文(wen)章(zhang)來(lai)源:經濟日報 發布時間: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)

縮千里為咫尺,連(lian)云貴為一(yi)家(jia)。
在烏蒙山(shan)脈深處,一座(zuo)大(da)橋橫跨在峽(xia)谷之上,將貴州(zhou)(zhou)與(yu)云南緊(jin)緊(jin)連在了一起(qi)。這座(zuo)大(da)橋就是享譽中外的橋梁明星——杭瑞高速貴州(zhou)(zhou)畢節至(zhi)都格(黔(qian)滇界(jie))公(gong)路(lu)北(bei)盤江大(da)橋。
北盤江(jiang)大(da)橋(qiao)(qiao),長1341.4米(mi),橋(qiao)(qiao)面至枯水期水面的(de)高(gao)度(du)差(cha)達565米(mi),接近上(shang)海(hai)中(zhong)心大(da)廈的(de)主(zhu)體高(gao)度(du),位居世(shi)界(jie)之(zhi)首;大(da)橋(qiao)(qiao)東、西兩(liang)個主(zhu)橋(qiao)(qiao)墩高(gao)度(du)分別為269米(mi)和247米(mi);主(zhu)橋(qiao)(qiao)為七跨(kua)連續鋼(gang)桁梁斜拉橋(qiao)(qiao),跨(kua)徑達720米(mi),目前在(zai)世(shi)界(jie)同類型橋(qiao)(qiao)梁中(zhong)排名(ming)第二。有外國(guo)網友在(zai)觀(guan)看北盤江(jiang)大(da)橋(qiao)(qiao)的(de)視頻(pin)后留(liu)言說,“中(zhong)國(guo)用(yong)超級工(gong)程證(zheng)明自己(ji)”。
從橋面俯瞰川流(liu)(liu)不(bu)息的北盤江(jiang),猶如(ru)一(yi)條溪流(liu)(liu)。但為了征服這條“溪流(liu)(liu)”,建設者們(men)付出了無數的智慧、汗(han)水(shui)和心血。
設計,既經濟又環保
在(zai)遍(bian)布山地(di)丘陵的(de)貴州省修建道路(lu),橋(qiao)梁(liang)是必須要邁過的(de)一(yi)關。而(er)在(zai)北盤江峽(xia)谷地(di)區建造一(yi)座世界(jie)級(ji)水準的(de)橋(qiao)梁(liang),面臨的(de)挑(tiao)(tiao)戰和困(kun)難(nan)(nan)就更大(da)(da)了。在(zai)貴州高速(su)公路(lu)集團有限公司副(fu)總工程師周平看來,這些困(kun)難(nan)(nan)和挑(tiao)(tiao)戰主要表現在(zai),北盤江兩岸地(di)勢陡峭、地(di)形(xing)變化急劇、局部風環(huan)境復雜。同時,霜凍、大(da)(da)霧、暴(bao)雨、暴(bao)雪、酸雨等氣象災害頻發,再加上峽(xia)谷地(di)形(xing)場地(di)狹(xia)窄,運(yun)輸及施工條(tiao)件極差,修建難(nan)(nan)度可(ke)想而(er)知。
雖然面臨眾多設(she)計難題,但中交(jiao)公路規(gui)劃設(she)計院有限公司沒有被嚇(xia)住,他們選擇迎難而上,于2009年接(jie)受了北盤江大(da)橋的設(she)計任務(wu)。從那時起,承擔設(she)計任務(wu)的團(tuan)隊數次勘查(cha)現場,統(tong)籌考慮塔基安(an)全、施工(gong)方便等要(yao)求后,確(que)定了北盤江大(da)橋的跨徑應該在670米(mi)以上。
跨(kua)徑670米意味著什么?“這一數字(zi)超出(chu)了(le)梁(liang)式橋(qiao)(qiao)、拱橋(qiao)(qiao)、混(hun)凝土斜拉橋(qiao)(qiao)的適用(yong)跨(kua)徑范圍。”中(zhong)交公路規劃設計院北盤江大橋(qiao)(qiao)設計團隊負責人彭運(yun)動(dong)說,綜合考慮橋(qiao)(qiao)位所處地形(xing)條件、施(shi)工可(ke)實施(shi)性等因素(su),適合北盤江大橋(qiao)(qiao)的建(jian)設方(fang)案只能在(zai)鋼(gang)桁架梁(liang)斜拉橋(qiao)(qiao)、鋼(gang)桁架梁(liang)懸索(suo)橋(qiao)(qiao)兩個方(fang)案中(zhong)比(bi)較選擇。
此(ci)前,西(xi)部地區高速公路跨(kua)越深(shen)山峽谷的(de)大跨(kua)徑橋(qiao)梁基本都(dou)選擇了(le)懸(xuan)索橋(qiao)方(fang)案,如貴州壩陵河大橋(qiao)、湖(hu)北四渡(du)河大橋(qiao)和(he)湖(hu)南矮寨大橋(qiao)等,中交公路規劃設計院也在懸(xuan)索橋(qiao)的(de)設計上積累了(le)豐富經驗,似(si)乎懸(xuan)索橋(qiao)是必然(ran)的(de)選擇。
但是,北(bei)盤江大(da)橋的(de)(de)(de)建(jian)設地(di)處(chu)在深(shen)度石漠化山區(qu),采用(yong)以(yi)往的(de)(de)(de)方案面(mian)臨(lin)諸多困難(nan)和局限——兩岸均(jun)為(wei)(wei)高達(da)500米的(de)(de)(de)高陡邊坡(po),岸邊均(jun)為(wei)(wei)懸(xuan)崖峭壁(bi),且(qie)分布了一些溶蝕裂(lie)隙(xi)帶,懸(xuan)索(suo)橋型錨碇的(de)(de)(de)大(da)開挖對邊坡(po)穩定(ding)和安全影響較大(da)。同時,橋址區(qu)基巖地(di)層(ceng)為(wei)(wei)可溶性的(de)(de)(de)碳酸鹽巖地(di)層(ceng),地(di)下水活動頻繁,這對橋梁地(di)基基礎的(de)(de)(de)安全形成嚴峻考驗,很難(nan)找到適合懸(xuan)索(suo)橋的(de)(de)(de)錨碇位置。
同時,對于主(zhu)跨(kua)徑(jing)為500米(mi)至800米(mi)的(de)山區大(da)跨(kua)徑(jing)橋梁(liang),鋼(gang)桁梁(liang)斜拉橋在經濟性上比懸索(suo)橋具有更(geng)強的(de)競(jing)爭優勢,對環境影(ying)響(xiang)也較(jiao)小,鋼(gang)桁梁(liang)斜拉橋無疑是一個既經濟又環保的(de)選擇。
為此,中交公路規劃(hua)設(she)計院(yuan)組織精兵強將,組建了一支強大的橋(qiao)(qiao)梁設(she)計隊(dui)伍,經過多輪比(bi)對論(lun)證(zheng),最(zui)終決定采(cai)用主跨徑(jing)720米的鋼桁(heng)梁斜(xie)拉橋(qiao)(qiao)。
主體方案確立后,選擇合理的(de)施(shi)工(gong)方案被提上了日(ri)程。據介(jie)紹,北盤江大橋橋位地勢險(xian)要,兩岸(an)索塔(ta)坐落于懸(xuan)(xuan)崖邊(bian),主梁架設成為最大難點。如(ru)果采(cai)用常規的(de)對稱懸(xuan)(xuan)臂拼裝方案,由于地形急劇(ju)變化缺少喂(wei)梁平臺,工(gong)期難以(yi)保證;采(cai)用邊(bian)跨落地支(zhi)(zhi)架中跨纜索吊機(ji)的(de)施(shi)工(gong)方式,至少需(xu)要投(tou)入約1.5萬噸支(zhi)(zhi)架,不僅施(shi)工(gong)成本巨大,還(huan)面臨較高的(de)支(zhi)(zhi)架施(shi)工(gong)風險(xian)。
一(yi)時間,施工設計陷入僵局。
關鍵時(shi)刻(ke),設計團隊迎難而上,經過查閱大量(liang)資料,精心(xin)對比(bi),在一次(ci)(ci)次(ci)(ci)挑戰(zhan)自我、否定(ding)自我的(de)(de)過程中,敏銳(rui)地抓住“主橋(qiao)兩(liang)岸端(duan)部(bu)設計標高與山坡頂部(bu)地面標高接近”的(de)(de)細節,創(chuang)造性(xing)地提出(chu)在邊跨(kua)增設一個(ge)輔助墩,邊跨(kua)采用頂推的(de)(de)施工(gong)方案(an)——邊跨(kua)鋼(gang)桁梁頂推與索塔(ta)同(tong)步施工(gong),邊跨(kua)鋼(gang)梁就(jiu)位后,主跨(kua)采用橋(qiao)面吊機(ji)進行拼裝。
中交(jiao)公(gong)路(lu)規劃設計院負(fu)責人表示:“這種施工(gong)方法在斜拉橋施工(gong)中屬首次(ci)應(ying)用,可以大大降低(di)山(shan)區高支(zhi)架施工(gong)風險,施工(gong)工(gong)期也比懸索橋方案縮短了(le)半年(nian)時間(jian),更重要的(de)是對橋下水域無污染,不(bu)會(hui)破壞岸(an)坡穩定。”
基建,解決“三通”難題
設計(ji)藍圖落實了,2012年(nian)12月27日(ri)北(bei)盤江大(da)橋正(zheng)式動工建(jian)(jian)設。其(qi)中(zhong)(zhong),大(da)橋東、西索塔分別(bie)由(you)中(zhong)(zhong)交第二航務工程局(ju)有(you)(you)限(xian)公司(si)和貴(gui)州省公路工程集團有(you)(you)限(xian)公司(si)建(jian)(jian)設。
但是,在建設(she)(she)初(chu)期,如何(he)建立(li)完備(bei)的(de)基礎設(she)(she)施成為新(xin)的(de)“攔路虎”。據介紹,北盤江(jiang)大(da)橋項目駐地位于海(hai)拔(ba)1500米(mi)的(de)山頂(ding),不(bu)(bu)(bu)通水、不(bu)(bu)(bu)通電、不(bu)(bu)(bu)通路,基礎設(she)(she)施條件極為惡(e)劣。
通路(lu)(lu)是第一(yi)個坎。在“地無三尺(chi)平”的山(shan)區建(jian)一(yi)條(tiao)(tiao)施工(gong)便道,要付出常(chang)(chang)人難以(yi)想象的努力。為了(le)修(xiu)路(lu)(lu),項目承建(jian)方、中交二航局北盤(pan)江大橋項目部常(chang)(chang)務(wu)副經(jing)理喻文浩,上山(shan)下(xia)山(shan)走過(guo)了(le)無數遍,總(zong)共穿壞了(le)3雙鞋,才建(jian)好1條(tiao)(tiao)施工(gong)便道。
通(tong)水(shui)(shui)(shui)是(shi)第二個坎(kan)。山(shan)腳是(shi)奔騰不(bu)息的(de)北盤(pan)江,山(shan)上卻缺(que)乏水(shui)(shui)(shui)利工(gong)程,只(zhi)能采用窖井(jing)(jing)儲水(shui)(shui)(shui)——在雨(yu)水(shui)(shui)(shui)充沛的(de)季節里(li)將雨(yu)水(shui)(shui)(shui)儲存在窖井(jing)(jing)內,以備(bei)平(ping)時用水(shui)(shui)(shui)。這種靠天吃水(shui)(shui)(shui)的(de)方法根本無法滿足施(shi)工(gong)需要,為此建設(she)隊伍(wu)曾嘗試聘(pin)請打(da)井(jing)(jing)隊挖井(jing)(jing),但聽(ting)說要施(shi)工(gong)的(de)位置(zhi)后,打(da)井(jing)(jing)隊沒到實(shi)地考察就一口咬定(ding)這里(li)沒水(shui)(shui)(shui)。最(zui)終,建設(she)隊伍(wu)憑借在貴州(zhou)多年的(de)施(shi)工(gong)經驗(yan),用“在半山(shan)腰修建蓄水(shui)(shui)(shui)池(chi),利用水(shui)(shui)(shui)泵將北盤(pan)江的(de)水(shui)(shui)(shui)逐級引至山(shan)頂”的(de)辦法解決了用水(shui)(shui)(shui)難題(ti)。
通電是第三個(ge)坎。在崎(qi)嶇的(de)山路(lu)上(shang),重達(da)1噸多的(de)變壓(ya)(ya)器只能依靠最原始的(de)辦(ban)法來運輸。最終依靠32個(ge)工人用撬棍將變壓(ya)(ya)器送到了指定位(wei)置,花了將近一個(ge)月。此后(hou),又耗時3個(ge)多月,架(jia)設起近百(bai)根(gen)電線桿。
攻關,成就世界工程
基礎設(she)施建(jian)好了,施工(gong)(gong)也進入了攻關(guan)期。隨著(zhu)工(gong)(gong)程建(jian)設(she)的深(shen)入,北盤江大(da)橋的施工(gong)(gong)面臨著(zhu)山區(qu)大(da)體積承臺混(hun)凝土(tu)溫控(kong)、超(chao)高索塔機制砂高性能混(hun)凝土(tu)泵送(song)、山區(qu)超(chao)重鋼(gang)(gang)錨梁(liang)整體吊裝、邊跨高墩無水平力的鋼(gang)(gang)桁(heng)梁(liang)頂(ding)推(tui)、大(da)跨鋼(gang)(gang)桁(heng)梁(liang)斜拉橋合龍5大(da)技術難題。
首先(xian),北盤(pan)江(jiang)大(da)橋(qiao)橋(qiao)深(shen)墩高(gao)(gao),承(cheng)重能(neng)力(li)(li)強(qiang),但受彎受拉能(neng)力(li)(li)有限,大(da)橋(qiao)輔助(zhu)墩高(gao)(gao)84米,相當于28層樓高(gao)(gao),對這樣的(de)大(da)高(gao)(gao)個,上部稍(shao)有風吹草動(dong)都會引起下(xia)方的(de)劇烈(lie)晃(huang)動(dong)。對此,他們創新(xin)性地采(cai)用了模塊化鋼桁(heng)梁自動(dong)頂推為鋼桁(heng)梁頂推開啟雙保險。
據介紹,施工采用的(de)(de)鋼桁(heng)(heng)梁(liang)(liang)步(bu)履式頂(ding)推技(ji)術(shu),大大減輕(qing)墩身所受的(de)(de)水平力,從而(er)控制(zhi)輔助墩根部的(de)(de)彎矩,通(tong)過中交(jiao)二航局武港院的(de)(de)技(ji)術(shu)攻關,鋼桁(heng)(heng)梁(liang)(liang)步(bu)履式頂(ding)推可以自動調節不同工位鋼桁(heng)(heng)梁(liang)(liang)自重(zhong)分配的(de)(de)不均勻性,實(shi)(shi)現了頂(ding)推過程(cheng)中荷(he)載轉(zhuan)換、支撐系統往復移動、橋(qiao)梁(liang)(liang)結構穩步(bu)前(qian)移的(de)(de)功能(neng)。通(tong)過循環(huan)“頂(ding)—推—降(jiang)—縮”幾個步(bu)驟逐步(bu)完成鋼梁(liang)(liang)的(de)(de)頂(ding)推,實(shi)(shi)現鋼桁(heng)(heng)梁(liang)(liang)的(de)(de)豎向、順橋(qiao)向的(de)(de)移動或調整,最(zui)終(zhong)完成重(zhong)達6600噸的(de)(de)邊跨鋼桁(heng)(heng)梁(liang)(liang)頂(ding)推施工。
其次,北盤江(jiang)大橋項目地(di)處(chu)山區,混(hun)凝(ning)土(tu)只能采用機制(zhi)山砂(sha),但由于(yu)機制(zhi)山砂(sha)級(ji)配不均勻,形成的潤滑層厚度難以保持一致,導致機制(zhi)山砂(sha)泵(beng)送(song)的難度隨著(zhu)高度增加不斷加大,在(zai)泵(beng)送(song)中途容易出現堵管(guan)、爆管(guan)等情況。但泵(beng)送(song)混(hun)凝(ning)土(tu)又是(shi)最經濟安全的輸(shu)送(song)方法,能將(jiang)混(hun)凝(ning)土(tu)的性(xing)能保持在(zai)最佳(jia)狀(zhuang)態,進而為確保工程質量打下堅實基(ji)礎。
為了解(jie)決這一(yi)矛(mao)盾,大橋建設團隊(dui)提前(qian)一(yi)年就開(kai)始(shi)研究相(xiang)關解(jie)決方(fang)案(an)。據介(jie)紹,同泵(beng)送高度(du)對混(hun)(hun)凝(ning)土配(pei)合(he)比的要(yao)求(qiu)不同,100米以(yi)下的工(gong)藝相(xiang)對成(cheng)熟,基本采用一(yi)種配(pei)合(he)比方(fang)案(an),100米以(yi)上每(mei)增(zeng)加(jia)50米就需調(diao)整一(yi)次配(pei)合(he)比,越(yue)(yue)到(dao)高處對混(hun)(hun)凝(ning)土流動性要(yao)求(qiu)越(yue)(yue)高,到(dao)230米以(yi)后調(diao)整次數增(zeng)多,幾(ji)乎(hu)每(mei)20米就要(yao)調(diao)整一(yi)次。
針對不(bu)同原材料、不(bu)同外加(jia)劑(ji)給出不(bu)同主塔高度的配合比,工(gong)作量很大。試(shi)驗主管李(li)(li)愛軍在(zai)(zai)主塔混凝土配比試(shi)驗時,常常加(jia)班(ban)到深(shen)夜,“這些(xie)試(shi)驗數據必須(xu)走在(zai)(zai)施工(gong)的前面,才能保證工(gong)程進度”。李(li)(li)愛軍說。
盡管進場(chang)道(dao)路十分艱(jian)險(xian),但北(bei)盤江大橋項目(mu)部最終建設(she)了(le)1.26萬平(ping)方(fang)米(mi)的(de)標準(zhun)化(hua)混凝(ning)土攪拌站(zhan),有效保(bao)證了(le)工(gong)程(cheng)所需混凝(ning)土的(de)生(sheng)產供應。
值得注意的是(shi),關鍵部位(wei)的特(te)種構(gou)(gou)件是(shi)保障大橋(qiao)百年使用壽命的重要一環。由于(yu)大橋(qiao)所處地區常年潮濕多雨,且(qie)受峽谷橫風影響,為(wei)最大限度保證行(xing)車連續性和舒適(shi)性,降低行(xing)車對橋(qiao)體結構(gou)(gou)的沖擊作用,僅(jin)能在大橋(qiao)兩端(duan)設置(zhi)4條伸縮(suo)縫。
“這(zhe)對(dui)伸縮裝(zhuang)置(zhi)提出了更高要(yao)求,除了要(yao)良(liang)好地適應(ying)橋梁伸縮變化外,還必(bi)須具備良(liang)好的防腐性能。”山(shan)西省交通科學研究院(yuan)院(yuan)長趙隊家說。
為了(le)盡可(ke)能減少(shao)行(xing)車對伸(shen)縮(suo)(suo)縫(feng)和梁(liang)體的(de)沖擊作(zuo)用,山西省交通(tong)科學研(yan)究院提出了(le)整(zheng)體伸(shen)縮(suo)(suo)縫(feng)頂(ding)面內彼此中梁(liang)與邊(bian)梁(liang)的(de)高差都在正負0.5毫米之內的(de)要求(qiu),“相(xiang)當(dang)于(yu)一(yi)(yi)枚硬幣厚(hou)度(du)的(de)四分之一(yi)(yi)”。最終(zhong),在相(xiang)關技術人員的(de)共同努力下,圓滿完(wan)成了(le)各項任務。
周平介紹說(shuo),北盤江大(da)橋從開始(shi)修(xiu)建直至合龍,取得了(le)5大(da)創新成果,包括“縱(zong)(zong)移(yi)(yi)懸拼”新工法(fa)、鋼桁梁整節段梁底軌道縱(zong)(zong)移(yi)(yi)懸拼、“中縱(zong)(zong)梁+次橫(heng)梁”梁板新型(xing)結(jie)構體系、山區(qu)峽谷自然風場(chang)非平穩數學(xue)模型(xing)和山區(qu)大(da)跨徑橋梁車(che)輛行駛安(an)全性(xing)及駕(jia)乘舒適性(xing)的(de)評價準則(ze)、斜拉索凝凍監測等新型(xing)健康監測系統(tong),
2016年9月10日,北盤江大橋(qiao)實現合龍,當年12月29日順利通(tong)車(che)。北盤江大橋(qiao)的(de)(de)建(jian)成通(tong)車(che),標志(zhi)著貫(guan)穿我(wo)國東中西部7省(sheng)、全(quan)長3404公(gong)里的(de)(de)杭瑞(rui)高速(su)公(gong)路建(jian)設取得了(le)重大進(jin)展,貴州(zhou)又新增1條出省(sheng)通(tong)道,云南宣威城(cheng)區至(zhi)貴州(zhou)六盤水的(de)(de)車(che)程(cheng)從此(ci)前(qian)的(de)(de)5個(ge)小時縮短為1個(ge)多小時,實現了(le)“一橋(qiao)橫貫(guan)東西,天塹變(bian)通(tong)途(tu)”,黔(qian)川滇三省(sheng)交界區域快速(su)融入(ru)了(le)全(quan)國高速(su)公(gong)路網。
此(ci)外,北盤江大(da)(da)橋(qiao)的(de)建(jian)成(cheng)(cheng)通車,在橋(qiao)梁建(jian)設領(ling)域(yu)也具有(you)重要意(yi)義,大(da)(da)橋(qiao)建(jian)設在橋(qiao)型選擇(ze)、施(shi)工方(fang)法(fa)、混凝土運(yun)用等10多(duo)個領(ling)域(yu)探索創新,攻(gong)克(ke)了許多(duo)技(ji)術難題(ti),取得(de)了一批具有(you)國(guo)際領(ling)先(xian)水平、擁有(you)自主知(zhi)識產權的(de)科技(ji)創新成(cheng)(cheng)果(guo),形成(cheng)(cheng)山區特(te)大(da)(da)跨(kua)徑鋼桁梁斜拉橋(qiao)“設、建(jian)、管、養”全壽命周(zhou)期的(de)技(ji)術集群,為其后的(de)六(liu)廣(guang)河(he)大(da)(da)橋(qiao)、紅水河(he)大(da)(da)橋(qiao)、平塘(tang)特(te)大(da)(da)橋(qiao)、鴨池河(he)大(da)(da)橋(qiao)的(de)建(jian)設提供了技(ji)術支撐和保障。(記者 吳秉澤 王新偉)
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