成貴鐵路五通岷江特大橋成功跨越岷江
2016-07-15
隨著最后一根上弦桿精準(zhǔn)安裝到位，由中鐵四局集團(tuán)鋼結(jié)構(gòu)有限公司（以下簡稱中鐵四局鋼構(gòu)）施工的成貴鐵路五通岷江特大橋鋼桁梁順利合龍，標(biāo)志著成貴鐵路五通岷江特大橋成功跨越岷江。
成貴鐵路五通岷江特大橋全長5597米，主橋采用（140+224+140）米三跨連續(xù)鋼桁梁，總用鋼量為1.26萬噸。其雙主桁下弦變桁高結(jié)構(gòu)在我國鋼橋梁建設(shè)史上尚屬首次采用，主跨跨度224米位居亞洲同類型鋼桁連續(xù)梁之首。
由于成貴鐵路五通岷江特大橋存在鋼桁梁結(jié)構(gòu)形式新穎、體系復(fù)雜、負(fù)荷重等難點(diǎn)，如何進(jìn)行施工組織管理，確保按期安全完成架設(shè)任務(wù)，成為擺在施工單位面前的一大難題。
變堵為疏“改”方案
在施工的過程中，現(xiàn)實的困難比想象的要大的多。岷江,這條流經(jīng)四川盆地腹地的長江主要支流，是樂山及沿線地區(qū)人民的母親河，擁有非常發(fā)達(dá)的航運(yùn)條件和極為豐富的水產(chǎn)資源。為減少、避免施工對岷江環(huán)境的影響，成貴鐵路指揮部在建設(shè)過程中對橋梁施工有明確要求：施工期間盡量避免侵占河道，至少需保留140米寬的航道。這無疑是對設(shè)計單位推薦的“從主墩開始向兩側(cè)對稱懸臂拼裝”施工方案予以了否定。原定方案需在主墩位置設(shè)置60多米長的臨時支撐設(shè)施，不僅侵占了航道，安全風(fēng)險壓力極大，而且僅僅是這些輔助工程費(fèi)用就是很大的一筆投入。施工還沒開始，本來應(yīng)遵照執(zhí)行的設(shè)計方案卻成為施工單位進(jìn)退兩難的一個屏障。
雖然中鐵四局鋼構(gòu)在重鋼橋梁領(lǐng)域擁有豐富的施工經(jīng)驗，并先后完成過柳州雙擁大橋、南寧英華大橋、石濟(jì)客專濟(jì)南黃河大橋等跨越大江大河的橋梁架設(shè)，但計劃與現(xiàn)實要求沖突的問題還是首次碰到。
“到現(xiàn)場找答案！”面對困難，已經(jīng)參與過煙大鐵路輪渡棧橋、合肥鐵路樞紐南環(huán)線特大橋等眾多工程的橋梁專家、項目經(jīng)理張慶發(fā)斬釘截鐵地說。他帶領(lǐng)中鐵四局鋼構(gòu)成貴鐵路五通岷江特大橋項目部的技術(shù)人員圍著岷江東西兩岸轉(zhuǎn)了不下百遍，認(rèn)真對照設(shè)計規(guī)劃進(jìn)行研究，并查閱了大量的國內(nèi)外相關(guān)資料。經(jīng)過1個多月的實地考察與理論研討，一個與原設(shè)計方案截然相反的“從兩側(cè)邊墩向主跨相向?qū)ΨQ懸臂拼裝”方案破繭而出。該方案不僅在技術(shù)上滿足了通航要求，更在安全控制、保證工期和節(jié)約成本上具備很多優(yōu)勢。為了驗證此方案的可行性，中鐵四局鋼構(gòu)成貴鐵路五通岷江特大橋項目部先后組織召開了10余次內(nèi)部評審會，并多次邀請上級單位和西南交通大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)等院校的行業(yè)專家，對新方案進(jìn)行審核鑒定。功到自然成，專家們一致贊成新方案。這樣，工程施工終于邁出了實質(zhì)性的一步。
以“穩(wěn)”為進(jìn)“準(zhǔn)”合龍
橋梁架設(shè)，特別是超萬噸級的鋼橋施工，靠的就是“穩(wěn)”、“準(zhǔn)”二字。“穩(wěn)”是“準(zhǔn)”的基礎(chǔ)，“準(zhǔn)”是“穩(wěn)”的最終結(jié)果。
成貴鐵路五通岷江特大橋鋼桁梁共有36個節(jié)間，每個節(jié)間長14米，由20～30根桿件組成，重達(dá)300～500噸，最高作業(yè)面離江面有60米，拼裝施工的“穩(wěn)”字要求分外嚴(yán)格，時刻都有橋體傾覆的危險。尤其是在主跨合龍之前，大橋懸臂最長距離達(dá)112米，重量有6000余噸，這對鋼梁拼裝架設(shè)線形控制可是巨大考驗。由于大橋橋址位于岷江下游，河床起伏大，且覆蓋著一層多達(dá)10米厚的卵石層，臨時基礎(chǔ)工程施工和維護(hù)難度也極大。中鐵四局鋼構(gòu)成貴鐵路五通岷江特大橋項目部堅持以“穩(wěn)”克“穩(wěn)”，通過對大粒徑卵石沙土地質(zhì)條件的研究，創(chuàng)新采取旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)、鋼護(hù)筒跟進(jìn)成孔新工藝，成功克服大粒徑卵石砂土且滲水嚴(yán)重地質(zhì)條件，確保臨時墩的成孔質(zhì)量，還將施工效率提高了5倍以上。在拼裝過程中，他們先后成立桿件驗收、線形測量、偏差分析3個專業(yè)工作小組，嚴(yán)把桿件加工質(zhì)量關(guān)，在一個節(jié)點(diǎn)安裝完成后，技術(shù)人員及時測量豎向、橫向和縱向偏差，隨時掌握鋼梁線形數(shù)據(jù)，通過與設(shè)計基準(zhǔn)線形對比，快速響應(yīng)并適時提出糾偏方案，確保滿足整體線形要求。
對拼裝精度的所有要求都將在主跨鋼桁梁合龍時成幾何倍數(shù)地放大出來。隨著橋體懸臂拼裝距離越來越長，即便是最堅固的鋼材，也會因為自身重量發(fā)生不易發(fā)覺的變形，和垂直方向產(chǎn)生夾角，這就是力學(xué)上的“下?lián)?rdquo;。根據(jù)測算，在主跨合龍前，鋼桁梁兩側(cè)懸臂將伸至112米、98米，由于自重分別下?lián)?94毫米、301毫米，與設(shè)計基準(zhǔn)分別有0.22度和0.18度的轉(zhuǎn)角，加之受到溫度、制造安裝偏差、安裝荷載和鋼梁實際剛度系數(shù)等因素的影響，要將6根桿件精準(zhǔn)合龍，對合龍點(diǎn)位置控制要求極高。為保證合龍精確，技術(shù)人員將所有合龍偏差按方向總結(jié)成三個維度，以進(jìn)一步細(xì)化、分解合龍的過程控制。一是針對東西向的縱向偏差，通過橋墩處縱向千斤頂推動鋼梁橋體來消除，當(dāng)這個偏差在10毫米以內(nèi)時，則利用溫差進(jìn)行微調(diào)：溫度每升高1攝氏度，合龍口之間的距離將減少2.45毫米。二是南北的橫向偏差，利用橫向糾偏系統(tǒng)推動橋體來調(diào)整，當(dāng)橫向偏差在10毫米以內(nèi)時，則通過張拉合龍口節(jié)點(diǎn)處的鋼絞線或倒鏈進(jìn)行上下游的對拉來微調(diào)。三是豎向偏差，通過邊墩落梁的杠桿原理使合龍口自然上升，達(dá)到既定合龍位置。這樣，在合龍過程中，按照依次調(diào)整橫向偏差、豎向高差和縱向偏差的順序，確定合龍口無平面偏差和豎向高差以后，再依次合龍下弦桿、上弦桿和斜桿，完成主桁合龍，最后安裝下平聯(lián)、縱梁和上平聯(lián)桿件，最終實現(xiàn)橋體的完全精準(zhǔn)合龍。
從“零”開始終跨越
科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，在成貴鐵路五通岷江特大橋鋼桁梁的施工過程中，中鐵四局鋼構(gòu)再次驗證了這個顛撲不破的真理。面對各種施工難題，中鐵四局鋼構(gòu)人已習(xí)慣在問題面前鉆研、在實踐中摸索，依靠技術(shù)創(chuàng)新來打破僵局。自2014年2月進(jìn)入項目以來，中鐵四局鋼構(gòu)成貴鐵路五通岷江特大橋項目部所有人員幾乎全都開啟了白天在現(xiàn)場看問題、晚上集體開會研討的工作模式，他們先后組織召開各種內(nèi)部技術(shù)研討會140余次，邀請外部專家評審、授課20余次，編制完成各類施工技術(shù)方案50余份，將所有技術(shù)方案壘起來就有兩米多高。
一分耕耘一分收獲。正是這種敢于直面困難、一切從零開始的進(jìn)取精神，讓中鐵四局鋼構(gòu)在完成成貴鐵路五通岷江特大橋下弦變桁高連續(xù)鋼桁梁的架設(shè)過程中，也收獲了累累碩果：他們先后總結(jié)形成了大跨度下弦變桁高連續(xù)鋼桁梁懸臂架設(shè)、跨中無應(yīng)力合龍，大粒徑卵石沙土且滲水嚴(yán)重地質(zhì)條件下樁基成孔等多項關(guān)鍵技術(shù)，安全有序推進(jìn)架設(shè)施工，比原定合龍計劃時間提前了兩個月。該橋鋼桁梁的順利合龍，成功填補(bǔ)了國內(nèi)在大跨度下弦變桁高鋼桁梁施工領(lǐng)域的技術(shù)空白，也為國內(nèi)今后類似鋼橋工程建設(shè)提供了可靠借鑒。
