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导读
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藤州浔江大桥全长1604米,主跨2×638米,索塔高238米,为世界首座独塔空间缆斜拉悬索协作体系桥,也是广西壮族自治区境内最高桥塔。大桥建设引进空中纺线法(AS法)架设主缆、索塔爬模智能化设计、BIM信息管理系统等新技术,实现工程建设智能化、信息化、自动化。
近日,中交集团《交通建设报》专版报道藤州浔江大桥,现将全文转载以飨读者。
春日的浔江碧绿如洗,随着最后一节钢箱梁精准焊接到位,二公局投资建设,公规院、一公院参与设计的平岑高速浔江大桥顺利合龙。这座主跨2×638米、塔高238米的大桥,历经一千多个日夜,终于在春日的晨曦中展露全貌。作为世界首座独塔斜拉悬索协作体系桥,藤州浔江大桥的建设,翻开了我国桥梁建设史上新的一页。
广西藤县地处桂东丘陵地带,浔江两岸多为喀斯特地貌,江底裸露的中风化砂岩硬度高达45兆帕,水下施工困难重重。更为棘手的是,浔江河道最宽度达1000多米,通航净高要求18米,这对桥梁结构提出了极高要求。
项目团队反复踏勘,邀请张喜刚、郑皆连2位中国工程院院士等国内大跨径桥梁设计专家亲临现场指导,大桥独塔斜拉悬索协作体系设计方案最终通过技术评审。独塔协作体系方案结构新颖,无边跨设计能更好适应两岸地形与路线走向,并且水中作业面少,为浔江量身打造。二公局校企联合研究中心副主任肖军全程参与了大桥设计工作,他说:“这座桥承载着中交建桥人的新梦想,一路走来,我们一边探索一边论证,不仅要建好它,还要为国内后续该桥型的建设建立标准体系。”
独特的桥形结构让大桥既能满足斜拉桥的刚度需求,又兼具悬索桥的大跨度优势,但也给工程施工带来了重重考验。三年来,二公局建设者在浔江上“过关斩将”,架起千米飞虹。
巨型高塔扎根江底
独塔傲立江心,既要承担大桥斜拉体系的受力,又要支撑主缆重量。如此大的荷载压力下,为了让主塔稳稳站立,桩基采用了直径达3.5米的嵌岩桩。然而,浔江水流迅猛,每年还有4个月的汛期,这给桩基水下施工带来了重重困难。
桩基施工的第一步便是如何打下外围保护层——钢护筒。工程开工,旋挖钻打下去碰上坚硬岩层,钻头磨损极快,效率却极低,加之钢护筒直径大,受水流、风浪等的影响也分外明显,如何精准定位成了一大难事。
“如果定位不准确,可能出现倾斜、移位等问题,后续桩基施工将会出现偏差,后果不堪设想。”项目副总工程师李博汉说道,“我们需要找到一种专门适用于中风化砂岩地质的钢护筒稳固方案。”
这个问题萦绕在李博汉的心头,三个方案都接连被推翻。直到有一天午饭时弯腰捡餐桌上掉落的吸管,他突然从3根吸管首尾相连形成的闭环中得到了灵感:能否在水下制造一个四周密闭的空间,用来替代钢管桩呢?
他顾不上吃饭,直奔办公室进行初步施工推演,并于当天下午召集项目技术人员开方案研讨会。李博汉提出将钢管沉入水底,浇筑混凝土将其与岩层连接,再利用4根钢管焊接成框架结构,用来充当混凝土浇筑的围护结构。这样既能避免耗时耗力打设钢管桩,又能利用混凝土封底实现与河床固结,防止桩基浇筑过程中产生漏浆而影响桩基质量。
“大桥桥位地质复杂,利用框架结构充当围护,怎样保证封底过程中的浆液不外流呢?”项目施工负责人尚焕春的疑问打断了大家讨论的声音。“既然框架无法与河床精准贴合,那就派潜水员在框架周围码放沙袋提前封堵!”项目负责人刘劲云提议。“钢管桩不用打设入岩,是不是可以将旋挖钻方案变更为冲击钻打设方案?”……就这样,大家集思广益,钢管桩整体封底施工方案被确定下来。
经过几天的紧张筹备,钢管缓缓下沉至河床精准落位,混凝土灌注到指定位置,成功将护筒和钢管桩板结成稳固整体,一举解决了困扰项目数日的难题。
2022年5月8日,主桥20根桩基全部施工完成,经检测Ⅰ类桩占比100%。
科技赋能智造精品
大桥悬索结构部分钢箱梁需要主缆承载重量,主缆架设成为项目面临的又一大考验。
大桥为空间缆形式,单根主缆由30根索股组成,每根索股又含200多根直径7毫米的钢丝。“就像一根斜着绷紧的电线,如果你剪开它的一端就会发现里面每根铜丝的长度都不一样。”项目总工程师李立坤打了个形象的比喻。如果主缆架设采用常见的预制平行钢丝索股法,即在工厂预制好主缆再运到现场进行架设,内部钢丝束长度一致,施工过程中随着主缆角度的变化,就会出现线性不平顺、鼓丝、扭转等质量问题。为此,项目把目光放到了此前在贵州阳宝山大桥采用的空中纺线法上。
与阳宝山大桥相比,藤州浔江大桥跨径大且为独塔设计,对于主缆的性能要求大大增加。项目团队经过反复试验,决定将钢丝直径增大到7毫米,比阳宝山大桥主缆钢丝直径提高近30%。“这意味着纺丝张力将变得更大,对机械设备性能要求更高。”李立坤说。
经过紧张的筹备,在湿热漫长的夏季,项目团队启动大桥主缆架设施工。然而出师不利,纺丝轮频繁跳槽,钢丝无法按既有轨道牵引架设,大家心急如焚。
技术团队在现场经多轮观察,发现纺丝轮在2号猫道门架易跳槽。经过分析,原来是空间缆纺丝过程中纺丝轮角度不断变化导致。团队立即调整猫道门架角度,不料随后15号门架又出现跳槽现象,用同样方法却不奏效。
经过进一步观察,李立坤发现越靠近桥塔,主缆空间效应越明显,单纯调整猫道门架角度,已无法完全适应牵引系统角度变化。他紧急召集技术人员商议对策,最终,提出了在塔顶门架处设限位,锁定牵引系统空间变化范围,在15号门架处设“X”型吊带对拉,如同公路设计中的缓和曲线,一举解决了纺丝轮跳槽这一难题,也形成了国内首创的空间缆AS法纺丝工艺。
此外,为了确保主缆施工质量,项目团队还采用了BIM云智慧中心管理平台、拉-吊索智能控制、猫道自适应垂度调整、全寿命周期桥梁状态智能监测系统等创新技术,在确保施工安全质量的同时,也让“黑科技”为大桥建设保驾护航。
站在桥下仰望,纺丝轮在云雾间穿梭,仿佛织女巧手编织优美弧线。历时106天,主缆架设顺利完成,比原计划提前15天。“从直径7毫米的钢丝到直径700毫米的主缆,是大桥的‘成长’,也是我们摸着石头过河的探索,更是我国桥梁工艺工法创新发展的历程!”在施工总结会上,李立坤感慨道。
工艺融合促成两岸“牵手”
大桥钢箱梁总重2万吨,相当于3个埃菲尔铁塔的重量。项目技术员望着眼前的庞然大物,眉头紧锁:施工现场场地狭小,现有起重设备起吊重量严重不足,如何将其从浔江之上稳稳吊起?
此外,大桥钢箱梁的吊装还分为斜拉区、交叉区、吊索区和无索区4个起吊区,每个区域作业面、吊装工艺各不相同,如何有效统一成为项目施工面临的第三道坎。
为了寻求有效的吊装方案,项目团队奔赴外地调研、查阅资料,结合实际情况,确立了综合性起吊方案:对塔区钢箱梁,采用提升吊架顶升系统整体起吊,对斜拉区及交叉区采用桥面吊机同步吊装,吊索区、无索区采用浮吊吊装。
冬季的浔江,水流湍急、寒风阵阵。一阵呼啸的江风刮在陕西省劳模谢前光的脸上,作为现场施工工长的他心急如焚。原来,在浔江江面水流与风力的双重考验下,运梁船根本无法精准定位。谢前光有着40年的施工经验,他的大脑飞速运转着。突然,他眼睛一亮说道:“用一根牵引锚对船尾进行抛锚定位,再配合原有的两根导向锚合力牵引。”3根锚链稳稳地控制住了运梁船,船舶逐渐稳定下来,钢箱梁吊装作业得以继续推进。
长期以来,桥梁养护工作往往局限于通车后的被动式维保。如何借助智能建造技术构建全生命周期管养体系,实现“治未病”的科学管理目标,成为桥梁工程界亟待突破的课题。此时,受力情况复杂的斜拉悬索结合区成为了“破题”的最佳选择。为了观测桥梁各部位受力情况,项目在拉索上安装了应力应变计和索力传感器,获取的监测数据实时反馈到仿真模型上,再对其进行精细化分析,将传统养护模式的事后处置转变为事前干预。此外,项目大胆尝试新材料应用,将交叉区的4根吊索替换为了更加轻质、高强、耐腐蚀、抗疲劳的碳纤维吊索,实现了新材料在大跨径桥梁中的应用,为特大跨桥梁的百年耐久性设计提供了全新解决方案。
随着钢箱梁的不断延长,藤州浔江大桥以每4天1对的架梁速度“拥抱”两岸的群峰,2025年3月5日顺利实现合龙。
乘电梯登上238米高的主塔,浔江两岸风光尽收眼底。3年来,800余名建设者合力攻坚,才铸就这跨越的篇章。在李立坤的心中,这座桥不仅是技术跨越,更是中国工程师与自然、创新的深度对话。
来源:中交二公、遇见藤州
编辑:太平微资讯;
最后
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