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  跨越天堑——二航局贵州坝陵河大桥建设 打造世界最大隧道锚
 
时间:2009-12-13 

  在贵州这片具有特殊地貌的土地上,二航人不断创造建设高速公路的奇迹。时隔三年多后,笔者有幸再次来到这个曾经工作过的地方——坝陵河大桥工地,看到其规范的现场管理、有序的施工组织以及多项技术难题的攻克,油然升起对奋战在西南高山峡谷中的坝陵二航人深深的敬意。

  打造世界最大隧道锚

  坝陵河大桥是沪瑞国道主干线跨越贵州省坝陵河大峡谷的重要控制性工程,于2005年4月18日正式开工建设。该桥全长1564米,1088米的主跨不仅使其成为国内跨度最大的钢桁加劲梁悬索桥,更创了世界山岭重丘区桥梁之最。

  在这地势陡峭、沟壑纵横的坝陵河大峡谷西岸,二航局承担了该桥西索塔、西引桥、西锚碇及上部结构施工。西岸锚碇采用隧道锚,锚洞轴线总长74.34米,轴线水平向下倾角达到45度,隧道结构呈扇形逐渐扩大,洞室开挖最大断面为21×25米、最大倾角52.8度、最小净距7米,是典型的变截面、大断面、大倾角、小净距隧道锚,规模目前为世界第一。

  与一般悬索桥锚碇不同的是,该锚碇洞室处于典型的岩溶地区,且洞室顶部15米范围内关岭1号公路隧道正在施工,存在群洞效应问题,洞室开挖及支护难度大,存在较大的结构安全和施工安全风险。

  为此,二航局项目部聘请了多位专家加强技术方案论证。通过集思广益,多方学习和咨询,对多种开挖施工工艺进行围岩稳定反演计算分析,根据理论计算结合监控量测数据提出合理的围岩支护措施,最终制定了严格、合理的隧洞掘进钻爆技术方案和基坑、洞身开挖方案。

  洞身开挖严格遵循“弱爆破,短进尺”原则,采用小药量控制爆破。施工中始终坚持“管超前、严注浆、强支护、早封闭、勤量测”的原则,尽量减少围岩扰动,确保施工安全。

  随着隧洞开挖深度的增加,各种问题不断出现。项目部经过反复研究,在相关专家的指导下,项目部经计算、分析,采取开挖掌子面错开、爆破控制、强支护等手段,运用地质超前预报、爆破监测、围岩收敛变形及应力监测数据指导施工,对洞室开挖支护施工实行动态控制、信息化作业,有效地解决了特大断面、大倾角、小净距情况下的隧道洞室开挖和支护施工中的各种技术、安全问题,成功攻克了公路隧道与锚碇隧洞紧紧相邻的群洞效应问题,打破了岩溶地区地下洞室的开挖施工记录,成功打造了世界上最大的隧道锚,形成了在45度倾角隧道开挖、大落差自上而下60米浇筑砼不离析等多项完整工法,实现了二航局在大跨度悬索桥隧道锚施工中零的突破,实现了超过千米大跨度悬索桥隧道锚碇施工技术的一次飞跃,为今后大跨度悬索桥隧道锚的设计、施工提供了有力的工程实例和技术支持,使我国大跨度悬索桥的设计、施工技术跨上新的台阶。据悉,该技术目前已经运用到湖南矮寨大桥隧道锚的设计和施工中。

  在创新中攻克难题

  坝陵河大桥施工难度大,技术含量高,工程亮点多。除隧道锚外,坝陵二航人还在不断创新中攻克了机制山砂应用、钢桁梁施工、高支架施工等各种难题。

  坝陵河大桥西索塔为门式索塔,索塔总高201.316米,被誉为“亚洲第一海跋高塔”。在半山腰上修建如此高的索塔,难度之大可想而知。而且受条件限制,200多米高的索塔全部采用C50高标号机制砂混凝土泵送施工,这在国内还没有先例。

  没有先例,就意味着存在很大风险。二航人再次向桥梁施工技术的禁区发起挑战。项目部专门成立了机制砂混凝土高性能研究课题组。通过采用混凝土“双掺”技术,即在混凝土中掺入适应性好的优良外加剂及Ⅰ级粉煤灰,并提高机制砂加工质量,从而配制性能优良的机制砂混凝土。再结合现场合理布置混凝土输送管道、多次现场泵送试验,成功解决了山区200米高塔采用C50高标号混凝土的泵送技术难题,打破了机制砂混凝土垂直高度不超过150米的泵送纪录,为国内机制山砂的规模运用积累了宝贵经验。

  坝陵河大桥西引桥为四跨50米预应力混凝土连续钢构,采用钢管立柱高支架施工,支架最大高度90米,为国内少见、山区第一高支架。

  针对支架高度偏高、荷载大、山区峡谷风大的实际情况,考虑支架整体稳定性,项目部创新思维,采用一个结构、两种方法的施工思路,即22号至24号跨左右幅分开搭设,20号至22号跨左右幅支架整体搭设。

  通过对支架搭设进行专项设计,对地质认真勘察,严格施工中的每一个细节,确保了引桥顺利完工,积累了山区大跨度、高支架箱梁施工技术。

  2008年7月,坝陵河大桥开始钢桁梁架设。二航人充分利用施工条件,确定首、次节段钢桁梁采用“地面拼装、整体提升、后移就位”的创新技术施工工艺,从第三节段开始采用桥面吊机悬拼安装。

  他们充分利用中交股份的巨大内部优势,在吸收港机设备的制造经验的基础上,专门对桥面吊机的设计进行招标,确保了吊机设备的高可靠性。同时,通过对专家意见的提炼,他们又编制出了桥面吊机的相关技术规格书,再通过招标,由国内知名厂家进行制造。最终,由国人自主研发制造的桥面吊机在保持高质量和可靠性的同时,价格却只是国外产品的几分之一。

  二航局在坝陵河大桥建设中体现出了“集成创新”的概念,主要反映在对现今技术工艺的引进、消化、吸收,并根据自然环境的实际情况进行改进。交通运输部专家杨盛福表示,坝陵河大桥桥面吊机和钢桁梁架设工艺在国内首次应用,这是创新性的体现。这些技术从日本引进,从技术角度讲,并非完美无缺。因此,二航局在架设过程中,在机具和工艺方面都进行改进和优化,进一步创新,为今后桥梁建设提供了宝贵借鉴。

  然而,二航人的创新,不仅仅体现在施工技术和设备研发上。项目部自行设计的总面积达1100多平方米、比一个篮球场还大的移动防护平台,在国内尚属首次,为高空悬臂作业提供了可靠的安全保障,更彰显了二航人全面创新的实力。

  中交股份副总裁侯金龙在考察完坝陵河大桥工地后说:“相对于其他悬索桥来讲,坝陵河大桥建设技术含量较高,这体现在质量控制的严格、技术标准的严格,这逼着施工单位在施工工艺和资源配置上进行优化。这个配置的过程就是现场管理的过程,坝陵河大桥的现场总体做得比较好。”
 

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