濟(jì)南平陰縣與聊城東阿縣，隔黃河相望。下游2千米處，一座鋼桁梁公鐵兩用橋展露新姿。這是在建聊泰鐵路黃河公鐵橋，全長(zhǎng)3.37公里，其中跨越黃河段782.4米。
“聊泰鐵路黃河公鐵橋是國(guó)內(nèi)最大跨徑鋼桁梁公鐵兩用橋，也是目前黃河上施工結(jié)構(gòu)形式最復(fù)雜的公鐵橋之一。”中鐵一局聊泰鐵路黃河公鐵橋項(xiàng)目經(jīng)理王曉勇說(shuō)。
11月23日，聊泰鐵路黃河公鐵橋工程正在進(jìn)行緊張的收尾工作。
?。ㄊ茉L單位供圖）
斜桁架、栓焊結(jié)合、“人”字形坡度
聊泰鐵路黃河公鐵橋設(shè)計(jì)復(fù)雜。整個(gè)橋體由鋼桁梁、現(xiàn)澆連續(xù)梁、先簡(jiǎn)支后連續(xù)小箱梁組合而成，分上下兩層橋面，上層為公路橋面，寬24米，下層為鐵路橋面，寬11.4米。橋梁結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜多樣，是目前黃河上施工結(jié)構(gòu)形式最復(fù)雜的公鐵兩用橋之一。
據(jù)設(shè)計(jì)人員介紹，聊泰鐵路黃河公鐵橋設(shè)計(jì)有多項(xiàng)創(chuàng)新。鋼桁梁采用斜桁架設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了主梁的橫向剛度，以滿足列車行駛條件；采用帶內(nèi)力安裝腹桿的方式，可大幅減小主桁支點(diǎn)處弦桿彎矩，降低支點(diǎn)處弦桿應(yīng)力水平；主桁架預(yù)拱度設(shè)置采用正弦曲線擬合法，相比傳統(tǒng)拋物線擬合法可有效降低安裝次內(nèi)力，減小施工難度。
為盡力減少橋梁自身用鋼量，設(shè)計(jì)還采用栓焊結(jié)合施工方式，增加了鋼梁的穩(wěn)定性。最終，全橋設(shè)計(jì)用鋼量達(dá)1.4萬(wàn)噸。
東阿縣與平陰縣，地面標(biāo)高低于黃河。為滿足后期通航要求及連接既有105國(guó)道，鋼桁梁橋設(shè)計(jì)呈緩緩的“人”字形坡度。
在“千層蛋糕”里捅“馬蜂窩”
聊泰黃河公鐵橋橋梁施工所在管段，巖溶發(fā)育十分活躍。
地質(zhì)勘探報(bào)告顯示，施工區(qū)域河床土質(zhì)層種類繁多，有粉砂層、粉質(zhì)黏土層、黏土層以及巖石層等。“這樣的地層猶如千層蛋糕，而樁基施工區(qū)域內(nèi)的溶腔分布，更似鑲嵌在千層蛋糕中的馬蜂窩。”中鐵一局聊泰黃河公鐵橋項(xiàng)目總工程師劉軍說(shuō)。
在這樣的地質(zhì)條件下進(jìn)行樁基施工，如同在千層蛋糕里捅馬蜂窩，還要保證千層蛋糕不變形。
施工難度再大，也要保證施工質(zhì)量和黃河河床安全。
2號(hào)墩位正處在一個(gè)高11米，分布范圍達(dá)300多平方米的溶腔上部。若施工過(guò)程處理不慎，將導(dǎo)致大的“透水”事故，會(huì)引起黃河河床塌陷、棧橋平臺(tái)垮塌等安全事故。
“我們定制了特殊工藝流程，先注漿后鉆孔，保證巖溶中的樁基安全施工。”劉軍說(shuō)。
同時(shí)，項(xiàng)目技術(shù)小組還進(jìn)行了創(chuàng)新，改普通單層護(hù)筒施工為雙層護(hù)筒施工。
“外層護(hù)筒為導(dǎo)向護(hù)筒，在黃河高流速下，使引孔工序完成一次成孔，護(hù)筒下放效率較原工藝提高50%；內(nèi)層護(hù)筒則保證在樁基施工過(guò)程中，外層泥沙倒灌進(jìn)入溶腔。”王曉勇說(shuō)。
據(jù)介紹，雙層護(hù)筒工法屬于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)，為同類型施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，豐富了我國(guó)橋梁建設(shè)技術(shù)體系。
18層樓高度精準(zhǔn)“穿針引線”
將重達(dá)1.4萬(wàn)噸、780米長(zhǎng)的主橋鋼桁梁架于黃河上，絕非易事。
“為減少鋼桁梁架設(shè)施工對(duì)河道的干擾和破壞，我們采用了‘多點(diǎn)同步頂推’技術(shù)。”劉軍說(shuō)。
聊泰黃河公鐵橋鋼桁梁頂推最大跨度180米、單邊頂推總長(zhǎng)度781.2米、頂推總重量1.47萬(wàn)噸，頂推長(zhǎng)度和重量處于同類橋梁前列。
鋼桁梁頂推架設(shè)橋梁，是一個(gè)成熟的施工工藝，關(guān)鍵核心是做到各個(gè)環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)“同步”。
聊泰黃河公鐵橋主橋鋼桁梁共由21540個(gè)構(gòu)件、303720顆高強(qiáng)螺栓、11.22公里長(zhǎng)的焊縫組成。其中鋼桁梁最大構(gòu)件吊重62.5噸，鋼件安裝高度50米，鋼梁吊裝區(qū)域位于黃河灘地、風(fēng)力風(fēng)向不穩(wěn)定，在這樣的環(huán)境下進(jìn)行鋼桁梁拼裝，相當(dāng)于在18層樓高度上“穿針引線”。
為做到施工“安全、環(huán)保、高效”，建設(shè)者采用了智能、仿真等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。
結(jié)合測(cè)量數(shù)據(jù)綜合考慮橫縱向風(fēng)力，預(yù)先在地面進(jìn)行模擬拼裝，將高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)降到最低。最重要的，項(xiàng)目技術(shù)團(tuán)隊(duì)將鋼桁梁頂推由人工操作轉(zhuǎn)換成智能操作。“我們選用的智能控制系統(tǒng)和頂升系統(tǒng)，可同時(shí)控制30多臺(tái)千斤頂同步運(yùn)行，由指揮人員通過(guò)電腦、WiFi遠(yuǎn)程控制。頂推過(guò)程能記錄每一個(gè)施工循環(huán)參數(shù)，與設(shè)計(jì)、監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行綜合分析判定，做到每道工序心中有數(shù)，并建立監(jiān)控預(yù)警信息系統(tǒng)，對(duì)鋼梁變形應(yīng)變數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，出現(xiàn)超標(biāo)及異常數(shù)據(jù)及時(shí)報(bào)警，保證施工安全。”劉軍說(shuō)。
聊泰鐵路黃河公鐵橋施工，還是一項(xiàng)綠色工程。為避免一滴廢水、一顆廢渣進(jìn)入黃河，技術(shù)團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)國(guó)家級(jí)工藝工法《泥沙分離器+氣舉反循環(huán)清孔》，利用多種設(shè)備，對(duì)水、細(xì)砂、泥漿和鉆渣進(jìn)行分離和二次處理，最終，泥漿被重復(fù)利用，干鉆渣則被運(yùn)至棄土場(chǎng)。
聊泰鐵路黃河公鐵橋及公路接線工程橫跨黃河，連接聊城市東阿縣及濟(jì)南市平陰縣。工程建成后，將成為魯西北地區(qū)向南縱向聯(lián)系的重要通道，為黃河兩岸人民出行提供便利。
科技日?qǐng)?bào)記者矯陽(yáng) 通訊員 閆娜
