經濟日報:世界第一高橋見證中國質量——千里咫尺 云貴一家
經濟日報:世界第一高橋見證中國質量——千里咫尺 云貴一家

文章來(lai)源:經濟日報(bao) 發布(bu)時間:2020-05-08
無人機航拍的北盤江大橋。(歐東衢攝)
2016年12月29日,橫跨貴州省六盤水市都格鎮和云南省宣威市普立鄉的北盤江大橋正式建成通車。(浦超攝)
2016年9月10日,北盤江大橋成功合龍。(貴州省高速公路公司供圖)
北盤江大橋建設工地。(貴州省高速公路公司供圖)
2018年5月,北盤江大橋榮獲第35屆國際橋梁大會古斯塔夫斯金獎。(資料圖片)
縮千里(li)為咫(zhi)尺(chi),連云貴為一(yi)家(jia)。
在烏(wu)蒙山脈深處,一(yi)(yi)座大橋橫跨在峽谷之上,將貴(gui)州與云南緊緊連在了一(yi)(yi)起。這座大橋就是享譽中外的橋梁明星——杭瑞高(gao)速貴(gui)州畢節至都格(黔滇(dian)界)公路北(bei)盤江大橋。
北盤江(jiang)大(da)(da)橋,長1341.4米(mi)(mi),橋面(mian)至枯(ku)水(shui)期(qi)水(shui)面(mian)的(de)高(gao)(gao)度(du)差達(da)565米(mi)(mi),接近(jin)上海中心大(da)(da)廈的(de)主(zhu)體高(gao)(gao)度(du),位居世界之首(shou);大(da)(da)橋東、西兩個主(zhu)橋墩高(gao)(gao)度(du)分別為269米(mi)(mi)和247米(mi)(mi);主(zhu)橋為七跨(kua)連續鋼桁梁斜拉橋,跨(kua)徑(jing)達(da)720米(mi)(mi),目前在(zai)世界同類型橋梁中排名第二。有外國網友(you)在(zai)觀看北盤江(jiang)大(da)(da)橋的(de)視頻后留言說,“中國用超(chao)級工程證明自己”。
從(cong)橋面(mian)俯瞰川流不息的(de)(de)北盤江(jiang),猶如一條(tiao)溪流。但為了(le)征(zheng)服這條(tiao)“溪流”,建設者(zhe)們付出(chu)了(le)無數的(de)(de)智慧、汗(han)水和心血。
設計,既經濟又環保
在遍布山地(di)丘(qiu)陵的(de)貴州省(sheng)修建(jian)道路,橋梁是(shi)必須要(yao)邁過(guo)的(de)一關(guan)。而(er)在北盤江峽谷地(di)區建(jian)造一座(zuo)世界級水準(zhun)的(de)橋梁,面臨的(de)挑戰和困難就更大(da)了。在貴州高(gao)速公路集(ji)團有限公司副(fu)總工程師(shi)周(zhou)平看來,這(zhe)些困難和挑戰主要(yao)表現在,北盤江兩(liang)岸地(di)勢陡峭(qiao)、地(di)形變化(hua)急劇、局部風環境復雜(za)。同時,霜凍、大(da)霧、暴雨、暴雪(xue)、酸(suan)雨等氣(qi)象(xiang)災害頻發,再加上峽谷地(di)形場地(di)狹窄,運輸(shu)及(ji)施工條件極差,修建(jian)難度可想而(er)知。
雖然面臨眾多設(she)(she)計難(nan)題,但中交公路規劃設(she)(she)計院有限公司(si)沒有被嚇住,他們(men)選擇迎難(nan)而上(shang)(shang),于2009年接受了(le)北(bei)盤江大(da)橋(qiao)的(de)設(she)(she)計任(ren)務。從那時起,承擔設(she)(she)計任(ren)務的(de)團隊數次(ci)勘查現場,統籌考(kao)慮塔基安全(quan)、施工方便等(deng)要求后,確定(ding)了(le)北(bei)盤江大(da)橋(qiao)的(de)跨徑應該在670米以上(shang)(shang)。
跨(kua)徑(jing)670米意味著(zhu)什么?“這一數字超出了梁(liang)式橋(qiao)(qiao)、拱(gong)橋(qiao)(qiao)、混凝(ning)土斜拉橋(qiao)(qiao)的適用跨(kua)徑(jing)范圍。”中(zhong)交公路規劃(hua)設(she)計院北(bei)盤(pan)江大橋(qiao)(qiao)設(she)計團(tuan)隊負責人(ren)彭運(yun)動說,綜合考慮橋(qiao)(qiao)位所處地(di)形條(tiao)件、施工可實(shi)施性等(deng)因素(su),適合北(bei)盤(pan)江大橋(qiao)(qiao)的建設(she)方案只能(neng)在鋼桁架梁(liang)斜拉橋(qiao)(qiao)、鋼桁架梁(liang)懸索橋(qiao)(qiao)兩個(ge)方案中(zhong)比較(jiao)選擇。
此前,西部地區高速(su)公(gong)路(lu)跨越深(shen)山峽谷的(de)大跨徑橋梁(liang)基本都選擇了懸索(suo)橋方案,如貴州壩陵(ling)河大橋、湖北四渡河大橋和湖南(nan)矮寨大橋等,中交公(gong)路(lu)規劃設計院也在懸索(suo)橋的(de)設計上積(ji)累了豐富(fu)經驗,似(si)乎懸索(suo)橋是必(bi)然的(de)選擇。
但是,北(bei)盤江大橋(qiao)的(de)建設地(di)處在深度石漠化山區(qu),采用以往(wang)的(de)方案面臨諸多困(kun)難(nan)和局(ju)限——兩岸均為(wei)高達500米的(de)高陡邊(bian)坡,岸邊(bian)均為(wei)懸崖峭壁(bi),且(qie)分布(bu)了一些溶蝕裂隙帶(dai),懸索橋(qiao)型(xing)錨(mao)碇的(de)大開挖對邊(bian)坡穩定和安(an)全(quan)影響較大。同時,橋(qiao)址區(qu)基巖地(di)層為(wei)可(ke)溶性的(de)碳酸鹽(yan)巖地(di)層,地(di)下水活動頻繁,這對橋(qiao)梁地(di)基基礎的(de)安(an)全(quan)形成(cheng)嚴(yan)峻考驗,很難(nan)找到適合懸索橋(qiao)的(de)錨(mao)碇位置。
同(tong)時,對于(yu)主(zhu)跨(kua)徑(jing)為500米至800米的(de)山區大跨(kua)徑(jing)橋(qiao)梁,鋼桁梁斜拉橋(qiao)在經濟性上比懸索橋(qiao)具有(you)更強(qiang)的(de)競爭(zheng)優勢,對環境(jing)影響也較小(xiao),鋼桁梁斜拉橋(qiao)無疑是一個(ge)既經濟又環保的(de)選擇。
為此,中交公路規劃(hua)設計(ji)院組織精兵(bing)強(qiang)(qiang)將(jiang),組建了一支強(qiang)(qiang)大的橋梁設計(ji)隊伍,經過多輪比對(dui)論(lun)證(zheng),最終決定采用主跨徑720米的鋼桁(heng)梁斜拉(la)橋。
主(zhu)體方(fang)案(an)確立后,選擇合(he)理(li)的(de)施(shi)工(gong)方(fang)案(an)被提上(shang)了(le)日程。據介紹,北盤(pan)江大(da)(da)橋橋位地勢(shi)險(xian)要,兩岸索(suo)(suo)塔坐落(luo)于懸(xuan)崖邊,主(zhu)梁架(jia)設成為最大(da)(da)難(nan)點。如果(guo)采用(yong)常規的(de)對稱懸(xuan)臂(bei)拼裝方(fang)案(an),由于地形急劇變(bian)化(hua)缺少喂梁平臺,工(gong)期難(nan)以保(bao)證;采用(yong)邊跨落(luo)地支架(jia)中(zhong)跨纜索(suo)(suo)吊機的(de)施(shi)工(gong)方(fang)式,至少需(xu)要投入約(yue)1.5萬噸支架(jia),不僅施(shi)工(gong)成本巨大(da)(da),還(huan)面(mian)臨較(jiao)高的(de)支架(jia)施(shi)工(gong)風(feng)險(xian)。
一時間,施工(gong)設計(ji)陷入(ru)僵(jiang)局。
關鍵時刻,設(she)計團隊迎難而上,經過(guo)查閱(yue)大量資料,精心對(dui)比,在一次次挑(tiao)戰自我(wo)(wo)、否(fou)定自我(wo)(wo)的(de)過(guo)程中,敏銳地抓住“主橋兩岸端(duan)部設(she)計標高(gao)與山坡頂(ding)部地面標高(gao)接近”的(de)細節(jie),創造性(xing)地提出在邊(bian)跨(kua)增設(she)一個輔助墩,邊(bian)跨(kua)采用(yong)頂(ding)推的(de)施(shi)(shi)工(gong)方案——邊(bian)跨(kua)鋼桁梁頂(ding)推與索塔同步施(shi)(shi)工(gong),邊(bian)跨(kua)鋼梁就位后,主跨(kua)采用(yong)橋面吊機進行(xing)拼裝(zhuang)。
中交(jiao)公路規(gui)劃設計院負責人表示:“這種施(shi)(shi)工(gong)方(fang)法在斜(xie)拉(la)橋施(shi)(shi)工(gong)中屬(shu)首次應(ying)用,可以大大降低山區高支架(jia)施(shi)(shi)工(gong)風險,施(shi)(shi)工(gong)工(gong)期也比懸索(suo)橋方(fang)案(an)縮短了半年時間(jian),更(geng)重要的是對橋下水域無污染,不會破(po)壞岸坡(po)穩定。”
基建,解決“三通”難題
設計藍圖落實了,2012年(nian)12月27日北盤江大橋正式動工建設。其中(zhong),大橋東、西索塔分(fen)別由中(zhong)交第二航(hang)務工程局(ju)有(you)限公司和貴州(zhou)省公路工程集(ji)團有(you)限公司建設。
但是,在建設初期,如何建立完備的(de)基(ji)礎設施(shi)(shi)成為新的(de)“攔(lan)路虎”。據介紹,北盤(pan)江大橋項目駐(zhu)地位于海拔(ba)1500米的(de)山頂(ding),不通水、不通電(dian)、不通路,基(ji)礎設施(shi)(shi)條件(jian)極(ji)為惡劣。
通路(lu)是第一(yi)個(ge)坎。在“地無(wu)三尺平”的山區建(jian)一(yi)條施工便道,要付出常人難以想象的努力(li)。為了修路(lu),項目承建(jian)方、中交(jiao)二航(hang)局北盤江大橋(qiao)項目部常務副經理喻文浩,上山下山走過(guo)了無(wu)數遍,總共穿壞(huai)了3雙鞋,才建(jian)好1條施工便道。
通(tong)水(shui)(shui)(shui)是第二個坎。山腳是奔騰不息的北(bei)盤(pan)江,山上卻缺乏水(shui)(shui)(shui)利工程(cheng),只能采用(yong)窖井儲水(shui)(shui)(shui)——在(zai)(zai)雨(yu)水(shui)(shui)(shui)充沛的季節里將雨(yu)水(shui)(shui)(shui)儲存在(zai)(zai)窖井內,以備(bei)平時用(yong)水(shui)(shui)(shui)。這(zhe)種靠天吃水(shui)(shui)(shui)的方法根本無法滿足施工需要,為此建設隊(dui)伍(wu)曾嘗(chang)試(shi)聘請打井隊(dui)挖(wa)井,但聽(ting)說要施工的位置后,打井隊(dui)沒到實地考察就一(yi)口咬定這(zhe)里沒水(shui)(shui)(shui)。最終,建設隊(dui)伍(wu)憑借在(zai)(zai)貴(gui)州多(duo)年的施工經驗(yan),用(yong)“在(zai)(zai)半山腰修(xiu)建蓄(xu)水(shui)(shui)(shui)池,利用(yong)水(shui)(shui)(shui)泵將北(bei)盤(pan)江的水(shui)(shui)(shui)逐級引至山頂(ding)”的辦法解決(jue)了用(yong)水(shui)(shui)(shui)難(nan)題。
通電(dian)是第三個坎。在(zai)崎嶇(qu)的山(shan)路上,重達1噸(dun)多的變壓器只能依靠(kao)最原始的辦法來運(yun)輸(shu)。最終依靠(kao)32個工人用撬棍將(jiang)變壓器送到了(le)指(zhi)定位置,花了(le)將(jiang)近(jin)一個月。此(ci)后,又耗時3個多月,架設起近(jin)百根電(dian)線桿。
攻關,成就世界工程
基礎(chu)設施(shi)建(jian)好了(le),施(shi)工(gong)也進入(ru)了(le)攻關期(qi)。隨著工(gong)程建(jian)設的深入(ru),北盤江大(da)(da)橋的施(shi)工(gong)面臨著山(shan)區(qu)大(da)(da)體積(ji)承臺(tai)混凝土溫控、超高(gao)(gao)索塔機制(zhi)砂高(gao)(gao)性能混凝土泵送(song)、山(shan)區(qu)超重鋼(gang)錨(mao)梁整體吊裝、邊跨高(gao)(gao)墩無水(shui)平力的鋼(gang)桁(heng)梁頂推、大(da)(da)跨鋼(gang)桁(heng)梁斜(xie)拉橋合(he)龍5大(da)(da)技術(shu)難題。
首先,北盤江大(da)橋(qiao)橋(qiao)深墩(dun)(dun)高(gao),承重能力(li)強,但(dan)受彎受拉能力(li)有(you)限,大(da)橋(qiao)輔助墩(dun)(dun)高(gao)84米(mi),相當于28層樓高(gao),對這樣的大(da)高(gao)個,上(shang)部稍有(you)風吹草動都會引起(qi)下方的劇烈晃動。對此,他們創新性地采用了模塊化鋼桁梁自動頂推為鋼桁梁頂推開啟雙保險。
據介紹,施工采用的(de)(de)(de)鋼(gang)桁梁(liang)(liang)步(bu)履(lv)式(shi)頂(ding)推(tui)(tui)技術,大(da)大(da)減(jian)輕墩(dun)身所受的(de)(de)(de)水平(ping)力,從(cong)而控制(zhi)輔助墩(dun)根部的(de)(de)(de)彎矩,通過(guo)中交(jiao)二航局武港院(yuan)的(de)(de)(de)技術攻關(guan),鋼(gang)桁梁(liang)(liang)步(bu)履(lv)式(shi)頂(ding)推(tui)(tui)可(ke)以自(zi)動調節不同(tong)工位鋼(gang)桁梁(liang)(liang)自(zi)重分配的(de)(de)(de)不均勻性(xing),實(shi)(shi)現(xian)了頂(ding)推(tui)(tui)過(guo)程中荷載轉換、支撐系(xi)統往復移動、橋(qiao)梁(liang)(liang)結構穩(wen)步(bu)前(qian)移的(de)(de)(de)功(gong)能(neng)。通過(guo)循(xun)環“頂(ding)—推(tui)(tui)—降—縮”幾個步(bu)驟(zou)逐步(bu)完(wan)成鋼(gang)梁(liang)(liang)的(de)(de)(de)頂(ding)推(tui)(tui),實(shi)(shi)現(xian)鋼(gang)桁梁(liang)(liang)的(de)(de)(de)豎向、順橋(qiao)向的(de)(de)(de)移動或調整,最終(zhong)完(wan)成重達6600噸(dun)的(de)(de)(de)邊跨鋼(gang)桁梁(liang)(liang)頂(ding)推(tui)(tui)施工。
其次,北盤江大橋項目地處山區,混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)土只能采(cai)用機制山砂(sha)(sha),但由于(yu)機制山砂(sha)(sha)級配(pei)不均勻,形成(cheng)的(de)潤滑(hua)層厚度(du)難(nan)以保(bao)(bao)持一致,導致機制山砂(sha)(sha)泵送的(de)難(nan)度(du)隨(sui)著高度(du)增加不斷加大,在(zai)泵送中途容易出現(xian)堵管、爆管等情況。但泵送混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)土又是最經濟安全的(de)輸送方法,能將混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)土的(de)性能保(bao)(bao)持在(zai)最佳(jia)狀態,進而(er)為確保(bao)(bao)工程質量打下堅(jian)實基礎。
為了解(jie)決這一矛盾,大橋建設團隊(dui)提前一年(nian)就開始研究相關解(jie)決方(fang)案。據(ju)介紹,同(tong)泵送(song)高(gao)度對(dui)混(hun)凝土配合(he)比的要求(qiu)不同(tong),100米(mi)(mi)以下(xia)的工藝相對(dui)成熟,基本采用一種配合(he)比方(fang)案,100米(mi)(mi)以上每(mei)增(zeng)加50米(mi)(mi)就需調(diao)(diao)整(zheng)(zheng)一次配合(he)比,越(yue)到高(gao)處(chu)對(dui)混(hun)凝土流動性要求(qiu)越(yue)高(gao),到230米(mi)(mi)以后調(diao)(diao)整(zheng)(zheng)次數(shu)增(zeng)多(duo),幾乎每(mei)20米(mi)(mi)就要調(diao)(diao)整(zheng)(zheng)一次。
針對不同原材料(liao)、不同外加劑(ji)給出不同主(zhu)塔(ta)高度(du)的(de)配合比(bi),工作量很大。試(shi)驗(yan)主(zhu)管李愛軍在主(zhu)塔(ta)混凝土(tu)配比(bi)試(shi)驗(yan)時,常常加班到深夜,“這些試(shi)驗(yan)數據必(bi)須走在施工的(de)前面,才能保證工程進度(du)”。李愛軍說(shuo)。
盡管進場道路(lu)十分艱險,但北盤(pan)江大橋(qiao)項(xiang)目部(bu)最終建設(she)了(le)1.26萬(wan)平方米的(de)標準化混(hun)(hun)凝土(tu)攪(jiao)拌(ban)站(zhan),有效保證(zheng)了(le)工程所需混(hun)(hun)凝土(tu)的(de)生產供應(ying)。
值得注意的是,關鍵(jian)部位的特種(zhong)構件是保(bao)障大橋(qiao)百年使(shi)用(yong)壽命(ming)的重要一環。由于大橋(qiao)所處地區(qu)常年潮濕多雨,且受峽谷橫風(feng)影響,為(wei)最大限(xian)度保(bao)證行(xing)(xing)車連續性(xing)和舒適性(xing),降低行(xing)(xing)車對(dui)橋(qiao)體結構的沖擊作用(yong),僅能在大橋(qiao)兩端設置4條伸縮縫。
“這對伸縮(suo)裝(zhuang)置提出(chu)了更高要求,除了要良(liang)好(hao)地適應橋梁伸縮(suo)變化(hua)外(wai),還(huan)必須具(ju)備良(liang)好(hao)的防腐性能。”山西省交通科(ke)學研究(jiu)院院長(chang)趙隊家說。
為了(le)盡可能減少行車對伸縮縫(feng)(feng)和梁(liang)體的沖擊作用(yong),山西省交通科(ke)學研(yan)究院提出了(le)整體伸縮縫(feng)(feng)頂面內彼此中梁(liang)與邊梁(liang)的高差都在正負0.5毫米之內的要求,“相當于一枚硬幣厚度的四(si)分之一”。最終,在相關技術人員的共同(tong)努力(li)下,圓滿完成了(le)各項任務(wu)。
周平介紹說(shuo),北(bei)盤江大(da)橋(qiao)從開始修建直至(zhi)合龍(long),取得(de)了(le)5大(da)創新成果(guo),包括“縱移(yi)懸(xuan)拼(pin)”新工法、鋼桁梁(liang)(liang)(liang)整節段梁(liang)(liang)(liang)底軌道縱移(yi)懸(xuan)拼(pin)、“中縱梁(liang)(liang)(liang)+次橫(heng)梁(liang)(liang)(liang)”梁(liang)(liang)(liang)板新型結(jie)構(gou)體(ti)系、山區峽谷(gu)自然風(feng)場非平穩(wen)數(shu)學模型和山區大(da)跨(kua)徑橋(qiao)梁(liang)(liang)(liang)車輛行駛(shi)安全性(xing)及駕乘舒適性(xing)的評價準則、斜拉(la)索凝凍監(jian)測(ce)等(deng)新型健康監(jian)測(ce)系統,
2016年9月10日,北盤(pan)江(jiang)大(da)橋實(shi)現合龍,當年12月29日順(shun)利通(tong)(tong)車。北盤(pan)江(jiang)大(da)橋的建(jian)成通(tong)(tong)車,標志著貫(guan)穿我國(guo)東中西部7省(sheng)、全(quan)長3404公(gong)里的杭瑞高速公(gong)路建(jian)設(she)取得了(le)重大(da)進展,貴州(zhou)又新增1條出省(sheng)通(tong)(tong)道,云(yun)南宣威城區至貴州(zhou)六盤(pan)水(shui)的車程從此(ci)前(qian)的5個小時(shi)縮短為1個多(duo)小時(shi),實(shi)現了(le)“一橋橫貫(guan)東西,天塹變通(tong)(tong)途”,黔川滇三省(sheng)交界區域快速融入(ru)了(le)全(quan)國(guo)高速公(gong)路網。
此外(wai),北盤江大(da)(da)橋(qiao)(qiao)(qiao)的建成(cheng)通車,在(zai)橋(qiao)(qiao)(qiao)梁建設(she)(she)領域(yu)也具有重要意(yi)義,大(da)(da)橋(qiao)(qiao)(qiao)建設(she)(she)在(zai)橋(qiao)(qiao)(qiao)型選擇、施工方法、混(hun)凝土(tu)運(yun)用(yong)等10多個(ge)領域(yu)探索創(chuang)新,攻克(ke)了(le)許多技(ji)(ji)術難題,取得了(le)一批具有國際(ji)領先水(shui)平、擁有自(zi)主知識(shi)產權(quan)的科技(ji)(ji)創(chuang)新成(cheng)果,形成(cheng)山(shan)區特(te)大(da)(da)跨徑鋼桁梁斜拉橋(qiao)(qiao)(qiao)“設(she)(she)、建、管、養”全壽命周期的技(ji)(ji)術集群,為(wei)其后的六廣河(he)大(da)(da)橋(qiao)(qiao)(qiao)、紅水(shui)河(he)大(da)(da)橋(qiao)(qiao)(qiao)、平塘特(te)大(da)(da)橋(qiao)(qiao)(qiao)、鴨(ya)池(chi)河(he)大(da)(da)橋(qiao)(qiao)(qiao)的建設(she)(she)提供(gong)了(le)技(ji)(ji)術支撐和(he)保障。(記者(zhe) 吳秉(bing)澤 王新偉)
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