川滇交界處,宜賓市屏山縣新市鎮(zhèn),金沙江在這里拐過一個幾字彎。峽谷中強風與江水和鳴,自古以來人們依水而居,卻也因水而分。
如今,又一座跨越金沙江的大橋在這里連接川滇。8月20日下午,隨著鋼梁上最后一根鋼桿件吊裝到位,宜攀高速新市金沙江特大橋順利合龍。這座大橋不僅刷新了川滇兩省索塔高度紀錄,也為宜賓至攀枝花高速公路(以下簡稱宜攀高速)建成通車奠定堅實基礎(chǔ)。
施工場地窄、峽谷風力大,大橋的鋼材用量達到2.2萬噸,相當于3座埃菲爾鐵塔使用的鋼材重量,如此龐大的工程需要達到毫米級超高精度。擺在新市金沙江特大橋建設(shè)團隊面前的,曾是一個集“高、大、險、精”于一體的復合型難題。解題思路何在?
新市金沙江特大橋。 羅順 攝
創(chuàng)新施工方法
化整為零,橋體部件實現(xiàn)高空組裝
遠眺宜攀高速新市金沙江特大橋,橋體與兩側(cè)山谷幾乎形成“H”形。宜賓屏山新市鎮(zhèn)一側(cè)山體的坡度最高達到73度,從云南一側(cè)望去,翠綠色的山體宛如一道綠幕從天而降,壓迫感撲面而來。
陡峭的山體臨江而立,給岸邊留下狹窄的施工場地。這意味著,傳統(tǒng)的現(xiàn)場拼接再吊裝的施工方法受到場地和重量限制,無法用于新市金沙江特大橋建設(shè)。
新市金沙江特大橋兩岸山體陡峭,留給施工作業(yè)的空間十分有限。 羅順 攝
“地上沒有空間,就把場地搬到‘天上’去?!笔竦兰瘓F四川沿江宜金高速公路有限公司副總經(jīng)理全凱介紹,大橋建設(shè)過程中使用了“空中散拼三步法”,在空中將零散部件整合成整體,改變了傳統(tǒng)的整體吊裝模式。
而“天上”本沒有空間。施工人員利用寶瓶形狀的索塔,從塔上向兩端延伸作業(yè)平臺。首先利用330米高的塔吊將橋體需要的鋼材分批吊升至120米高的空中平臺,再在平臺上將鋼材焊接成三角形或矩形的桁片,共同組成桁架梁,像“拼積木”一樣組成橋體的結(jié)構(gòu)。由于拼裝在空中完成,單件吊裝的重量降低60%,難度大大降低,突破了場地與吊裝重量的制約。
傳統(tǒng)鋼橋橋面容易“疲勞”開裂,大橋建設(shè)團隊在國內(nèi)首創(chuàng)了板桁結(jié)合主梁形式,將橋體設(shè)計為多層結(jié)構(gòu)。最底部的鋼桁架提供力量支撐,上面覆蓋一層鋼板,橋面上現(xiàn)場澆筑鋼筋混凝土面板,之后再鋪設(shè)瀝青,這樣的復合型橋面大大增強了橋面耐久性。相較傳統(tǒng)鋼筋混凝土制成的橋面,減少了一半的重量。
巧用智慧工藝
200余個智能傳感器助力精準控制
新市金沙江特大橋全長1867米,主跨680米,是川內(nèi)同類型在建最大規(guī)模的鋼桁梁斜拉橋。如此長的距離,施工團隊從橋體兩端施工,實際誤差如何控制在毫厘之間?更具挑戰(zhàn)性的是,由于夏季氣溫變化,橋體熱脹冷縮,合龍前最后一段鋼結(jié)構(gòu)體的長度為8.8米,最終實際留出的縫隙只有8.6米,如何實現(xiàn)順利合龍?
新市金沙江特大橋合龍現(xiàn)場。 羅順 攝
答案就在施工現(xiàn)場。
即將合龍的橋面兩端,分別安裝有4組黑盒子。這些被稱作毫米波雷達的設(shè)備,從橋面建設(shè)初期就開始運行,能夠24小時監(jiān)測兩端作業(yè)面有沒有“對齊”,此外還能清晰看出周邊環(huán)境對大橋產(chǎn)生的影響。
“新市金沙江特大橋所在的峽谷,風力最大可以達到12級,兩條支流在這里匯入金沙江,這些都在對橋體產(chǎn)生影響?!笔竦兰瘓F四川路橋交建公司宜攀高速新金段ZX1合同段項目總工夏明強介紹,為確保鋼桁梁吊裝拼接的超高精度,大橋上布設(shè)了200余個智能傳感器,斜拉索的張拉力和鋼桁梁安裝高度都能實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整,從而確保橋梁線性控制精準,最終在百米高空實現(xiàn)難度極高的毫米級精度合龍。
應(yīng)對氣溫變化帶來的熱脹冷縮問題,大橋兩側(cè)鋪設(shè)了鋼軌,距離合龍點300余米的位置有兩臺拖拉裝置,各自能產(chǎn)生300噸左右的拉力,可以利用大橋兩側(cè)的余量空間,拉出足以安裝最后一段鋼結(jié)構(gòu)體的空間?!斑@種無應(yīng)力合龍技術(shù)是國內(nèi)領(lǐng)先的施工技術(shù),適合應(yīng)對新市金沙江特大橋所處的溫差較大的環(huán)境?!毕拿鲝娊榻B。
新市金沙江特大橋合龍現(xiàn)場。 羅順 攝