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藤州潯江大橋全長1604米,主跨2×638米,索塔高238米,為世界首座獨塔空間纜斜拉懸索協作體系橋,也是廣西壯族自治區境內最高橋塔。大橋建設引進空中紡線法(AS法)架設主纜、索塔爬模智能化設計、BIM信息管理系統等新技術,實現工程建設智能化、信息化、自動化。
近日,中交集團《交通建設報》專版報道藤州潯江大橋,現將全文轉載以饗讀者。
春日的潯江碧綠如洗,隨著最后一節鋼箱梁精準焊接到位,二公局投資建設,公規院、一公院參與設計的平岑高速潯江大橋順利合龍。這座主跨2×638米、塔高238米的大橋,歷經一千多個日夜,終于在春日的晨曦中展露全貌。作為世界首座獨塔斜拉懸索協作體系橋,藤州潯江大橋的建設,翻開了我國橋梁建設史上新的一頁。
廣西藤縣地處桂東丘陵地帶,潯江兩岸多為喀斯特地貌,江底裸露的中風化砂巖硬度高達45兆帕,水下施工困難重重。更為棘手的是,潯江河道最寬度達1000多米,通航凈高要求18米,這對橋梁結構提出了極高要求。
項目團隊反復踏勘,邀請張喜剛、鄭皆連2位中國工程院院士等國內大跨徑橋梁設計專家親臨現場指導,大橋獨塔斜拉懸索協作體系設計方案最終通過技術評審。獨塔協作體系方案結構新穎,無邊跨設計能更好適應兩岸地形與路線走向,并且水中作業面少,為潯江量身打造。二公局校企聯合研究中心副主任肖軍全程參與了大橋設計工作,他說:“這座橋承載著中交建橋人的新夢想,一路走來,我們一邊探索一邊論證,不僅要建好它,還要為國內后續該橋型的建設建立標準體系。”
獨特的橋形結構讓大橋既能滿足斜拉橋的剛度需求,又兼具懸索橋的大跨度優勢,但也給工程施工帶來了重重考驗。三年來,二公局建設者在潯江上“過關斬將”,架起千米飛虹。
巨型高塔扎根江底
獨塔傲立江心,既要承擔大橋斜拉體系的受力,又要支撐主纜重量。如此大的荷載壓力下,為了讓主塔穩穩站立,樁基采用了直徑達3.5米的嵌巖樁。然而,潯江水流迅猛,每年還有4個月的汛期,這給樁基水下施工帶來了重重困難。
樁基施工的第一步便是如何打下外圍保護層——鋼護筒。工程開工,旋挖鉆打下去碰上堅硬巖層,鉆頭磨損極快,效率卻極低,加之鋼護筒直徑大,受水流、風浪等的影響也分外明顯,如何精準定位成了一大難事。
“如果定位不準確,可能出現傾斜、移位等問題,后續樁基施工將會出現偏差,后果不堪設想。”項目副總工程師李博漢說道,“我們需要找到一種專門適用于中風化砂巖地質的鋼護筒穩固方案。”
這個問題縈繞在李博漢的心頭,三個方案都接連被推翻。直到有一天午飯時彎腰撿餐桌上掉落的吸管,他突然從3根吸管首尾相連形成的閉環中得到了靈感:能否在水下制造一個四周密閉的空間,用來替代鋼管樁呢?
他顧不上吃飯,直奔辦公室進行初步施工推演,并于當天下午召集項目技術人員開方案研討會。李博漢提出將鋼管沉入水底,澆筑混凝土將其與巖層連接,再利用4根鋼管焊接成框架結構,用來充當混凝土澆筑的圍護結構。這樣既能避免耗時耗力打設鋼管樁,又能利用混凝土封底實現與河床固結,防止樁基澆筑過程中產生漏漿而影響樁基質量。
“大橋橋位地質復雜,利用框架結構充當圍護,怎樣保證封底過程中的漿液不外流呢?”項目施工負責人尚煥春的疑問打斷了大家討論的聲音。“既然框架無法與河床精準貼合,那就派潛水員在框架周圍碼放沙袋提前封堵!”項目負責人劉勁云提議。“鋼管樁不用打設入巖,是不是可以將旋挖鉆方案變更為沖擊鉆打設方案?”……就這樣,大家集思廣益,鋼管樁整體封底施工方案被確定下來。
經過幾天的緊張籌備,鋼管緩緩下沉至河床精準落位,混凝土灌注到指定位置,成功將護筒和鋼管樁板結成穩固整體,一舉解決了困擾項目數日的難題。
2022年5月8日,主橋20根樁基全部施工完成,經檢測Ⅰ類樁占比100%。
科技賦能智造精品
大橋懸索結構部分鋼箱梁需要主纜承載重量,主纜架設成為項目面臨的又一大考驗。
大橋為空間纜形式,單根主纜由30根索股組成,每根索股又含200多根直徑7毫米的鋼絲。“就像一根斜著繃緊的電線,如果你剪開它的一端就會發現里面每根銅絲的長度都不一樣。”項目總工程師李立坤打了個形象的比喻。如果主纜架設采用常見的預制平行鋼絲索股法,即在工廠預制好主纜再運到現場進行架設,內部鋼絲束長度一致,施工過程中隨著主纜角度的變化,就會出現線性不平順、鼓絲、扭轉等質量問題。為此,項目把目光放到了此前在貴州陽寶山大橋采用的空中紡線法上。
與陽寶山大橋相比,藤州潯江大橋跨徑大且為獨塔設計,對于主纜的性能要求大大增加。項目團隊經過反復試驗,決定將鋼絲直徑增大到7毫米,比陽寶山大橋主纜鋼絲直徑提高近30%。“這意味著紡絲張力將變得更大,對機械設備性能要求更高。”李立坤說。
經過緊張的籌備,在濕熱漫長的夏季,項目團隊啟動大橋主纜架設施工。然而出師不利,紡絲輪頻繁跳槽,鋼絲無法按既有軌道牽引架設,大家心急如焚。
技術團隊在現場經多輪觀察,發現紡絲輪在2號貓道門架易跳槽。經過分析,原來是空間纜紡絲過程中紡絲輪角度不斷變化導致。團隊立即調整貓道門架角度,不料隨后15號門架又出現跳槽現象,用同樣方法卻不奏效。
經過進一步觀察,李立坤發現越靠近橋塔,主纜空間效應越明顯,單純調整貓道門架角度,已無法完全適應牽引系統角度變化。他緊急召集技術人員商議對策,最終,提出了在塔頂門架處設限位,鎖定牽引系統空間變化范圍,在15號門架處設“X”型吊帶對拉,如同公路設計中的緩和曲線,一舉解決了紡絲輪跳槽這一難題,也形成了國內首創的空間纜AS法紡絲工藝。
此外,為了確保主纜施工質量,項目團隊還采用了BIM云智慧中心管理平臺、拉-吊索智能控制、貓道自適應垂度調整、全壽命周期橋梁狀態智能監測系統等創新技術,在確保施工安全質量的同時,也讓“黑科技”為大橋建設保駕護航。
站在橋下仰望,紡絲輪在云霧間穿梭,仿佛織女巧手編織優美弧線。歷時106天,主纜架設順利完成,比原計劃提前15天。“從直徑7毫米的鋼絲到直徑700毫米的主纜,是大橋的‘成長’,也是我們摸著石頭過河的探索,更是我國橋梁工藝工法創新發展的歷程!”在施工總結會上,李立坤感慨道。
工藝融合促成兩岸“牽手”
大橋鋼箱梁總重2萬噸,相當于3個埃菲爾鐵塔的重量。項目技術員望著眼前的龐然大物,眉頭緊鎖:施工現場場地狹小,現有起重設備起吊重量嚴重不足,如何將其從潯江之上穩穩吊起?
此外,大橋鋼箱梁的吊裝還分為斜拉區、交叉區、吊索區和無索區4個起吊區,每個區域作業面、吊裝工藝各不相同,如何有效統一成為項目施工面臨的第三道坎。
為了尋求有效的吊裝方案,項目團隊奔赴外地調研、查閱資料,結合實際情況,確立了綜合性起吊方案:對塔區鋼箱梁,采用提升吊架頂升系統整體起吊,對斜拉區及交叉區采用橋面吊機同步吊裝,吊索區、無索區采用浮吊吊裝。
冬季的潯江,水流湍急、寒風陣陣。一陣呼嘯的江風刮在陜西省勞模謝前光的臉上,作為現場施工工長的他心急如焚。原來,在潯江江面水流與風力的雙重考驗下,運梁船根本無法精準定位。謝前光有著40年的施工經驗,他的大腦飛速運轉著。突然,他眼睛一亮說道:“用一根牽引錨對船尾進行拋錨定位,再配合原有的兩根導向錨合力牽引。”3根錨鏈穩穩地控制住了運梁船,船舶逐漸穩定下來,鋼箱梁吊裝作業得以繼續推進。
長期以來,橋梁養護工作往往局限于通車后的被動式維保。如何借助智能建造技術構建全生命周期管養體系,實現“治未病”的科學管理目標,成為橋梁工程界亟待突破的課題。此時,受力情況復雜的斜拉懸索結合區成為了“破題”的最佳選擇。為了觀測橋梁各部位受力情況,項目在拉索上安裝了應力應變計和索力傳感器,獲取的監測數據實時反饋到仿真模型上,再對其進行精細化分析,將傳統養護模式的事后處置轉變為事前干預。此外,項目大膽嘗試新材料應用,將交叉區的4根吊索替換為了更加輕質、高強、耐腐蝕、抗疲勞的碳纖維吊索,實現了新材料在大跨徑橋梁中的應用,為特大跨橋梁的百年耐久性設計提供了全新解決方案。
隨著鋼箱梁的不斷延長,藤州潯江大橋以每4天1對的架梁速度“擁抱”兩岸的群峰,2025年3月5日順利實現合龍。
乘電梯登上238米高的主塔,潯江兩岸風光盡收眼底。3年來,800余名建設者合力攻堅,才鑄就這跨越的篇章。在李立坤的心中,這座橋不僅是技術跨越,更是中國工程師與自然、創新的深度對話。
來源:中交二公、遇見藤州
編輯:太平微資訊;
最后
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