“跨江飞燕”定长江
编者按:近日,由二公局、振华重工承建的世界最大跨径飞燕式钢管混凝土系杆拱桥——合江长江公路大桥正式通车。四川泸州合江县城和江北片区4个乡镇在内的40余万居民告别摆渡历史,开启安全、快捷的公路大桥出行之旅。大桥的建成通车,大大缩短重庆永川、荣昌等地区与川南黔北各地的距离,对加快推动合江全面融入成渝地区双城经济圈建设、打造川南渝西融合发展战略支点具有重要现实意义。
合江长江公路大桥是目前世界最大跨径的飞燕式钢管混凝土系杆拱桥。 龙国兵 摄
本报通讯员 詹行塔 赵亭亭 钟兰 胡萍 杨嵘
6月25日,四川泸州的市民微信朋友圈被“世界之最”这个关键词刷屏了,大家期待已久的跨江大桥——合江长江公路大桥顺利通车了。大桥总长1420米,主跨507米,是目前世界最大跨径的飞燕式钢管混凝土系杆拱桥。
作为一座承载着合江两岸40万人民结束摆渡历史的“希望之桥”,合江长江公路大桥既是民生之幸,亦是桥梁建筑史上的又一奇迹之作。由于桥址位置特殊、结构复杂,大桥建设过程中面临重重难关。由二公局、振华重工组成的建桥团队迎难而上、勇于创新,相继攻克超大跨径主桥的拼装、吊装、混凝土灌注等技术难题,在万里长江成功挑战“世界之最”。如今,一道“彩虹”横跨长江南北,与江堤两岸的绿意遥相呼应,成为江面上的一道靓丽风景。此前,如果想要开车过江,需绕行高速,花费1个多小时,十分不便,现在只需要10分钟。
创新加持助大桥腾飞
合江长江公路大桥桥位规划航道等级为一级,可通航3000吨级船舶。通航及泄洪要求严苛,此外,由于桥址南岸覆盖层厚,不宜采用推力拱桥,设计采用自平衡的飞燕式拱结构体系。但该结构在建设过程中需始终保持飞燕拱桥的平衡,建设难度大幅攀升。
2019年年初,项目进入主拱施工阶段。项目建设团队面临着主拱肋吊装难题。大桥主拱拱肋上下游共计40个节段,标准节段纵向水平长达26米,单节段最大吊重达170吨。在水流湍急的江面上,普通的浮吊无法完成作业。如何把这些节段在空中精确定位并完成吊装,考验着建设团队的经验和智慧。
在吊装方案制定会上,合江长江公路大桥项目经理肖开军眉头紧锁。经过商讨,项目团队创新提出采用吊扣合一、斜拉扣挂体系,借助缆索吊装系统分节段吊装主拱。缆索吊系统吊装是悬索桥等大跨径桥梁施工中常用的吊装技术,即在施工过程中,以两岸的主塔为支柱,引出的缆索通过主塔对吊装节段实施牵引,进行吊装作业。由于项目施工现场没有现成的主塔可做支柱,项目团队现场谋划,采用钢管混凝土桁架结构临时搭建支柱,通过铰接把塔吊和扣塔结合起来,形成支柱性主塔。
主塔问题解决之后,缆索布局及控制难题浮出水面。原来,按照施工方案,主拱会从底部开始对称吊装,拱肋节段之间采用先栓后焊的连接工艺,其安装精度需要通过调整缆索索力进行控制。为保证拱肋节段之间精确连接,工艺规定拱肋接头加工、空中对接等工序的综合精密度必须达到毫米级。且随着吊装节段增加,后期大桥主拱会如两只巨型飞燕,凌空悬挂在江面之上,安全风险急剧增加。“一切的压力都指向缆索控制。”肖开军说。为此,项目集结“精兵强将”,就缆索吊集中控制展开研发攻坚。
经过一段时间的摸索,由二公局自主研发的缆索吊集中控制系统成熟亮相。据项目常务副总工魏海龙介绍,在缆索吊集中控制室,操作人员只需按下一个按键,便可控制8台卷扬机操作缆索吊装系统,吊装100多吨的主拱肋。同时,工作人员可实时通过系统观察每台设备的运行情况及主吊点所处位置、状态,可及时了解和调控缆索吊的运行状态,全程动态同步精确控制。同时,因为系统搭载了视频监控及安全管理等功能,能够随时通过安全故障预警机制,对各项安全指标进行实时监测和紧急保护,实现参数超预警值自动紧急停机。
“难的不仅仅是吊装,如何将零件拼接成主拱节段,也是不小的挑战。”早在节段生产阶段,振华重工合江项目总工程师何继弘就多次召开技术研讨会,研讨主拱拼装具体施工方案。原本,项目拟采取立体拼装法。“立体拼装需要将每个节段竖起来,部分节段高达14米,但宽度只有2.7米,危险系数比较高。且拼装横向偏差还要控制在2毫米以内,这个难度实在太大了。”有人提出质疑。“能不能采用安全系数更高的卧拼方式?”何继弘和项目组成员提出新方案,但超500米跨径的拱桥卧拼,国内并无先例可循。
项目团队随即展开模拟试验。试验数据显示,与立体拼装相比,卧拼产生的形状偏差仅为2毫米。“只要我们将卧拱截段切割到位,保证切割精度,卧拼方式完全可行。”何继弘充满信心。项目团队开始从切割工艺上下功夫,对切割机的切割指令进行精细微调,反复试验。在经历几十次失败、长达两个星期的调试后,项目团队终于将切割参数调整到合适数值,满足了精度要求。
全国寻料造超强混凝土
超大跨径主拱对桥梁整体质量有着更高的要求,常见的C30、C50混凝土强度无法满足桥梁质量需求。要想让大桥“坚不可摧”,拱内灌注的混凝土需采用强度更大的C70混凝土。
四川地区河砂稀少,项目因地制宜,采用当地玄武岩机制砂作为制造C70混凝土主要原料之一。C70混凝土具有高强度、高流动性、自密实、微膨胀等特性,施工过程中容易出现堵管等现象。为保证混凝土灌注顺利进行,项目部经过多次配合比优化最后决定加入微珠胶凝材料,“智造”出了既满足设计要求又方便施工的C70混凝土。
与边拱相比,主拱跨径更大,高度更高,连续泵送时间更长。“经过我们的‘改良’,玄武岩机制砂制作的混凝土可以满足边拱施工要求,但是主拱高度更高,泵送路程更远,并且必须保证一次性泵送成功。”肖开军说,“继续采用玄武岩机制砂制作的C70混凝土,恐怕难以完成主拱施工,我们必须寻找新的混凝土材料。”
项目团队开启全国寻料模式,终于在云南省水富市找到了合适的河砂,同时用一级粉煤灰替代了原来的胶凝材料。经过试验,这种材料制出的混凝土,无论是在施工性能还是力学性能方面,都能够完全满足主拱大跨径C70钢管混凝土灌注施工的高要求。泵送试验中,项目采用顶升压注法施工,泵送分三级进行,两岸自拱脚至拱顶对称同步灌注。在施工团队的高效配合下,3次泵送试验均以顺利告捷。2019年8月28日早上7点,首次灌注正式开始。一切进展都非常顺利,但下午6点,大桥南岸突然出现了爆管现象。事发突然,一时间大家都慌了神,魏海龙和生产副经理仝增毅立马赶到现场排查原因。“原来是泵机排量太大,压力过高,部分弯头磨损所致。”找到问题后,项目部立即组织人员启用备用泵机和泵管。看着混凝土又重新开始灌注,魏海龙舒了一口气,调侃道:“我们的C70混凝土还真是‘娇气’啊!”至29日凌晨4点,施工团队共完成了694立方米混凝土的灌注。
悉心呵护“水中大熊猫”
在合江长江公路大桥工地门口,“车轮未冲干净禁止驶出施工现场”的标语十分醒目,过往施工车辆通过新型车辆淋浴设施冲了一个“凉水澡”,干干净净地驶出工地,不带出一块泥土。江边设置的钢丝滤网和“严禁垂钓人员入内”的标语,为珍惜鱼类的生存增加了一层保障,令人印象深刻。
原来,项目所在施工水域是珍稀鱼类中华鲟的栖息地。作为国家一级重点野生保护动物,它们被称为“水中大熊猫”。为了保护中华鲟的生存环境,项目部制定了有效的环保施工措施。
据二公局合江项目安全总监潘忠志介绍,为了控制施工过程中产生的泥浆污染江水,项目查询长江水文资料,多次开会讨论后,决定将水中桩基施工时间严格控制在长江枯水季节的1月至4月上旬进行。“这时候施工桩基作业部位正好处于地面,作业人员提前布置好围堰和泥浆沉淀池,排出的泥浆经过层层净化,最终检验合格之后才能排出。”潘忠志说。此外,项目部的生产生活垃圾严格按照“减量化、分类化、资源化、无害化”的原则进行分类规整、集中处理。项目还安排专人监测周边噪音大小和PM2.5值,及时整治。
“我们成立了专门的环保小组,定期开展巡逻检查,确保各项措施落实落地开展。”潘忠志说。在施工现场,时不时还能看到中华鲟灵动的身影。
历经5年多建设,合江长江公路大桥终于通车,结束了合江南北两岸依靠渡口摆渡连接的历史,两地居民过江时间从以往的1小时以上缩短至10分钟。通车当天,大桥两旁人行道上随处可见的拍照打卡的群众,大家脸上露出的笑容真挚而灿烂。“一切很值得!”肖开军笑得合不拢嘴。
合江长江公路大桥主拱顺利合龙 赵廷飞 摄
合江长江大桥主拱节段在振华重工生产基地进行卧拼 何继弘 摄
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