2024年伊始，東海之上，鉆機林立，機械轟鳴；綿延群島，車輛穿梭，人聲鼎沸；一簇簇彩旗飄揚中，西堠門公鐵兩用大橋正在飛速“生長”。
1月7日，由中鐵大橋院勘察設計，中鐵大橋局等單位建設的甬舟鐵路全線關鍵控制性工程，世界最大跨度公鐵兩用大橋和世界最寬跨海大橋——西堠門公鐵兩用大橋建設取得階段性進展。隨著最后一方混凝土順利灌入導管中，大橋5號主塔墩6.3m超大直徑鉆孔樁基礎施工圓滿完成，樁體的直徑創造了世界之最。
世界之最的“定海神針”——18根直徑6.3m鉆孔樁直入海底
建橋梁，先建基礎。支撐起跨海大橋的橋墩基礎，是大橋建造成功的“重中之重”，也是支撐起橋梁跨越天塹的“定海神針”。
西堠門公鐵兩用大橋主塔墩位處建設條件復雜。該處水深（最大水深超60m）、流急（最大流速3.47m/s）、風大（6級以上超100天）、浪高（設計波高7.8m）、基巖裸露且海床面傾斜。
60m水深，相當于一座20層住宅大樓的高度，在這樣的地方建基礎，選擇“沉井”還是“鉆孔樁”？
中鐵大橋院總工程師、西堠門公鐵兩用大橋總設計師肖海珠和他的團隊曾一度“左右為難”。
如采用設置沉井基礎——結構剛度大、整體性好，抵抗水平荷載能力強。然而，基底需要爆破開挖至70m水深，而那時，國內還沒有在該水深條件下的爆破和開挖經驗；如此水深，也導致施工人員無法下潛至基底檢查，難以保證基底的清基質量；此外，設置沉井基礎也由于體積龐大、重心較高，其浮運、定位、著床施工需選擇在一個連續多天海況良好的窗口期才能進行，但面對臺風多發，季風頻起的橋區環境，其工期存在很大的不確定性。
如采用鉆孔樁基礎——盡管樁基礎剛度相對較小，需要通過增加樁數和樁徑來提高基礎剛度，但鉆孔樁基礎具有對地形、地質條件適應性好的優勢，且施工工藝成熟，同時鉆孔樁基礎受海況影響較大的鋼護筒吊裝和沉放工作，僅需一個海況良好的平潮期便可完成，具有工期可控的優勢。
然而，在此之前，國內橋梁鉆孔樁最大直徑為4.5m，為2019年貫通的平潭海峽公鐵兩用大橋，該橋橋址所處的臺灣海峽是世界著名的三大風暴海域之一，海域環境復雜，墩位處最大水深為45m，是當時國內水深最大的橋梁基礎。如繼續采用直徑4.5m鉆孔樁，則需要更多樁基，也就意味著要進行更多次鋼護筒吊裝和沉放，工期難以有效保障。
“如果鉆孔樁的直徑再大一些呢？”
根據思考方向以及反復計算、推演，并結合當時最新裝備水平，團隊創新提出了6.3m超大直徑鉆孔樁基礎方案，一方面不僅可使大橋基礎能夠更好地適應惡劣環境，可承載起疾馳而過的高鐵。另一方面，相比常規直徑樁基礎，該方案不僅受力性能更優，材料更省，還能大幅減少主塔基礎所需樁基根數，減少樁基鋼護筒吊裝和沉放次數，進一步降低基礎對橋區海況的要求，為縮短基礎施工工期提供保障。
6.3m超大直徑鉆孔樁基礎方案
“‘從0到1’是創新，‘從1到N’且能做得更好也是創新；獨立探索、自主研發是創新，借鑒他山之石協同整合、集成優化也是創新。但無論何種創新，其目的一定是要解決問題、推動發展。”創新過程中，肖海珠對團隊再三強調。
把圖紙“畫”在現場——
擦亮復雜橋梁設計建造領域的引領品牌
2023年7月，中國中鐵總裁陳文健深入西堠門公鐵兩用大橋項目現場調研時，曾對大橋建設作出指示：“要充分認清西堠門公鐵兩用大橋的重大戰略意義，大橋具有科技含量高、技術難度大、管理模式新、品牌價值高等特點，安全優質高效建好大橋對繼續提升和保持企業在復雜橋梁設計建造領域的引領作用意義重大。”
之后，中鐵大橋院西堠門公鐵兩用大橋項目基礎設計負責人邱遠喜把“安全、優質、高效”三個關鍵詞打印貼在了辦公室墻上。這三個關鍵詞，也成為了邱遠喜在推動每一項工作時，必須優先考慮的三大準則。
對于60m水深的復雜海洋環境，超大直徑樁基固然優勢巨大，但也難免會給設計和施工帶來不小挑戰。
“這里四面環海，風高浪急，夏秋之際臺風多發，寒冬之際季風頻起；此外，大橋為主跨1488米的公鐵兩用大橋，主塔墩豎向承載力要求高，波流力對樁身沖擊力極大，這些都對樁基礎建設提出了極高要求。”邱遠喜介紹。
相比平潭海峽公鐵兩用大橋直徑4.5m的樁基，直徑6.3m樁基面積增大了1倍，僅西堠門公鐵兩用大橋單個鉆孔樁混凝土澆灌體量即達到了3000方。
“都說設計師是‘畫圖’的，但我們的‘圖紙’不能只表現于電腦里，更要體現在項目現場。”
只要在項目現場，邱遠喜一天的步數就不會低于2萬。
向鉆機師傅了解鉆孔過程中的地層特性，鉆進功效、地層軟硬程度、是否存在塌孔；
向鋼筋工人了解鋼筋籠對接時的主要難點、接頭對接率、設備及人員配置；
向混凝土澆注工人了解混凝土灌注速率、泵送壓力、混凝土液面上升情況；
向試驗人員了解混凝土的水灰比、流動性、坍落度、入模溫度等關鍵指標。
…………
半年來，18根鉆孔樁，每一根鉆孔樁首封混凝土灌注，邱遠喜都會第一時間守在現場，反復優化，確保圖紙上每一個細節都能和施工完美融合。
在中鐵大橋院西堠門公鐵兩用大橋項目負責人潘韜心里，“一名優秀的橋梁設計師，除了設計本身，還要不斷增強自身工作領域與其他領域創新舉措的關聯性、耦合性、互動性，注重堅持目標導向和問題導向推動工作攻堅突破。”
例如，在18根鉆孔樁混凝土澆筑過程中，面對因單樁面積較大，超大直徑樁基存在樁身混凝土灌注難度大、樁身混凝土水化熱效應明顯、成樁質量檢測準確性難以保證、樁基-承臺鋼筋碰撞問題突出等難題。在肖海珠的指導下，潘韜與設計團隊牽頭首次提出多導管同步灌注樁基混凝土工藝，發明了超大直徑樁基混凝土水化熱控制技術、超大直徑樁基成樁質量檢測方法、樁基—承臺鋼筋防碰撞設計方法，將超大直徑樁基存在的施工難題一一化解。
攜手并進——
以科技創新引領“中國橋梁”現代化產業體系建設
2023年中央經濟工作會議強調，以科技創新引領現代化產業體系建設。
“‘中國橋梁’行業，正是我國‘以科技創新引領現代化產業體系建設’里其中一個生動縮影。”在肖海珠看來，“中國橋梁”之所以能成為一張閃耀世界的“國家名片”，其背后凝結著包括基礎研究、勘測設計、工程施工、裝備研發、材料更新、維修加固等全產業鏈供應鏈相互支撐、協同發力的集體智慧和心血。而中鐵大橋院作為“中國橋梁”行業的龍頭企業，自成立以來，一直致力于以“中國設計”帶動“中國建造”“中國制造”，助推我國橋梁全產業鏈換擋、提速、升級。
——這一經驗啟示，也充分體現在西堠門公鐵兩用大橋建造過程中。
新標準方面，面對大直徑鋼護筒插打、大直徑鉆孔樁成孔、深水基礎施工棧橋等新技術、新工藝，前期概預算編制需要有效匹配施工實際。中鐵大橋院工經團隊以開展好鐵路超大跨度斜拉-懸吊協作體系橋梁基礎工程定額測定分析與研究工作為目標，基于外部建設環境對人工、機械效率的影響，開展了定額體系比較分析并組織了相關專題審查，為項目順利實施提供堅強保障。
新裝備方面，針對本次6.3m超大直徑樁基鉆孔施工，中鐵大橋院配合中鐵大橋局，聯合國內廠家成功研制出了超級回旋鉆機等大國重器，不僅填補了深水超大直徑鉆孔灌注樁建造技術的空白，推動了整個鉆機設備行業的發展，更推動了我國跨海橋梁向更大水深的深海環境邁進。
旋挖鉆鉆頭
新技術方面，為推動橋梁建造數字化轉型，在設計前期，中鐵大橋院團隊采用了BIM正向設計，通過使用“參數驅動模型，模型驅動圖紙”的全參數化、全過程驅動體系，不僅實現了BIM模型設計后期應用拓展空間，還成功將其運用在匯報展示、三維漫游、加工制造、現場施工等方面。
“近年來，我國海洋橋梁建造取得了舉世矚目的偉大成就，但在更加復雜惡劣的海洋環境下，我國海上橋梁的建造技術還將面臨更多新挑戰。接下來，我們將以西堠門公鐵兩用大橋建設為實踐，主要圍繞數字化、信息化、自動化和智能化，邊探索、邊總結、邊完善、邊推廣，把方方面面的積極性和創造性充分調動起來，形成關鍵核心技術攻關的強大合力，持續提升我國橋梁產業鏈供應鏈韌性和安全水平。”展望未來，肖海珠表示。
