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中交人:在烏江上打造世界拱橋新名片

2022年08月15日18:46 | 來源:人民網-貴州頻道
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黨員先鋒隊。
黨員先鋒隊。

前言:逢山開路,遇水架橋。作為交通強國建設試點單位中交集團旗艦子公司——中交一公局集團在祖國萬裡山河上建造了眾多超級橋梁,不斷刷新著世界橋梁新紀錄。近日,貴州德余高速烏江特大橋主拱成功合龍,中交人在“世界橋梁博物館”又鑲嵌上一顆璀璨明珠。

烏江河上,長虹飛塹。

在貴州鳳岡、石阡、思南三縣交界處,碧波蕩漾的烏江上空百米,一架橘紅色的弧形鋼拱,猶如一道絢麗的彩虹,飛跨兩岸天險,氣勢雄偉。這就是由中交一公局集團投資建設的世界級橋梁新星——貴州德江(合興)至余慶高速公路烏江特大橋。

烏江特大橋全長1834米,主跨504米,跨度位列上承式鋼管混凝土拱橋世界第一。同時,大橋採用的拱、柱、梁全固結無支座整體式受力體系在國內首創,施工極具難度,代表了目前同類型橋梁建造的世界頂級水平。

遠遠望去,山水之間的烏江特大橋主拱,仿佛懸挂在雲端之上。為了在烏江上完成這一杰作,中交一公局集團的建設者們付出了無數的智慧、汗水和心血。

“千絲萬縷”凌空搭橋

在峽谷高山間搭橋,吊裝是必須要邁過的一關。烏江特大橋主拱肋設計為等寬變高空間桁架結構,這種結構由8根直徑1.4米的鋼管組成,業內稱作“節段”。而全橋拱肋有60個這樣的節段,最大的節段能達到157噸重,讓這些龐然大物在空中完成組裝,施工難度不言而喻。

“我們使用纜索吊系統進行拱肋和拱上結構的安裝,就像在高空中用鋼絲‘繡花’。”中交一公局集團德余6標項目負責人王志金介紹,大橋採用的纜索吊主吊承重索有28根,單根長1250米,主吊牽引索更是長達12800米,加上其它輔助索總長度可達9萬米。配合72米高的纜塔,有力擎起百噸鋼節段。

有了千條線,想要精准吊裝這些鋼鐵巨物也不簡單。鋼節段從運輸船上垂直起吊到100多米高空然后轉移,而吊裝指令卻是由百米外的控制室發出的。為了實現遠程吊裝如“探囊取物”,項目團隊在吊鉤、纜塔等部位加裝了一整套吊裝定位系統,這套由超清攝像頭、信息處理器等部件組成的系統,能夠實時顯示吊鉤的立體位置,讓操作手坐在控制室裡也能輕鬆操縱,吊裝難度大大降低。同時,項目研發改造的大型構件吊裝三維姿態精調吊具,實現了吊裝節段在空中縱向、橫向和旋轉姿態精准調整,大幅提升構件吊裝精度。

維持纜索受力結構穩定是另一項難題。吊運過程中,節段的移動會讓纜塔受力改變而發生形變,對拱肋安裝精度造成影響。“節段安裝是全橋建設的重中之重,纜索控制得精准與否,關系到烏江特大橋的整體推進。”王志金說,為了明晰受力結構、提升吊裝精度,技術團隊開展了系統的對比測算,最終採用“纜扣分離”方案。通過將纜索吊系統與扣挂系統分離設置,讓兩套系統互不干擾,受力更加明晰。同時主吊使用兩套往復牽引系統獨立運行,拱肋吊裝施工穩步推進。從第一個節段,到最后合龍,建設者以平均兩天一個節段的吊裝效率,用“千絲萬縷”在烏江河上演繹出“中交速度”。

毫米安裝世界工程

504米的主跨徑,把烏江特大橋送上了世界同類型橋梁的金字塔尖,也給建設者帶來了前所未有的挑戰。

建設之初,這座大橋就被賦予“平安百年品質工程”的高期望。2020年7月,在項目團隊拿到的設計圖紙裡,看似不起眼的一行“主拱肋採用全栓接工藝”,讓年輕的工程師們心裡犯了怵。“高強度螺栓連接可以避免圓管相貫線焊縫,改善節點疲勞性能,提高結構耐久性。”中交一公局集團德余6標項目總工程師賀剛強解釋道,主拱全栓接能有效保障烏江特大橋的建設品質,然而,要把數萬顆高強螺栓毫厘不差地一一送入連接孔洞,再加上大橋的超大跨徑,施工難度可謂“史詩級增強”。

面對難題,中交一公局集團的工程師們沒有后退半步。在不到30平方米的項目部會議室內,項目技術人員開展連續多天的技術攻關,經過查閱大量資料、對比方案、模擬推演,技術團隊創造性推出了“三步走”建設思路——

第一步是從源頭開始控制精度。採用“臥拼+立拼”的雙拼工藝,鋼結構在出廠前就使用5+1臥式耦合進行初拼,整節段運至現場后,再採用4+1立式耦合拼裝,由此實現拱肋線形和風撐全栓接均達到毫米級精度。值得一提的是,大橋主拱合龍后,這項工藝最終形成了36道標准施工程序、22項報檢、17項關鍵控制指標,填補了大型全栓接裝配式結構雙拼施工的行業空白。

第二步是數字化預拼裝。類似於行軍布陣前的“沙盤演練”,技術團隊使用三維激光掃描拱肋結構實體,通過建立數字模型,把一塊塊節段“搬”進電腦裡,在專業軟件中模擬完成制造線形控制、拱肋首節段姿態精調、主拱封鉸及合龍時機確定、立柱制造及安裝位形確定等全過程施工,做到真正拼裝前就已經胸有成竹。這個過程中,多個行業技術難題被攻破,項目在大型鋼結構橋梁中全面應用數字化預拼裝的做法,也開創了行業先例。

各種頂尖“法寶”是項目團隊控制精度的第三步。項目團隊採用多點約束支架與三維千斤頂組合精調裝備,成功將首節段安裝精度控制在了3毫米內,為大橋主拱精度打下堅實基礎。同時,快速自動連續預緊智能張拉設備、全自動測量機器人、360棱鏡全天候自動監測、BIM+智能監測系統等一系列先進技術設備,像一把把趁手的“精鋼鑽”,為大橋主拱精准安裝提供了強力保障。

8月15日的合龍后檢測調試中,烏江特大橋主拱經過專家全面勘測,一組靚麗的數據驚艷世人:8根弦管綜合對齊誤差全部小於3毫米,全拱高程最大偏位小於2厘米,9萬顆高強螺栓通孔率達100%,224個法蘭盤沒有一處增設調整墊片。

巧思建造環保大橋

為了盡可能減少對這片珍貴的綠水青山造成影響,中交一公局集團建設者們建造烏江特大橋時,同樣對此付出了大量心血。

時間回到一年多前,剛剛進場的項目團隊在完成現場全面勘察后發現,目光所及之處盡是高山峽谷、懸崖絕壁。“在這樣的環境下架設鋼結構拱橋,簡直難於上青天!”王志金回憶,彼時大型結構運輸,成了擺在大家面前的首要難題。

按照常規方案,項目團隊需要在山谷間開辟出長達數十公裡的施工便道,還得削平山頭造出一塊平地,來加工和存放構件。“這樣絕對不行!對自然環境破壞太大了,再想想辦法。”王志金一口否決了這一方案。燈火通明的會議室裡,大橋前期建設研討會再次陷入僵局。“能不能把運輸方式轉移到水路?聽說烏江航道准備全線復航了,我們剛好可以趕上!”討論會上,一句話打破了寂靜,工程師們一拍即合,迅速對水運方案進行分析比對。就這樣,通過烏江航道運輸的新方案被定了下來,聯系航道局、申請路線等工作隨即展開。5個月后,第一塊拱肋節段經過整體加工,從480公裡外的重慶加工廠“乘船”來到烏江特大橋建設現場,環保運輸的難題被工程師們的巧妙智慧破解,烏江這條沉寂了近20年的“黃金航道”,再度恢復生機。

烏江特大橋的綠色建造成效不止於此。中交一公局集團項目團隊創新應用的“工廠化建造+裝配式加工”理念,讓主拱結構、橋面板、纜扣塔架等主要部件都由工廠統一加工,施工現場得以實現了“零排放”目標。此外,UHPC混凝土為主橋節約了1100噸鋼材料﹔“路地共建”的鋼結構復拼場地與當地碼頭合二為一,有效減少了資源重復投入﹔運用傾斜攝影採集地面數據實現填挖平衡,減少了工程佔地面積……從一項項復雜工作的背后,不難發現,守護綠水青山早已成為了中交一公局集團工程師們發自內心的不懈追求。

如今,這座耗費了數十位橋梁專家、匯聚千余名建設者心血和汗水的世界級大橋,終於迎來主拱合龍,讓烏江天險再一次被人類的力量飛越,“世界橋都”貴州即將誕生又一座超級橋梁。“烏江特大橋主拱的成功合龍,是一個新的起點,建成這座雄跨百年的品質工程,我們充滿信心。”望著眼前剛剛合龍的大橋主拱,王志金堅定地說。(文/王振 圖片由受訪單位提供)

(責編:顧蘭雲、陳康清)

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