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在乌江上打造世界拱桥新名片

企业报道  2022-08-15 18:21:11 阅读:985

  逢山开路,遇水架桥。作为交通强国建设试点单位中交集团旗舰子公司,中交一公局集团在祖国万里山河上建造了众多超级桥梁,不断刷新着世界桥梁新纪录。近日,贵州德余高速乌江特大桥主拱成功合龙,中交人在“世界桥梁博物馆”又镶嵌上一颗璀璨明珠。

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云雾中的乌江特大桥

  乌江河上,长虹飞堑。

  在贵州凤冈、石阡、思南三县交界处,碧波荡漾的乌江上空百米,一架橘红色的弧形钢拱,犹如一道绚丽的彩虹,飞跨两岸天险,气势雄伟。这就是由中交一公局集团投资建设的世界级桥梁新星——贵州德江(合兴)至余庆高速公路乌江特大桥。

  乌江特大桥全长1834米,主跨504米,跨度位列上承式钢管混凝土拱桥世界第一。同时,大桥采用的拱、柱、梁全固结无支座整体式受力体系在国内首创,施工极具难度,代表了目前同类型桥梁建造的世界顶级水平。

  远远望去,山水之间的乌江特大桥主拱,仿佛悬挂在云端之上。为了在乌江上完成这一杰作,中交一公局集团的建设者们付出了无数的智慧、汗水和心血。

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乌江航道水运钢构件

  “千丝万缕”凌空搭桥

  在峡谷高山间搭桥,吊装是必须要迈过的一关。乌江特大桥主拱肋设计为等宽变高空间桁架结构,这种结构由8根直径1.4米的钢管组成,业内称作“节段”。而全桥拱肋有60个这样的节段,最大的节段能达到157吨重,让这些庞然大物在空中完成组装,施工难度不言而喻。

  “我们使用缆索吊系统进行拱肋和拱上结构的安装,就像在高空中用钢丝‘绣花’。”中交一公局集团德余6标项目负责人王志金介绍,大桥采用的缆索吊主吊承重索有28根,单根长1250米,主吊牵引索更是长达12800米,加上其它辅助索总长度可达9万米。配合72米高的缆塔,有力擎起百吨钢节段。

  有了千条线,想要精准吊装这些钢铁巨物也不简单。钢节段从运输船上垂直起吊到100多米高空然后转移,而吊装指令却是由百米外的控制室发出的。为了实现远程吊装如“探囊取物”,项目团队在吊钩、缆塔等部位加装了一整套吊装定位系统,这套由超清摄像头、信息处理器等部件组成的系统,能够实时显示吊钩的立体位置,让操作手坐在控制室里也能轻松操纵,吊装难度大大降低。同时,项目研发改造的大型构件吊装三维姿态精调吊具,实现了吊装节段在空中纵向、横向和旋转姿态精准调整,大幅提升构件吊装精度。

工人安装风撑.jpg

工人安装风撑

  维持缆索受力结构稳定是另一项难题。吊运过程中,节段的移动会让缆塔受力改变而发生形变,对拱肋安装精度造成影响。“节段安装是全桥建设的重中之重,缆索控制得精准与否,关系到乌江特大桥的整体推进。”王志金说,为了明晰受力结构、提升吊装精度,技术团队开展了系统的对比测算,最终采用“缆扣分离”方案。通过将缆索吊系统与扣挂系统分离设置,让两套系统互不干扰,受力更加明晰。同时主吊使用两套往复牵引系统独立运行,拱肋吊装施工稳步推进。从第一个节段,到最后合龙,建设者以平均两天一个节段的吊装效率,用“千丝万缕”在乌江河上演绎出“中交速度”。

工人上拱作业.jpg

工人上拱作业

  毫米安装世界工程

  504米的主跨径,把乌江特大桥送上了世界同类型桥梁的金字塔尖,也给建设者带来了前所未有的挑战。

  建设之初,这座大桥就被赋予“平安百年品质工程”的高期望。2020年7月,在项目团队拿到的设计图纸里,看似不起眼的一行“主拱肋采用全栓接工艺”,让年轻的工程师们心里犯了怵。“高强度螺栓连接可以避免圆管相贯线焊缝,改善节点疲劳性能,提高结构耐久性。”中交一公局集团德余6标项目总工程师贺刚强解释道,主拱全栓接能有效保障乌江特大桥的建设品质,然而,要把数万颗高强螺栓毫厘不差地一一送入连接孔洞,再加上大桥的超大跨径,施工难度可谓“史诗级增强”。

监测系统.png

监测系统

  面对难题,中交一公局集团的工程师们没有后退半步。在不到30平方米的项目部会议室内,项目技术人员开展连续多天的技术攻关,经过查阅大量资料、对比方案、模拟推演,技术团队创造性推出了“三步走”建设思路——

  第一步是从源头开始控制精度。采用“卧拼+立拼”的双拼工艺,钢结构在出厂前就使用5+1卧式耦合进行初拼,整节段运至现场后,再采用4+1立式耦合拼装,由此实现拱肋线形和风撑全栓接均达到毫米级精度。值得一提的是,大桥主拱合龙后,这项工艺最终形成了36道标准施工程序、22项报检、17项关键控制指标,填补了大型全栓接装配式结构双拼施工的行业空白。

  第二步是数字化预拼装。类似于行军布阵前的“沙盘演练”,技术团队使用三维激光扫描拱肋结构实体,通过建立数字模型,把一块块节段“搬”进电脑里,在专业软件中模拟完成制造线形控制、拱肋首节段姿态精调、主拱封铰及合龙时机确定、立柱制造及安装位形确定等全过程施工,做到真正拼装前就已经胸有成竹。这个过程中,多个行业技术难题被攻破,项目在大型钢结构桥梁中全面应用数字化预拼装的做法,也开创了行业先例。

  各种顶尖“法宝”是项目团队控制精度的第三步。项目团队采用多点约束支架与三维千斤顶组合精调装备,成功将首节段安装精度控制在了3毫米内,为大桥主拱精度打下坚实基础。同时,快速自动连续预紧智能张拉设备、全自动测量机器人、360棱镜全天候自动监测、BIM+智能监测系统等一系列先进技术设备,像一把把趁手的“精钢钻”,为大桥主拱精准安装提供了强力保障。

  8月15日的合龙后检测调试中,乌江特大桥主拱经过专家全面勘测,一组靓丽的数据惊艳世人:8根弦管综合对齐误差全部小于3毫米,全拱高程最大偏位小于2厘米,9万颗高强螺栓通孔率达100%,224个法兰盘没有一处增设调整垫片。

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三维激光扫描仪节段扫描图

  巧思建造环保大桥

  为了尽可能减少对这片珍贵的绿水青山造成影响,中交一公局集团建设者们建造乌江特大桥时,同样对此付出了大量心血。

  时间回到一年多前,刚刚进场的项目团队在完成现场全面勘察后发现,目光所及之处尽是高山峡谷、悬崖绝壁。“在这样的环境下架设钢结构拱桥,简直难于上青天!”王志金回忆,彼时大型结构运输,成了摆在大家面前的首要难题。

  按照常规方案,项目团队需要在山谷间开辟出长达数十公里的施工便道,还得削平山头造出一块平地,来加工和存放构件。“这样绝对不行!对自然环境破坏太大了,再想想办法。”王志金一口否决了这一方案。灯火通明的会议室里,大桥前期建设研讨会再次陷入僵局。“能不能把运输方式转移到水路?听说乌江航道准备全线复航了,我们刚好可以赶上!”讨论会上,一句话打破了寂静,工程师们一拍即合,迅速对水运方案进行分析比对,就这样,通过乌江航道运输的新方案被定了下来,联系航道局、申请路线等工作随即展开。5个月后,第一块拱肋节段经过整体加工,从480公里外的重庆加工厂“乘船”来到乌江特大桥建设现场,环保运输的难题被工程师们的巧妙智慧破解,乌江这条沉寂了近20年的“黄金航道”,再度恢复生机。

  乌江特大桥的绿色建造成效不止于此。中交一公局集团项目团队创新应用的“工厂化建造+装配式加工”理念,让主拱结构、桥面板、缆扣塔架等主要部件都由工厂统一加工,施工现场得以实现了“零排放”目标。此外,UHPC混凝土为主桥节约了1100吨钢材料;“路地共建”的钢结构复拼场地与当地码头合二为一,有效减少了资源重复投入;运用倾斜摄影采集地面数据实现填挖平衡,减少了工程占地面积……从一项项复杂工作的背后,不难发现,守护绿水青山早已成为了中交一公局集团工程师们发自内心的不懈追求。

  如今,这座耗费了数十位桥梁专家、汇聚千余名建设者心血和汗水的世界级大桥,终于迎来主拱合龙,让乌江天险再一次被人类的力量飞越,“世界桥都”贵州即将诞生又一座超级桥梁。“乌江特大桥主拱的成功合龙,是一个新的起点,建成这座雄跨百年的品质工程,我们充满信心。”望着眼前刚刚合龙的大桥主拱,王志金坚定地说。(王振 霍燕)


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