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　　作者| 須臾千秋，清華大學土木工程博士

　　馬爾代夫是全世界熱愛大海的游客們心中的夢。它是由印度洋上的一串珊瑚礁組成的群島國家，有1200多個小珊瑚島嶼，其中202個有人居住。在島嶼和島嶼之間，人們通過小型飛機和船只進行交通。數(shù)以百萬計的外國游客乘坐飛機來到首都馬累，再前往各個風景秀美的度假小島上。

　?。利惖鸟R爾代夫度假小島）

　　（一）珊瑚礁組成的馬爾代夫群島，地基“酥脆”不易建橋

　　然而，馬累只是一個小小的珊瑚島，是世界上最小的首都之一。島上極其擁擠，根本沒有空間布置龐大的機場跑道。因此，馬累機場修建在兩公里外的另一座島嶼——瑚湖爾島上。在過去，人們乘飛機到達馬累機場，隨后就要轉乘水上交通工具才能前往馬累城里，極其不便。

　?。〒頂D的馬累島與隔海相望的機場）

　　而有人會問，馬累機場距離馬累島只有兩公里遠，為什么不能建一座橋呢？

　　而且由于城市擁擠將機場修建在外海島嶼并不是什么新鮮事。像日本的關西國際機場、英國的倫敦第三機場，還有中國正在建設的大連新機場，都是在外海人工島上興建的機場。它們會通過橋梁與城市連接，高效地輸送人員和物資。

　　原來，馬爾代夫群島與普通島嶼的材質(zhì)完全不同。它所有的島嶼都是珊瑚島，材質(zhì)為礁灰?guī)r。珊瑚蟲群死亡后，經(jīng)過漫長的時間鈣化沉積，就會在海洋中形成礁灰?guī)r。它具有密度低、孔隙大、結構性強、脆性大、強度各向異性明顯等復雜的巖土工程特性。在這樣酥脆的地基上建橋，難度和危險性可想而知。加之海洋環(huán)境的腐蝕、熱帶陽光的照射……因此，老一代的馬爾代夫人甚至一輩子都沒見過一座橋。

　?。ń富?guī)r形貌）

　　可是隨著馬爾代夫交通量的上升，光靠駁船來實現(xiàn)機場交通實在不是個辦法。加之海峽中風高浪急，運輸乘客的小型交通船只危險性極高，修建橋梁的事情不能無限拖延下去。

　　2014年，中馬兩國領導人共同商定，由中國援建一座連接首都馬累到機場島的跨海大橋“中馬友誼大橋”。項目線路總長2000米，由橋梁、填海路堤和道路等工程組成。主橋全長760米，為主跨180米的連續(xù)剛構橋。項目按照1級公路標準設計，使用壽命100年，由中國交通建設集團二航局負責設計施工總承包。

　　（施工中的中馬友誼大橋）

　　（二）如何讓樁基穩(wěn)固地扎進酥脆的珊瑚礁？

　　1、地基松軟+珊瑚礁溶洞，“打樁”才是王道

　　在珊瑚礁上修建大橋實屬世界首例，即使對于經(jīng)驗豐富的中國建設單位而言也是頭一遭。不僅如此，地質(zhì)鉆探還顯示，馬累附近的珊瑚礁中還存在珊瑚礁溶洞。溶洞的最大高度達4.4米，且位置正好位于23號墩所處位置。

　　為了能讓大橋安穩(wěn)地屹立在酥脆的珊瑚礁上，工程決定向珊瑚礁內(nèi)打入大型嵌巖樁，再在樁基上修建橋墩。這樣盡管珊瑚礁的強度很低，但樁基與珊瑚礁的結合緊密，接觸面積大，也能保證橋梁的穩(wěn)定可靠。

　　中馬友誼大橋的大型鋼管樁直徑3.6米，長度約170米，單樁重量150-180噸。這一尺寸和重量遠遠超過了一般的鋼管樁，也超過了施工所用的“海力801”打樁船的最大承載量。為了順利施工，打樁船拆除了其自有樁架和樁錘以提升其起重量，在船舷一側加裝固定導向架，采用先吊樁下放、吊錘施打的方案實施此打樁項目。

　　2、開敞海域，鋼管樁如何精準定位？

　　馬爾代夫群島四周均為開敞海域，島間峽道水流很強，在機場島南側形成了一個弱的回流區(qū)。這里的海況條件時常惡劣，經(jīng)常發(fā)生涌浪。尤其是從每年5月份開始的雨季，峽道內(nèi)會發(fā)生劇烈的涌浪，使得大型浮吊船起伏高差近3米。這使得打樁船舶很難錨定，鋼管樁的定位十分困難。

　　（1）液壓錘、導向架、打樁船……

　　為了避免溜樁，工程師們從多個角度入手來維持樁的穩(wěn)定。工程采用了錘擊能量巨大的德國MENCKS550液壓錘進行打樁施工，在沉樁發(fā)生溜樁時可以最大限度地避免鋼管樁脫錘，為沉樁提供安全保障。

　　此外，人們還在全回旋浮吊上布置了導向架，以使得鋼管樁精確就位，對鋼管樁的平面位置和垂直度起到約束作用，保證在沉樁過程中不發(fā)生較大的位置偏差。

　　打樁船本身的固定也有學問。打樁船施工時需要錨定，錨重量太低則抓力不夠，容易發(fā)生走錨，不能維持船舶穩(wěn)定；而過大的錨又會降低施工效率。經(jīng)過施工中的逐步摸索和試驗發(fā)現(xiàn)，最關鍵的是要控制拋錨的方向及角度，把錨拋遠以增加抓力。

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　　（2）技術問題都已攻克，怎可輸給大自然的“窗口期”

　　然而，盡管采用了這么多舉措來保障施工，人類仍然不能和大自然硬碰硬。樁基施工適逢雨季，劇烈的風浪使得絕大多數(shù)時間都無法施工?？茖W家們對施工位置展開了水文氣象監(jiān)測，結合國家海洋局的水文氣象預報來提前預知可供施工的“窗口期”。然而，實際可用的窗口期少得可憐，氣候最惡劣的時候，2個月的窗口期加起來只有6天，窗口期每天只有3、4個小時可供施工。因此，施工人員們從不放過任何時機，將所有窗口期一小時不差地利用起來。

　　從2016年5月到12月，建設者們在200多天中不到200個小時的窗口期內(nèi)，完成主橋37根臨時棧橋鋼管樁、5個輔助平臺和35根大直徑鋼護筒施沉，將一根根定海神針深深地嵌入珊瑚礁中。不僅比原計劃提前24天完成任務，而且全橋的129根樁全部是質(zhì)量優(yōu)良的一類樁。

　　（夏季的印度洋上時常發(fā)生氣象災害）

　　（三）馬爾代夫那么熱，如何克服海洋腐蝕？

　　馬爾代夫位于赤道附近，常年高溫、高濕，強烈的陽光照射導致巨大的蒸發(fā)量，局部含鹽量超過3.3%，遠高于一般海水。這使得該地區(qū)的環(huán)境腐蝕性驚人。大橋要保持一百年的安全穩(wěn)定，就必須按照極高的防腐標準進行建設。

　　（1）來自印度、印尼以及當?shù)氐摹熬x” 材料

　　結構防腐，首先要從原材料入手。由于馬爾代夫的自然資源匱乏，砂石、水泥等建筑原材料完全依靠周邊國家進口。項目團隊為了找到合格的原材料，歷史三個多月，走訪了周邊的斯里蘭卡、印度、馬來西亞等8個國家和地區(qū)，展開了充分的市場調(diào)研，最終選擇了最優(yōu)質(zhì)、最合適的建筑原材料。

　　中馬友誼大橋所用到的碎石骨料、機制砂和粉煤灰來印度海德，水泥則來自印度尼西亞。只有預拌混凝土用水來自馬爾代夫當?shù)氐亩壍Ｋ?/p>

　　經(jīng)過嚴格的檢測與篩選，各項原材料性能較好，都能很好地滿足工程需求。包括工程師們最關心的施工用水含鹽量問題，檢測發(fā)現(xiàn)自制的二級淡化海水經(jīng)過過濾吸附后，水質(zhì)居然還要遠好于當?shù)氐淖詠硭?，可以稱得上是完全無憂。

　　（2）專為大橋生產(chǎn)的特種合金螺紋鋼

　　比混凝土更需要防腐的是大橋所用的鋼材，甚至包括被混凝土包裹起來的鋼筋。在大橋施工中，普遍采用的是環(huán)氧鋼筋。它的內(nèi)部看起來普通帶肋鋼筋沒有區(qū)別，但表面采用靜電噴涂的方法，將環(huán)氧樹脂粉末均勻地形成綠色的耐腐蝕涂層。這可以將鋼筋與外界的水、空氣、有害鹽離子隔絕開來。

　　而這些鋼筋本身也不是普通的鋼材。它們是韶鋼專門為工程生產(chǎn)的，能夠適合海洋環(huán)境的特殊要求、符合大橋專業(yè)要求的特種合金螺紋鋼。就連聯(lián)結橋梁與橋墩之間的支座也是也選用了洛陽雙瑞公司的特種不銹鋼作為材料，從材料選擇、結構設計，到加工制作、裝配等多個環(huán)節(jié)嚴格把關，使得構件能夠以優(yōu)異的性能滿足國際標準。

　?。ōh(huán)氧鋼筋）

　　（3）創(chuàng)新混凝土配合比和精細養(yǎng)護來抗裂

　　在施工層面，想要防止腐蝕，最重要的就是抗裂。一旦混凝土出了裂縫，相當于為外界有害物質(zhì)打開了一條快速腐蝕內(nèi)部的通道，再好的材料也經(jīng)不起幾年由內(nèi)而外的侵蝕。通過調(diào)整創(chuàng)新混凝土配合比和精細養(yǎng)護方式，混凝土結構的裂縫得到了有效控制，結構整體抗腐蝕性能極強。

　　結語

　　中馬友誼大橋自2015年底開始施工建設，到2018年7月9日，主橋20號墩至21號墩之間的鋼箱梁成功合龍，至此全橋貫通，開創(chuàng)了世界遠洋深海無遮掩環(huán)境及珊瑚礁地質(zhì)上建設特大型橋梁的先河。

　　建成后的中馬友誼大橋將成為馬爾代夫的新地標，實現(xiàn)機場與馬累徹底的一體化。不僅便利了外部交通，而且能形成大馬累生活與居住圈，有效疏解馬累島居住壓力。