水落山间 虹桥初显——世界最大跨径公路悬浇拱桥拱圈合龙.pdf

热点聚焦DOl:10.3963/j.issn.1006-8864.2023.05.001水落山间虹桥初显世界最大跨径公路悬浇拱桥拱圈合龙郭跃吴燃黄镜关键词：桥梁建设；精度控制;锚设计;智能监测;智能控制;古金高速；蜀道集团2023年8 月1 1 日，由蜀道集团下属四川路桥集团大桥工程分公司承建的泸州经古蔺至金沙高速公路施工总承包（简称“古金高速”)ZCB1-1标水落河特大桥拱圈顺利合龙，标志着大桥建设进入拱上结构施工阶段，为项目建成通车打下了坚实基础。古金高速地处四川盆地边缘的乌蒙山区，是典型的山区高速公路，多次跨越深谷、河流，桥隧比高达82%，是全国桥隧比最高的六车道高速公路。其中，古金高速ZCB1-1标段的施工难度居全线之首，标段内的水落河特大桥是全线的关键控制性工程。水落河特大桥位于四川省泸州市古蔺县永乐镇与龙山镇交界处，为上承式钢筋混凝土悬臂浇筑拱桥，左幅全长1 7 2 1.2 5 米，右幅全长1 6 7 6.2 0 米，主跨计算长度335米。水落河特大桥具有“三大三高 的特点：浇筑方量大，拱座部分需浇筑混凝土总方量约2 5 5 0 4立方米，相当于1 4个标准游泳池的大小；拱圈部分为国内首次采用单幅分体式拱箱需浇筑混凝土1 1 8 0 0 立方米。拱圈长短差大，最长节段1 0.1 米，最短6.1 9 3 米，均超过国内现有拱桥最大和最小节段长度，悬浇重量达2 3 0 吨。拱圈截面高宽比大，拱肋横断面最高6.5 米，宽4米，为国内最窄。拱箱结构壁薄至3 0 厘米，钢筋间距低至4厘米，特殊的结构设计使得拱箱内又高又陡，操作空间非常狭小，施工难度巨大。施工组织难度高，大桥位于山区深谷，四周沟纵横，建设场地狭窄闭塞，地质条件复杂，施工组织难度高。施工安全风险高，大桥所在地山势陡峭，桥面至谷底最大高差达2 5 0 余米，高空作业安全风险高。环水保要求高，桥址位于千鸟湖景区附近，背靠青山，且临近饮用水源保护区，生态敏感度高。水落河特大桥建成后，将超越世界已知同类型桥梁一一美国胡佛水坝大桥3 2 9 米的跨径，跃居世界公路桥梁第一位，在我国桥梁发展史上具有里程碑意义。一、勇立“桥”头，攻坚克难，精准施策添动力水落河特大桥拱圈合龙前，需要经历拱座基坑开挖、大体积混凝土制备和浇筑、支架现浇、悬浇挂篮施工等施工步骤。面对施工场地受限、地质条件复杂等重重难关，项目建设团队积极发挥四川路桥特大型山区桥梁建设管理经验优势，结合实际建设条件，从建造技术创新、新型装备研发入手，精准施策，逐一破解施工难题，为今后山区大跨径拱桥施工积累了宝贵经验，也进一步促进山区公路桥梁建设实现智能化、装配化。1.合理规划现场，克服场地受限问题既有进场道路少且狭窄，施工便道须盘山而建且最大平均坡率达1 8%，累计长度达2 9.8 公里。大桥所在地地势陡峭，施工场地极其受限，导致缆索吊装系统、挂篮及索塔拼装场布置困难。为了解决这一难题，项目部建设团队积极开展水落河特大桥结构设计、加工一体化研究，建立了水落河特大桥BIM模型，对施2023年第5 期总第3 8 1 期交通企业管理丨1热点聚焦工便道及拱座开挖平台进行合理规划，不断优化纵横向便道设置方案、缆索吊装系统、拼装场布置方案，从根本上解决了场地受限问题，便道的快速拉通也为后续各个施工节点的有序推进提供了交通保障。2.加强评估监测，克服复杂地质环境水落河特大桥桥位地质条件复杂，存在灰岩、溶洞、滑坡、裂缝发育等多种不良因素，施工安全风险高。对此，项目部提前做好工程施工的专项施工方案编制和安全技术交底，针对现场地质条件进行了全方位的安全风险评估并施以精准处置：针对灰岩岩层易出现溶洞等问题，钻孔检验基坑，发现溶洞后及时采用砂浆注浆处置；针对滑坡体及时施作抗滑桩，并实时监控，确保边坡稳定；针对岩石裂隙发育区域采用垫墩锚杆、挂网喷射混凝土等措施防护边坡，并加强变形监测。3.强化过程控制，克服混凝土浇筑难题水落河特大桥拱座需浇筑2 万多立方米C50钢纤维混凝土，方量大、设计强度等级高，其质量对于桥身整体质量至关重要，且拱座施工时正处于夏季高温期，浇筑、养护等质量控制难度极大。对此，项目部从原材料把控、混凝土制备、浇筑温度、工序流程、浇筑间歇期、养护控制等6 个方面进行专项研讨与预案部署，有效地保证了混凝土浇筑质量。4.强化精度控制，克服线型控制难题水落河特大桥拱圈4条拱肋从两岸对向施工，合龙允许轴向偏差、高程偏差仅为1 0 毫米，调节偏差小，精度要求高，且面临着沉降、温度、山间大风天气等不利因素。如何保持8 条“肋骨”齐头并进，沿着设计的线型标高“完美生长”，为了打赢这场无硝烟的“精度之战”，项目建设团队提前建立拱圈结构受力模型并进行演算分析，结合挂篮定位系统和应力监测系统，及时调整高程，以实现拱肋标高及轴线的精准控制，确保拱圈高精度合龙。二、勇攀高峰，敢为人先，技术创新增活力项目建设团队秉持“安全第一、质量至上”的理念，坚持创新驱动，针对复杂地理条件和项目特点，从设计优化、工艺优化、措施优化等方面积极开展多项关键技2交通企业管理2 0 2 3 年第5 期总第3 8 1 期术研究，积极推进“四新技术 应用，以技术创新引领示范创建，助力品质工程建设。1.首次采用C80高韧性混凝土制备与泵送工艺由于水落河特大桥的拱圈跨径大、箍筋密集，薄壁箱型的拱肋设计导致混凝土开裂的风险大大增高，因此，急需一种高强度、高韧性、高流态的新型高性能混凝土。对此，项目部成立了专题科研小组，并邀请武汉理工大学专业技术团队通力合作，积极开展技术攻关。经过42 个配方比共40 0 多次试验，最终成功发出具有自主知识产权的C80高韧性抗裂钢纤维混凝土，既保留了普通混凝土优异的工作性能，又大大增加了抗裂性、柔韧性、抗渗性等各项性能，提高了拱肋结构的耐久性及外观质量。2.首次运用高精度、轻型化架式挂篮针对水落河特大桥主拱圈多幅、拱肋节段长、高窄截面的特点，项目部积极开发高精度、轻型化桁架式挂篮，成功研发出自重轻、承载大、行走方便的“倒T型挂篮。该挂篮通过液压行走系统实现挂篮内外模的自行行走，保证了大倾角爬升的平稳，能够实现自动化悬浇挂篮施工；同时建立了挂篮施工安全监测系统，通过实时监测挂篮主要构件的受力情况，做到“数据可视化、风险自动预警”，既保障了桥梁施工安全，又提升了建桥品质和施工效率。3.首次运用拱箱钢筋装配化施工水落河特大桥拱箱钢筋节段长、数量多、倾角多变、焊接工作量大，为减少高空作业，项目建设团队创新研发出“分段制作、分块组拼、整体吊装 的拱箱钢筋安装方式，既减少高空焊接作业程序，提高工人的操作安全度，又缩短了钢筋绑扎时间，大大提高了施工效热点聚焦率，推动超长节段、大断面拱箱钢筋骨架吊装安装技术三、数智赋能，提质增效，智慧建造强实力朝着装配化、精细化发展。自水落河特大桥开建以来，项目建设团队紧沿“智4.采用永临结合的锚锭设计慧建桥”发展趋势，坚持“依托科技，产研结合，智慧化水落河特大桥拱圈共设计了4条拱肋，拱肋分为减人”的理念，将桥梁建设与智慧化、自动化、数字化相45个节段施工，最重节段悬浇重量达到2 3 0 吨。拱圈契合，推动项目建设提质增速。节段由两岸向中间同步浇筑施工，宛如8 条强壮的手古金高速ZCB1-1标项目以水落河特大桥为依托，臂对向延伸，最后在2 5 0 余米的高空中成功“握手”。如建成了占地1 8 0 平方米的智慧建造中心，通过大数据、此“沉重”的手臂要“悬停”在空中，就需要一套特殊的云计算、桥梁结构多尺度仿真、物联网、自动化控制（监斜拉扣挂体系提供强大的拉力将其稳稳地固定在基岩测）等技术手段，结合监控设备与数字化建造系统平中。对此，项目部经过系统研究和周密部署，利用引桥台，在环境智能感知、自动化施工作业、智能规划协同、墩基础作为扣挂体系的锚啶，采用“桩锚+预应力岩锚”质量自动控制等方面取得有效推进。水落河特大桥智的组合式锚啶，斜拉扣挂体系的所有锚索均锚固于两慧建造中心主要分为3 大技术部分。岸引桥桥墩的承台上，利用引桥桥墩的桩基及预应力1.缆索吊装系统智能监测技术通过底层传感器采集现场各种数据（如吊重、行程、塔偏、索塔应力、锚啶位移、扣锚索索力、温湿度等)并集中显示在操作室内大屏，全方位实时远程监控现场情况，同时采集数据将上传至云服务器进行解析与运用，所监测值超过设定的阐值，系统将发出报警提醒，并联锁保护，对桥梁施工进行精细化控制，为设备安全、操作安全、管理安全保驾护航。岩锚共同组成的锚系统抵抗锚索力，创新地采用永2.缆索吊装系统智能控制技术临结合的锚锭设计，大大减少了大体积锚啶施工的诸创新打造缆索吊集中控制平台，结合监控系统和多难题。IOT物联网技术，实现3 个人智能操控1 2 台卷扬机、6截至目前，项目建设团队依托水落河特大桥开展组缆索吊点，实现人与物联，大大降低人工、沟通、管理了“3 3 5 米大跨径钢筋混凝土拱桥拱圈悬臂浇筑施工成本。同时，操作人员可在控制终端全方位、无死角实关键技术研究”等4项课题研究；完成了低温升抗裂时监测缆索吊装系统运行状态，大大提高了吊装作业大体积混凝土可取消冷却水管施工工法等3 项省级效率和安全性能。工法申报、拱桥调节式安全人行通道等4项发明专3.缆索吊装系统数据分析技术利发布、省级QC成果3 项。针对项目拟解决的关键通过对施工过程中各项数据统计分析、结构参数技术问题，项目建设团队将继续加强技术创新成果的识别、结构安全评估等，分析各项实测数据与数据模型总结提炼，计划完成山区复杂地形下大跨径悬浇拱桥之间的差异，获取人、机、物、法、环变量导致的数据差拱肋钢筋笼整体连续荡移安装施工工法等5 项工法异，了解桥梁状态的变化规律，并依此开展技术研究，与一种新型拱桥倒T型挂篮结构等3 项专利的申为后续其他类似桥梁的施工提供借鉴和指导性意见。报。促进科研创新成果转化提级，为大桥安全高效建如今，水落河特大桥智慧建造中心已打造成为一设提供有力保障，也为国内同类型大跨径桥梁建设提套可复制、可推广的桥梁智能建造典型案例，并成功申供经验和样板。报智能建造示范基地。2023年第5 期总第3 8 1 期交通企业管理3热点聚焦四、冲锋在前，甘于奉献，红色基因聚合力项目部继承和发扬“一不怕苦、二不怕死，顽强拼搏、甘当路石，军民一家、民族团结”的“两路”精神，积极践行“发展交通、造福人民”的企业宗旨，统筹项目全体建设者发扬“逢山开路、遇水架桥 的拼搏奋斗精神，在面对急难险重任务时挺身而出，在助力经济社会发展中担当作为，充分发挥共产党员的先锋模范作用，全面诠释国有企业的责任与担当。1.修筑便道惠民生项目所在地水落村群山连绵，山路崎岖狭窄，唯一的通村道路由于年久失修，道路坑洼不平，村民出行困难、运输极为不便。项目部综合考虑施工运输需求与地方群众生产生活需要，将原先出行道路进行修整和扩宽，并修筑施工便道和排污管道。项目开工至今，共修硬化道路2 9.8 公里，惠及村民8 7 3 户。一条条牢固可靠的道路，大大便利了民众出行，为当地群众留下了搬不走的惠民财富，也打通了山区特色农副产品外销的便捷通道，助力乡村振兴。2.战“疫”一线显本色2021年8 月1 日，新冠疫情持续肆虐。项目部响应疫情防控最新要求，严守当地防疫政策，积极开展“服务一线，战“疫”有我”系列活动。项目党员干部就地支援、立身为旗，组织开展防疫知识竞赛，结合项目生产生活向项目职工科普防控知识。同时，组织项目全员共1 0 6 8 人次进行核酸检测和职业健康体检，做到人员进场有保障、安全生产有力量。3.让电保水展担当2022年8 月，川南地区持续高温红色预警，古蔺县气温频频刷新历史记录，长期高温天气导致用电压力上升、多地干旱缺水。项目部积极响应“工企让电于民、保障民生”的政策，及时停掉多处工点高压电闸，改用发电机供电，让电于民。同时，项目党员先锋服务队自发组织车辆给当地村民送去饮用水，连续作业1 0天，共计运水5 0 0 余立方米，惠及当地6 0 余户百姓，及时缓解了村民们的燃眉之急。当时正值水落河特大桥古蔺岸拱圈浇筑，施工现场发电机柴油余量告急。因现场便道迁回曲折，运油车无法直达。为保障夜间施工供电稳定，项目部党员突击队迅速集结，经过3 个小时的人工运输，将发电机用油运送到位，确保现场浇筑任务的顺利完成。4交通企业管理2 0 2 3 年第5 期总第3 8 1 期4.抗洪救灾敢作为2023年7 月2 6 日晚至2 7 日凌晨，古蔺县遭遇百年一遇的洪水。项目部所在地乡道、施工便道出现局部塌方，道路中断，交通受阻，沿线村落共1 2 0 0 余人被困。灾情发生后，项目党支部迅速反应，冲锋在前，在做好项目防汛抗涝工作的同时，立即组织人员、机械设备等赶赴一线开展抗洪救灾工作。经过3 个小时的全力奋战，顺利抢通当地唯一一条“生命通道”。5.以工代赈促发展古金高速ZCB1-1标全线长1 1.47 5 公里，施工战线长，高峰期有1 1 0 0 名工人同时作业。项目部坚持“以人为本”，严格执行项目所在地群众优先参与项目建设的要求，积极吸纳当地群众和困难群体就业，切实发挥以工代赈“稳就业、促增收、保民生”的重要作用，由“赈”促“振”，实现服务项目和服务民生的“双丰收”。五、大桥建设具有重要意义“叫一声蜀道向天开，天上彩虹落群山。”水落河特大桥建成通车后，将在碧水青山间，绘制出一道绚丽的人间彩虹。这座飞虹将承载着当地百姓对美好生活的向往，见证着沿线城市日新月异的发展，折射出四川路桥人不断追求跨越的奋斗历程，通往更加美好的明天。1.民生之桥交通基础设施建设关乎经济社会发展，也关乎人民群众的生活幸福指数。四川路桥人牢记国企社会责任，念民之所需，行民之所盼，解民之所忧。大桥建成后，古蔺县永乐街道至龙山镇的车程将从原来的9 0 多分钟的崎岖山路缩短至1 0 分钟的高速公路，极大地改善区域交通条件，缓解城区交通压力。2.发展之桥大桥建成后，将大幅提升泸州市交通区位优势、完善川黔高速公路网，为川南片区融入“一带一路 建设和长江经济带发展提供重要支撑；同时对于畅通四川省南向综合运输大通道，加强四川省与北部湾港口、粤港澳大湾区的陆路通道能力具有重要意义。3.致富之桥“千古百业兴，先行在交通。”大桥建成后，对改善区域投资环境，推动区域资源开发，构建全域旅游发展新格局，助力乌蒙山区乡村振兴，实现社会经济跨越式发展具有重要意义。（作者单位：四川公路桥梁建设集团有限公司大桥工程分公司）