世界最大跨度客貨共用高速鐵路特大橋南盤(pán)江特大橋這樣“煉”成
2016-05-20
全長(zhǎng)852米，主橋單跨416米，橋面凌空高出江面270米，世界最大跨度客貨共用高速鐵路特大橋
一道“飛虹”橫跨南盤(pán)江
熱點(diǎn)關(guān)注
在紅河州彌勒市與文山州丘北縣交界處，赤色的南盤(pán)江蜿蜒前行。江面上270米高空處，云桂鐵路南盤(pán)江特大橋宛如一道飛虹騰云而臥。
這座今年1月實(shí)現(xiàn)全橋合龍并預(yù)計(jì)年底通車(chē)的特大橋，全長(zhǎng)852米，是目前世界最大跨度客貨共用高速鐵路特大橋，它的建設(shè)備受矚目。
“如果說(shuō)趙州橋是中國(guó)引領(lǐng)古代拱橋建造技術(shù)的典范，那么1400多年后的今天，中國(guó)拱橋建設(shè)技術(shù)和施工水平再次站在了世界前沿?！敝袊?guó)工程院院士、著名橋梁專(zhuān)家鄭皆連說(shuō)，南盤(pán)江特大橋?yàn)槭澜鐝?fù)雜地形上的拱橋建設(shè)闖出了一條新路。
“高精尖難”與眾不同
南盤(pán)江特大橋是云桂鐵路重難點(diǎn)控制性工程，由中國(guó)鐵建十八局集團(tuán)二公司承建。因該橋施工地處山嶺重丘區(qū)，橫跨南盤(pán)江，兩岸懸崖陡立，場(chǎng)地狹窄，地勢(shì)險(xiǎn)要，施工難度為云桂鐵路全線之最。
“高、精、尖、難?！蹦媳P(pán)江特大橋項(xiàng)目建設(shè)總工程師賀常松用這4個(gè)字來(lái)概括該橋的與眾不同——
橋面凌空高出江面270米，兩邊都是懸崖，橋梁的設(shè)計(jì)承載力還要比普通鐵路橋梁高40%左右；
南盤(pán)江特大橋集拱橋、斜拉橋、懸索橋、連續(xù)梁橋、剛構(gòu)橋、懸索橋、高墩橋7種橋型于一體，集深基坑、大體積混凝土、高橋墩和骨架的外包混凝土于一身，施工難度位居世界同類(lèi)橋梁前列；
主橋單跨達(dá)416米，比著名的美國(guó)胡佛水壩公路大橋長(zhǎng)87米，同時(shí)主橋主體上承式鋼筋混凝土拱橋需要對(duì)勁性骨架外包上高性能的混凝土2.4萬(wàn)立方米，是我國(guó)鐵路橋梁建設(shè)的重難點(diǎn)科研攻關(guān)項(xiàng)目。
此外，大橋兩岸山勢(shì)陡峭，兩岸坡度近50度，巖石風(fēng)化、斷層發(fā)育，地形地貌復(fù)雜，山體滑坡、泥石流經(jīng)常發(fā)生，南盤(pán)江急流險(xiǎn)灘多，施工條件差，施工環(huán)境惡劣，科技含量高，安全風(fēng)險(xiǎn)大。
要建造這樣一座大橋難度可想而知。
“十八般武藝”輪番上陣
橋如同一條板凳，板凳腳就是“橋墩”，“腳”踩得穩(wěn)不穩(wěn)尤為關(guān)鍵?！皟蓚€(gè)主橋墩分13層澆筑，每個(gè)基礎(chǔ)的面積就有4個(gè)籃球場(chǎng)那么大，厚度達(dá)到24米。”賀常松感慨道，“這就好比石頭上種樹(shù)１
矗立兩岸，個(gè)頭最高的5、6號(hào)橋墩正是整座橋梁的核心受力部位?！岸丈淼馁|(zhì)量和強(qiáng)度是整個(gè)橋梁穩(wěn)定性的決定性因素之一?！辟R常松說(shuō)，身高均102米的兩個(gè)拱座位于江兩岸的半山腰，因施工區(qū)域地形陡峭，且施工集高邊坡，深基坑，大體積混凝土澆筑于一體，單拱座石方開(kāi)挖量約30萬(wàn)方、澆筑混凝土近6萬(wàn)方，施工難度可見(jiàn)一斑。
“大體積混凝土拱座澆筑是施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有著非常高的工藝要求?！辟R常松介紹，公司專(zhuān)門(mén)成立科研攻關(guān)小組，邀請(qǐng)專(zhuān)家到工地集體“會(huì)診”，對(duì)高墩基礎(chǔ)拱座爆破開(kāi)挖、混凝土澆筑泵送、溫控措施、冬季施工等一系列方案進(jìn)行了系統(tǒng)研究，光大大小小實(shí)驗(yàn)就進(jìn)行了上百次。
如今，站在陡峭的江岸遠(yuǎn)眺，支撐大橋主跨的5、6號(hào)橋墩，分立在江兩岸，如同兩座擎天立柱穩(wěn)穩(wěn)地扛起橋面。
“南盤(pán)江特大橋幾乎囊括了我國(guó)橋梁建設(shè)的所有頂尖技術(shù)?！辟R常松形象地比喻道，造橋的“十八般武藝”都使上了。
毫米級(jí)監(jiān)測(cè)“強(qiáng)筋健骨”
大跨徑橋梁建設(shè)技術(shù)被譽(yù)為世界橋梁技術(shù)的桂冠，南盤(pán)江大橋已然躋身前列。
如果將南盤(pán)江特大橋比作彩虹，那位于其中段的凈跨416米的上承式鋼筋混凝土拱橋就是其中最絢麗的風(fēng)景。
南盤(pán)江特大橋?qū)儆诳拓浌簿€橋梁，為“強(qiáng)筋健骨”，設(shè)計(jì)時(shí)采用鋼管勁性骨架結(jié)構(gòu)，有效增大了橋梁的跨度，同時(shí)其承載力要比普通客運(yùn)專(zhuān)線橋梁的承載力高40%左右。
“人挺拔要強(qiáng)筋健骨，大橋同樣如此。我們把橋梁骨架視作人的脊柱，通過(guò)電腦測(cè)算將其分解為一塊塊脊椎。把這些脊椎預(yù)先制作，再像拼接積木一樣精細(xì)組裝起來(lái)?！辟R常松說(shuō)。
搭積木，先得造積木。建設(shè)者自主研發(fā)了一套模塊信息系統(tǒng)，把橋拱精細(xì)劃分為39段重達(dá)百噸的“脊椎骨”。“脊椎骨”學(xué)名勁性骨架，單節(jié)長(zhǎng)約12米，最重一節(jié)近130噸，是在普通混凝土構(gòu)筑物中添加鋼管、型材組合而成的“巨無(wú)霸”。
每一款“脊椎骨”并非現(xiàn)場(chǎng)澆筑，而是在項(xiàng)目部設(shè)置的專(zhuān)業(yè)工場(chǎng)提前制造，39塊“脊椎骨”都根據(jù)電腦測(cè)算的數(shù)據(jù)量身定做，出廠前還會(huì)經(jīng)過(guò)超聲波及X光雙重檢驗(yàn)，確保加工誤差不超過(guò)3毫米。這種橋梁結(jié)構(gòu)預(yù)制，不僅可以大大提高大橋施工過(guò)程受力性能，也可以提高施工效率和精度。
如此大塊頭的“積木”，還有毫米級(jí)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)跟隨。“脊椎骨”運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)后，會(huì)從江兩岸分別吊到180米的高空，再平移208米到橋墩拱腳標(biāo)定位置安裝。同時(shí)，江兩岸安裝的14個(gè)“千里眼”也會(huì)跟蹤監(jiān)測(cè)鋼管拱上的測(cè)試元件，保證施工精度。
“這套方法在國(guó)內(nèi)雙線鐵路橋施工中尚屬首次采用。即便是千米級(jí)的大橋，誤差也控制在毫米級(jí)?！敝袊?guó)鐵建十八局集團(tuán)云桂鐵路云南段項(xiàng)目部負(fù)責(zé)人介紹，最終大橋骨架鋼管拱比計(jì)劃提前40天精確合龍，水平合龍誤差不到8毫米。
“這一系列高精尖的動(dòng)作可是在施工環(huán)境惡劣的條件下完成的?！辟R常松表示，南盤(pán)江特大橋，在研發(fā)峽谷強(qiáng)風(fēng)條件下的大跨度、大起重量纜索吊系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鋼管拱勁性骨架整節(jié)段吊裝，為類(lèi)似工程提供了借鑒。
“高精度合龍”世界領(lǐng)先
搭好骨架不易，給骨架增添“肌肉”更是難上加難。
鄭皆連院士表示，南盤(pán)江特大橋勁性骨架外包混凝土澆筑工藝，無(wú)論是在國(guó)內(nèi)還是在世界上，其在同類(lèi)橋梁中都具有里程碑意義，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)拱橋建設(shè)的又一個(gè)新的躍升。
這座高科技、高難度的世界一流現(xiàn)代化橋梁建設(shè)的每一步，都見(jiàn)證著建設(shè)者們付出的汗水與智慧。為解決施工中層出不窮的難題，自2010年項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)以來(lái)，中鐵十八局集團(tuán)組建了以中國(guó)工程院院士、國(guó)內(nèi)橋梁專(zhuān)家為主要成員的現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)家組，先后對(duì)大體積混凝土施工等12項(xiàng)瓶頸工序展開(kāi)科技攻關(guān)和探索，科研成就碩果累累。
特別是在施工過(guò)程中，通過(guò)深入研究，科技創(chuàng)新，總結(jié)出了大跨度拱橋勁性骨架吊裝扣錨系統(tǒng)施工及索力控制工法，有效解決了山高坡陡的峽谷地帶大跨度、大高差、大噸位拱橋勁性骨架吊裝的難題。通過(guò)由組合式巖錨、樁基承臺(tái)錨、扣塔、扣錨索及扁擔(dān)梁組成的扣錨體系、科學(xué)合理的測(cè)量控制技術(shù)及大型結(jié)構(gòu)分析軟件的綜合運(yùn)用，保證了勁性骨架的高精度合龍，整體技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，為后續(xù)拱橋技術(shù)的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。
日前，南盤(pán)江特大橋主體工程已順利完工，剩余橋面附屬工程施工正在有序推進(jìn)。不久的將來(lái)，這里天塹變通途，高鐵飛馳，飛虹臥波的南盤(pán)江特大橋伴隨日夜奔騰的南盤(pán)江水必將成為云嶺大地上一道靚麗的風(fēng)景線。
云南日?qǐng)?bào)記者張文峰文/圖
