——赤石大橋 資源節(jié)約 環(huán)境友好巔峰之作
湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院副總工程師 廖建宏
世界橋面最高、跨徑最大的混凝土多塔斜拉橋——赤石大橋是汝城至郴州高速公路上的一座特大橋。該橋首次采用了空心薄壁曲面索塔結(jié)構(gòu)。大橋索塔高307米，橋面離地面高203米，該橋的建設(shè)將使我國(guó)多塔斜拉橋建造技術(shù)提升到一個(gè)新的高度。
目前，赤石大橋的基礎(chǔ)工程已經(jīng)完工，塔柱的施工在緊鑼密鼓展開(kāi)，預(yù)計(jì)2012年可建成通車(chē)。大橋的設(shè)計(jì)施工因眾多首創(chuàng)為業(yè)界津津樂(lè)道。湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院副總工程師、赤石大橋設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人之一廖建宏先生為我們系統(tǒng)介紹了大橋技術(shù)創(chuàng)新亮點(diǎn)、難點(diǎn)和突破點(diǎn)。
浴火重生 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)與景觀完美融合
赤石大橋作為汝郴高速公路的控制性工程，其重要意義非同凡響。大橋總投資約10億，由湖南交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，大橋局和二航局施工。大橋初步設(shè)計(jì)階段，汝郴高速公路其他標(biāo)段均已開(kāi)工，可大橋設(shè)計(jì)方案卻懸而未決，面臨此種壓力，設(shè)計(jì)院迎難而上，敢于創(chuàng)新、敢為人先，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)兩年多探討、論證、模擬、實(shí)驗(yàn)，一個(gè)全新的設(shè)計(jì)與施工方案破繭而出。弗一問(wèn)世，其獨(dú)特設(shè)計(jì)便吸引了業(yè)界廣泛關(guān)注。
首先，基礎(chǔ)工程方面打破了業(yè)界同一基礎(chǔ)一般采用相同的樁長(zhǎng)、樁徑的設(shè)計(jì)理念，根據(jù)復(fù)雜地質(zhì)條件使用了不同樁徑與樁長(zhǎng)的組合。赤石大橋橋位處在復(fù)式褶皺區(qū)，巖溶特別發(fā)育，強(qiáng)烈發(fā)育的溶蝕裂縫、溶溝、溶槽和溶洞使基礎(chǔ)工程存在很多風(fēng)險(xiǎn)。力學(xué)模型分析顯示，在此種特殊地質(zhì)條件下，采用不同樁徑、樁長(zhǎng)組合方式可有效解決基礎(chǔ)工程的安全性及適應(yīng)性問(wèn)題?；A(chǔ)工程在施工沒(méi)有出現(xiàn)任何不良狀況，再次用實(shí)踐證明了不同樁長(zhǎng)、樁徑處理方式的可行性。另外，也源于設(shè)計(jì)院對(duì)每個(gè)樁位都進(jìn)行了地勘鉆孔，做到了對(duì)地質(zhì)情況的深入了解。同時(shí)，施工特別采取了鋼護(hù)筒跟進(jìn)措施，防止了地面塌方、失水等不良現(xiàn)象的發(fā)生。
其次，赤石大橋特殊的結(jié)構(gòu)體系。大橋采用了高墩、大跨、四塔混凝土斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系。此體系在國(guó)內(nèi)首次使用，首先必須解決大橋的體系剛度問(wèn)題。大橋采用了兩邊塔塔梁分離，中間兩塔塔梁結(jié)合的方法克服了大橋變形過(guò)大的傾向；此外，調(diào)整了斜拉索的索距以提升大橋的剛度。橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中剛度指標(biāo)滿(mǎn)意后，在強(qiáng)度和穩(wěn)定性?xún)芍笜?biāo)的設(shè)計(jì)上，也進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)研究處理。
在確定橋型方案階段，設(shè)計(jì)院根據(jù)地形特點(diǎn)擬定了四種跨越能力較大的橋型方案進(jìn)行比選，連續(xù)剛構(gòu)方案、四塔預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋方案，四塔疊合梁斜拉橋方案和懸索橋方案。橋梁處在的湘南山區(qū)，路窄彎急，交通不便，大型鋼構(gòu)件運(yùn)輸比較困難，而且鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)較高，故宜選用混凝土結(jié)構(gòu)的橋型方案。4x200m連續(xù)剛構(gòu)方案與3x380m四塔預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋方案相比，前者跨越能力稍弱，但造價(jià)相對(duì)便宜。經(jīng)大量的鉆探和物探工作發(fā)現(xiàn)，在靠近郴州岸坡腳附近存在一強(qiáng)巖溶發(fā)育帶和斷層破碎帶，表現(xiàn)為規(guī)模很大的溶溝，發(fā)育最大深度超過(guò)100m，寬度超過(guò)300m，200m剛構(gòu)橋無(wú)法跨越該不良地質(zhì)區(qū)域。經(jīng)綜合比選，本橋采用3x380m四塔預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋方案。
第三，索塔外形設(shè)計(jì)配合景觀設(shè)計(jì)，使其成為一道亮麗的風(fēng)景為世人所慨嘆。現(xiàn)代線條、富有質(zhì)感化的索塔配以曲面的設(shè)計(jì)，使得高達(dá)300米左右的塔柱，更顯其雄偉、奪人。但也正是由于此種曲面、線條感的設(shè)計(jì)導(dǎo)致模板制作和加工難度加大，這就造成了索塔施工相對(duì)困難，進(jìn)展速度慢的現(xiàn)狀。
鳳凰涅槃 勇做大橋設(shè)計(jì)弄潮兒
赤石大橋的設(shè)計(jì)施工創(chuàng)新和技術(shù)突破產(chǎn)生的意義影響深遠(yuǎn)。首先作為一種高墩、大跨、多塔混凝土斜拉橋這種新橋型的大膽嘗試，為以后此種橋型的設(shè)計(jì)提供了工程經(jīng)驗(yàn)。其次，在大型橋梁工程的基礎(chǔ)工程方面，針對(duì)不良地質(zhì)情況的處理也提供了有效的方法。第三，為以后在大峽谷處建橋也提供了一條思路。第四，對(duì)設(shè)計(jì)院自身而言，不僅提升了技術(shù)水準(zhǔn)，提高了設(shè)計(jì)院的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和影響力，而且對(duì)設(shè)計(jì)人員素質(zhì)和能力也是一次嚴(yán)峻的考驗(yàn)。最后，赤石大橋建成后，將對(duì)促進(jìn)郴州乃至湖南省產(chǎn)業(yè)承接轉(zhuǎn)移，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)輻射能力起到重要作用。
破繭化蝶 創(chuàng)新嚴(yán)謹(jǐn)書(shū)寫(xiě)華美樂(lè)章
廖總不僅給我們系統(tǒng)總結(jié)了赤石大橋的技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)生的影響，而且還回顧了大橋從無(wú)到有的過(guò)程中所經(jīng)歷的三個(gè)階段。
在工程可行性研究階段，在宏觀上確定了整個(gè)路線的走廊帶和整個(gè)高速公路的規(guī)模。
在項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)階段，通過(guò)對(duì)不同橋型方案進(jìn)行多方位遴選確定了橋位和多塔混凝土斜拉橋設(shè)計(jì)方案。
在施工圖階段，完成了橋型結(jié)構(gòu)的詳細(xì)施工設(shè)計(jì)。
在采訪最后，廖總從自身角度對(duì)時(shí)下“創(chuàng)新”做了新解。在廖總看來(lái)，我們現(xiàn)在所做的創(chuàng)新過(guò)程也只是對(duì)不同解決方案進(jìn)行遴選的過(guò)程。同時(shí)，在廖總的認(rèn)識(shí)判斷里，也沒(méi)有解決不了的困難，至少在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，只要符合力學(xué)思維邏輯，無(wú)論什么困難都可以解決，不同之處僅在于解決方案的優(yōu)劣。對(duì)不同方案盡心反復(fù)論證、比較，達(dá)到自己、業(yè)主和施工單位三方都滿(mǎn)意，這就是比較完美的解決方案，實(shí)際上最完美的方案在這個(gè)世界上也是不存在的。而在不同方案比較論證的過(guò)程在別人看來(lái)也是創(chuàng)新的過(guò)程，可廖總心目中只有一種新的理論或嘗試是首次出現(xiàn)的才算真正的創(chuàng)新。
大橋、隧道、碼頭等工程設(shè)計(jì)是最容易讓人產(chǎn)生成就感的職業(yè)，可是“設(shè)計(jì)人員自身必須具備嚴(yán)謹(jǐn)再?lài)?yán)謹(jǐn)?shù)乃刭|(zhì)才能成為一名合格的設(shè)計(jì)師”廖總說(shuō)。
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