世界最大跨度客貨共用高速鐵路特大橋南盤江特大橋這樣“煉”成
2016-05-20
全長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，赤色的南盤江蜿蜒前行。江面上270米高空處，云桂鐵路南盤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)計年底通車的特大橋，全長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。
“如果說趙州橋是中國引領(lǐng)古代拱橋建造技術(shù)的典范，那么1400多年后的今天，中國拱橋建設(shè)技術(shù)和施工水平再次站在了世界前沿?！敝袊こ淘涸菏俊⒅麡蛄簩＜亦嵔赃B說，南盤江特大橋?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
南盤江特大橋是云桂鐵路重難點(diǎn)控制性工程，由中國鐵建十八局集團(tuán)二公司承建。因該橋施工地處山嶺重丘區(qū)，橫跨南盤江，兩岸懸崖陡立，場地狹窄，地勢險要，施工難度為云桂鐵路全線之最。
“高、精、尖、難。”南盤江特大橋項(xiàng)目建設(shè)總工程師賀常松用這4個字來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)計承載力還要比普通鐵路橋梁高40%左右；
南盤江特大橋集拱橋、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橋梁前列；
主橋單跨達(dá)416米，比著名的美國胡佛水壩公路大橋長87米，同時主橋主體上承式鋼筋混凝土拱橋需要對勁性骨架外包上高性能的混凝土2.4萬立方米，是我國鐵路橋梁建設(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，南盤江急流險灘多，施工條件差，施工環(huán)境惡劣，科技含量高，安全風(fēng)險大。
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。“兩個主橋墩分13層澆筑，每個基礎(chǔ)的面積就有4個籃球場那么大，厚度達(dá)到24米。”賀常松感慨道，“這就好比石頭上種樹１
矗立兩岸，個頭最高的5、6號橋墩正是整座橋梁的核心受力部位?！岸丈淼馁|(zhì)量和強(qiáng)度是整個橋梁穩(wěn)定性的決定性因素之一。”賀常松說，身高均102米的兩個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，單拱座石方開挖量約30萬方、澆筑混凝土近6萬方，施工難度可見一斑。
“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，公司專門成立科研攻關(guān)小組，邀請專家到工地集體“會診”，對高墩基礎(chǔ)拱座爆破開挖、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。
“南盤江特大橋幾乎囊括了我國橋梁建設(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。
毫米級監(jiān)測“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，南盤江大橋已然躋身前列。
如果將南盤江特大橋比作彩虹，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。
南盤江特大橋?qū)儆诳拓浌簿€橋梁，為“強(qiáng)筋健骨”，設(shè)計時采用鋼管勁性骨架結(jié)構(gòu)，有效增大了橋梁的跨度，同時其承載力要比普通客運(yùn)專線橋梁的承載力高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，通過電腦測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?！辟R常松說。
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”?！凹棺倒恰睂W(xué)名勁性骨架，單節(jié)長約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“巨無霸”。
每一款“脊椎骨”并非現(xiàn)場澆筑，而是在項(xiàng)目部設(shè)置的專業(yè)工場提前制造，39塊“脊椎骨”都根據(jù)電腦測算的數(shù)據(jù)量身定做，出廠前還會經(jīng)過超聲波及X光雙重檢驗(yàn)，確保加工誤差不超過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”，還有毫米級監(jiān)測實(shí)時跟隨?！凹棺倒恰边\(yùn)抵施工現(xiàn)場后，會從江兩岸分別吊到180米的高空，再平移208米到橋墩拱腳標(biāo)定位置安裝。同時，江兩岸安裝的14個“千里眼”也會跟蹤監(jiān)測鋼管拱上的測試元件，保證施工精度。
“這套方法在國內(nèi)雙線鐵路橋施工中尚屬首次采用。即便是千米級的大橋，誤差也控制在毫米級?！敝袊F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作可是在施工環(huán)境惡劣的條件下完成的。”賀常松表示，南盤江特大橋，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，南盤江特大橋勁性骨架外包混凝土澆筑工藝，無論是在國內(nèi)還是在世界上，其在同類橋梁中都具有里程碑意義，實(shí)現(xiàn)了我國拱橋建設(shè)的又一個新的躍升。
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)目開工建設(shè)以來，中鐵十八局集團(tuán)組建了以中國工程院院士、國內(nèi)橋梁專家為主要成員的現(xiàn)場專家組，先后對大體積混凝土施工等12項(xiàng)瓶頸工序展開科技攻關(guān)和探索，科研成就碩果累累。
特別是在施工過程中，通過深入研究，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。通過由組合式巖錨、樁基承臺錨、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作用。
日前，南盤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，這里天塹變通途，高鐵飛馳，飛虹臥波的南盤江特大橋伴隨日夜奔騰的南盤江水必將成為云嶺大地上一道靚麗的風(fēng)景線。
云南日報記者張文峰文/圖
