在平陰縣與東阿縣下游2000米處，一座鋼桁梁公鐵兩用橋展露新姿。這座橋是在建聊泰鐵路黃河公鐵橋，全長3.37公里，其中跨越黃河段782.4米。
“聊泰鐵路黃河公鐵橋是國內(nèi)最大跨徑鋼桁梁公鐵兩用橋，也是目前黃河上施工結(jié)構(gòu)形式最復(fù)雜的公鐵橋之一。”中鐵一局聊泰鐵路黃河公鐵橋項目經(jīng)理王曉勇說。
近日，聊泰鐵路黃河公鐵橋工程收尾工作正在緊張進(jìn)行中。
在“千層蛋糕”里捅“馬蜂窩”
聊泰鐵路黃河公鐵橋設(shè)計復(fù)雜。整個橋體由鋼桁梁、現(xiàn)澆連續(xù)梁、先簡支后連續(xù)小箱梁組合而成，分上下兩層橋面。上層為公路橋面，寬24米，下層為鐵路橋面，寬11.4米，是目前黃河上施工結(jié)構(gòu)形式最復(fù)雜的公鐵兩用橋之一。
據(jù)設(shè)計人員介紹，聊泰鐵路黃河公鐵橋設(shè)計有多項創(chuàng)新。鋼桁梁采用斜桁架設(shè)計，增強了主梁的橫向剛度，以滿足列車行駛條件；采用帶內(nèi)力安裝腹桿的方式，可大幅縮小主桁支點處弦桿彎矩，降低支點處弦桿應(yīng)力水平；主桁架預(yù)拱度設(shè)置采用正弦曲線擬合法，相比傳統(tǒng)拋物線擬合法可有效降低安裝次內(nèi)力，減小施工難度。為盡力減少橋梁自身用鋼量，設(shè)計還采用栓焊結(jié)合施工方式，增加了鋼梁的穩(wěn)定性。最終，全橋設(shè)計用鋼量為1.4萬噸。
東阿縣與平陰縣，地面標(biāo)高低于黃河。為滿足后期通航要求及連接既有105國道，鋼桁梁橋設(shè)計呈緩緩的“人”字形坡度。
聊泰黃河公鐵橋橋梁施工所在管段，巖溶發(fā)育十分活躍。地質(zhì)勘探報告顯示，施工區(qū)域河床土質(zhì)層種類繁多，有粉砂層、粉質(zhì)黏土層、黏土層以及巖石層等。“這樣的地層猶如千層蛋糕，而樁基施工區(qū)域內(nèi)的溶腔分布，更似鑲嵌在千層蛋糕中的馬蜂窩。”中鐵一局聊泰黃河公鐵橋項目總工程師劉軍說。
在這樣的地質(zhì)條件下進(jìn)行樁基施工，如同在千層蛋糕里捅馬蜂窩，還要保證千層蛋糕不變形。
施工難度再大，也要保證施工質(zhì)量和黃河河床安全。
2號墩位正處在一個高11米，分布范圍達(dá)300多平方米的溶腔上部。若施工過程處理不慎，將導(dǎo)致大的透水事故，引起黃河河床塌陷、棧橋平臺垮塌等安全事故。
“對此，我們制定了特殊工藝流程，先注漿后鉆孔，保證巖溶中的樁基安全施工。”劉軍說。
同時，項目技術(shù)小組還進(jìn)行了創(chuàng)新，改普通單層護筒施工為雙層護筒施工。
“外層護筒為導(dǎo)向護筒，在黃河高流速下，可使引孔工序完成一次成孔，護筒下放效率較原工藝提高50%；內(nèi)層護筒則保證在樁基施工過程中，外層泥沙倒灌進(jìn)入溶腔。”王曉勇說。
據(jù)介紹，雙層護筒工法屬于國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)，為同類型施工作業(yè)提供了寶貴經(jīng)驗，豐富了我國橋梁建設(shè)技術(shù)體系。
18層樓高度精準(zhǔn)“穿針引線”
將重達(dá)1.4萬噸、780米長的主橋鋼桁梁架于黃河之上，絕非易事。
“為減少鋼桁梁架設(shè)施工對河道的干擾和破壞，我們采用了多點同步頂推技術(shù)。”劉軍說。
聊泰黃河公鐵橋鋼桁梁頂推最大跨度180米、單邊頂推總長度781.2米、頂推總重量1.47萬噸，頂推長度和重量處于同類橋梁前列。
鋼桁梁頂推架設(shè)橋梁是一項成熟的施工工藝，關(guān)鍵核心是做到各個環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)同步。
聊泰黃河公鐵橋主橋鋼桁梁共由21540個構(gòu)件、303720顆高強螺栓、11.22公里長的焊縫組成。其中鋼桁梁最大構(gòu)件吊重62.5噸，鋼件安裝高度50米。鋼梁吊裝區(qū)域位于黃河灘地，該地風(fēng)力風(fēng)向并不穩(wěn)定。在這樣的環(huán)境下進(jìn)行鋼桁梁拼裝，相當(dāng)于在18層樓的高度上“穿針引線”。
為做到“安全、環(huán)保、高效”施工，建設(shè)者采用了智能、仿真等多項先進(jìn)技術(shù)。
項目技術(shù)團隊結(jié)合測量數(shù)據(jù)、綜合考慮橫縱向風(fēng)力，預(yù)先在地面進(jìn)行模擬拼裝，將高空作業(yè)危險降到最低。項目技術(shù)團隊還將鋼桁梁頂推操作由人工操作轉(zhuǎn)換成了智能操作。“我們選用的智能控制系統(tǒng)和頂升系統(tǒng)，可同時控制30多臺千斤頂同步運行。指揮人員通過電腦、WiFi即可遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)可記錄頂推過程中的每一個施工循環(huán)參數(shù)，并與設(shè)計、監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行綜合分析判定，讓指揮人員做到每道工序心中有數(shù)。此外，項目技術(shù)團隊還建立了監(jiān)控預(yù)警信息系統(tǒng)，對鋼梁變形應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控。當(dāng)出現(xiàn)超標(biāo)及異常數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)會及時報警，保證施工安全。”劉軍說。
避免廢水、廢渣進(jìn)入黃河
聊泰鐵路黃河公鐵橋建設(shè)，還是一項綠色工程。技術(shù)團隊首創(chuàng)的國家級工藝工法——“泥沙分離器+氣舉反循環(huán)清孔”方法，利用多種設(shè)備，對水、細(xì)砂、泥漿和鉆渣進(jìn)行分離和二次處理。為確保不讓一滴廢水、一顆廢渣進(jìn)入黃河，該項目的施工現(xiàn)場被護筒全程圍了起來，所有注漿、打樁工作或工序都在該護筒內(nèi)進(jìn)行，從而避免護筒內(nèi)泥漿與河水串通。而水下施工中產(chǎn)生的混雜著泥沙的水被抽取、分離，泥漿重新進(jìn)入樁孔重復(fù)利用，分離出的干鉆渣由運渣車運至棄土場。
在水面之上，項目技術(shù)團隊在施工現(xiàn)場設(shè)置了自動洗車裝置、沉淀池等設(shè)施。拌和站、預(yù)制場產(chǎn)生的堿性廢料采用間歇式自然沉淀的方式，被加入適量的酸調(diào)節(jié)pH值，再進(jìn)行中和沉淀處理，處理后的水可循環(huán)利用。而使用的燃油設(shè)備在取得環(huán)保施用編號之后，工作人員可用其在施工場地設(shè)置隔油池，及時收集所有含油污水，將含油污水進(jìn)行隔油處理后再將其引入蒸發(fā)池，并將收集到的廢油回收處理。
