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行業(yè)創(chuàng)新
625米高 世界級高橋靠什么闖難關(guān)
時(shí)間:2024-07-21    來源:人民日報(bào)    分享:
貴州省花江峽谷大橋主橋跨徑達(dá)1420米,橋面與北盤江的垂直距離達(dá)625米,建成后將成為主橋跨徑和高度世界第一的山區(qū)橋梁。幾年來,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新工藝,攻克了混凝土澆筑、提高抗風(fēng)安全性、優(yōu)化索股架設(shè)等一道道難題,用智慧和汗水澆筑起這座世界級高橋。



貴州省花江峽谷大橋主橋跨徑達(dá)1420米,橋面與北盤江的垂直距離達(dá)625米,建成后將成為主橋跨徑和高度世界第一的山區(qū)橋梁。

  幾年來,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新工藝,攻克了混凝土澆筑、提高抗風(fēng)安全性、優(yōu)化索股架設(shè)等一道道難題,用智慧和汗水澆筑起這座世界級高橋。

建設(shè)中的花江峽谷大橋。

張杰 攝


夏日炎炎,山風(fēng)陣陣。登上204米高的花江峽谷大橋主塔,腳下的北盤江宛若一條碧綠絲帶,在貴州花江大峽谷間蜿蜒前行。由貴州橋梁集團(tuán)承建的六安8標(biāo)花江峽谷大橋,是貴州省六枝至安龍高速公路的關(guān)鍵控制性工程。目前,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已完成下部結(jié)構(gòu)、索鞍施工,即將完成主纜架設(shè),大橋建成后,將成為主橋跨徑和高度世界第一的山區(qū)橋梁。


智能溫控,高空泵送

增強(qiáng)耐久性和安全性

施工團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行大體積混凝土澆筑。

   貴州橋梁集團(tuán)供圖


山區(qū)建高橋,混凝土施工有多重要?花江峽谷大橋混凝土總用量達(dá)43.9萬立方米。“大體積混凝土澆筑,因?yàn)樗療岙a(chǎn)生內(nèi)外溫差,很容易出現(xiàn)裂縫,影響整體結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性?!绷?標(biāo)一工區(qū)負(fù)責(zé)人李平安說,長、寬、高三個(gè)數(shù)值中,最小尺寸超過1米,就算大體積混凝土,在花江峽谷大橋,這種情況比比皆是,而最大的大體積混凝土結(jié)構(gòu)——安龍岸錨碇達(dá)到16.4萬立方米。同時(shí),在澆筑大體積混凝土過程中,內(nèi)部會(huì)釋放熱量,導(dǎo)致與外部產(chǎn)生溫差,溫差控制也很重要,一般內(nèi)外溫差不能超過25攝氏度。

  難題如何破解?“我們成立攻關(guān)小組,自主研發(fā)智能溫控系統(tǒng)?!崩钇桨步榻B,混凝土澆筑前,提前埋設(shè)冷卻水管和智能芯片,通過手機(jī)端或電腦端,可以實(shí)時(shí)監(jiān)測澆筑時(shí)的內(nèi)外溫差,“我們還建有一冷一熱兩個(gè)水池,內(nèi)部溫度過高,輸送冷水降溫,反之輸送熱水。還能根據(jù)溫度控制水流流速,把控調(diào)溫速度,如果降溫過快,容易造成開裂?!?/p>

  “像錨碇和主塔體積巨大,需要分層澆筑,要精準(zhǔn)把控層與層之間的溫差,盡可能讓每層達(dá)到相近的溫度,慢工出細(xì)活,才能實(shí)現(xiàn)整體穩(wěn)定。”溫控技術(shù)員吳仕鵬補(bǔ)充道。

  解決了溫控問題,如何將混凝土泵送至204米高空?項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)一度束手無策。

  “混凝土標(biāo)號(hào)越高、稠度越大,管道泵送越困難。如果不能一次泵送,會(huì)影響混凝土質(zhì)量和工效?!崩钇桨哺夹g(shù)團(tuán)隊(duì)一起,研究選用管壁加厚的錳鋼材質(zhì),改良管道連接方式,優(yōu)化混凝土配比,最終解決了超高混凝土泵送難題。“別說200米,現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)一次泵送到300米高空!”李平安說。



海量運(yùn)算,創(chuàng)新安裝

將風(fēng)力影響降至最低

歐陽松在進(jìn)行峽谷風(fēng)觀測分析。

聶丹 攝


早上6點(diǎn),六安8標(biāo)工程科負(fù)責(zé)人歐陽松穿上工裝,戴好安全帽,乘坐電梯登上主塔,為架設(shè)主纜做準(zhǔn)備。盡管身處高空,風(fēng)聲呼嘯,他仍然步履穩(wěn)健?!艾F(xiàn)在抗風(fēng)做得好,能走得穩(wěn),心里也踏實(shí)?!睔W陽松說。

  花江大峽谷,地處云貴高原向廣西丘陵過渡的斜坡地帶,山高谷深,在這里建高橋,首先要解決抗風(fēng)難題。

  “要抗風(fēng),首先得‘捕風(fēng)’,要觀測風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)攻角等數(shù)據(jù),開展風(fēng)環(huán)境研究。”歐陽松表示,施工前期主要依靠人工觀測,后來項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)跟同濟(jì)大學(xué)合作,采用多普勒激光雷達(dá)測風(fēng),成本降低、精度提升,還能24小時(shí)自動(dòng)采集傳輸。

  自2022年起,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)積累海量數(shù)據(jù),并以等比縮放方式建模,開展風(fēng)洞實(shí)驗(yàn),找到最優(yōu)的抗風(fēng)結(jié)構(gòu)形式。

  歐陽松說,為了減輕大橋受風(fēng)力等因素造成的搖擺,他們決定在主橋兩側(cè)安裝可調(diào)節(jié)角度的鋼材質(zhì)風(fēng)翼板,“該不該安裝、安裝什么形狀、怎么安裝等等,都通過大數(shù)據(jù)計(jì)算清楚。”

  有了海量的峽谷風(fēng)數(shù)據(jù),貓道的抗風(fēng)安全性也明顯提高。大橋施工時(shí),架設(shè)在用于承重的主纜之下,平行于主纜的線形臨時(shí)施工便道,便是貓道。在主纜施工完成之前,它實(shí)際上是一座大跨徑“鐵索橋”,關(guān)系到主纜架設(shè)精度和施工人員安全。

  花江峽谷大橋有兩條4米寬的貓道,為增強(qiáng)抗風(fēng)性能,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)選擇鍍鋅鋼絲網(wǎng)作為其底板和護(hù)欄?!斑@種鋼絲網(wǎng)孔徑大,質(zhì)量輕,強(qiáng)度高,透風(fēng)性能好?!睔W陽松說,兩條貓道間還增設(shè)了橫向通道,形成一個(gè)空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),將風(fēng)力影響降至最低。

  考慮到山區(qū)峽谷風(fēng)速變化快,有著很強(qiáng)的突發(fā)性,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還研發(fā)了山區(qū)峽谷超高索塔豎向移動(dòng)工廠整體式爬模系統(tǒng),集模架爬升、峽谷風(fēng)環(huán)境監(jiān)測、安全監(jiān)控、防雷避險(xiǎn)等集成控制于一體,能實(shí)現(xiàn)一人控制所有爬架同步提升,讓花江峽谷大橋?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化、高精化、智能化建造。



優(yōu)化索鞍,北斗定位

提高纜索架設(shè)精度

施工人員在安裝智慧纜索。

張杰 攝


時(shí)針劃過凌晨2點(diǎn),峽谷風(fēng)力逐漸穩(wěn)定,六安8標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理吳朝明和同事們開始上崗。他們要把握黃金時(shí)間,調(diào)整索股。

  對于懸索橋而言,幾乎所有承重都依靠兩根主纜,它從主跨中部向兩岸伸展,像臂膀一樣將橋梁的荷載重量傳遞到峽谷兩岸的主塔和錨碇上。花江峽谷大橋的兩根主纜均由217根索股組成,一根索股43.4噸重,2378米長。在600多米高空逐一精準(zhǔn)架設(shè),難度可想而知。

  團(tuán)隊(duì)嘗試采用控制主纜轉(zhuǎn)向的新型索鞍設(shè)備?!八靼跋喈?dāng)于是專供懸索繞過兩座主塔頂端,用于承受主纜重量、固定主纜的‘基座’。相較于以前的鑄焊結(jié)構(gòu)索鞍,新研發(fā)的鍛焊結(jié)構(gòu)索鞍強(qiáng)度高、重量輕,易吊裝。”六安8標(biāo)機(jī)料科科長唐健介紹,鑄焊容易出現(xiàn)氣孔和裂紋,但團(tuán)隊(duì)聯(lián)合生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)專業(yè)焊接機(jī)器人,鍛焊焊縫實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制,“能更好地讓主纜‘騎’在索鞍上,完成轉(zhuǎn)向、支撐以及傳遞載荷等任務(wù)?!?/p>

  吳朝明說,第一根索股的精確定位非常關(guān)鍵,其余幾百根索股都要參考這根基準(zhǔn)索股。如何確?;鶞?zhǔn)索股的空間位置達(dá)到設(shè)計(jì)要求?“之前是用兩臺(tái)全站儀分別從不同方向同時(shí)對基準(zhǔn)索股進(jìn)行測量、計(jì)算,在氣溫和風(fēng)速相對穩(wěn)定的夜間進(jìn)行調(diào)整?!眳浅髡f,花江峽谷大橋建設(shè)引入北斗系統(tǒng),直接獲取三維絕對位置,還能24小時(shí)連續(xù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)采樣,提高纜索架設(shè)的精度。

  基準(zhǔn)索股架設(shè)整整耗時(shí)一天,并對同一位置變化情況持續(xù)觀測一周,直至相對高差穩(wěn)定在2毫米以內(nèi),才陸續(xù)架設(shè)其他索股。目前,主纜索股架設(shè)任務(wù)已經(jīng)過半。

  今年6月,在主纜架設(shè)過程中,花江峽谷大橋安裝了智慧纜索,讓主纜有了“神經(jīng)系統(tǒng)”,能進(jìn)行“健康監(jiān)測”。

  “共有3條智慧纜索,裝有光柵光纖傳感裝置。通過監(jiān)測索股受力變化,實(shí)時(shí)掌握橋梁主體安全情況,及時(shí)預(yù)警風(fēng)險(xiǎn)隱患,還能為大橋后期維護(hù)保養(yǎng)提供較為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)參考?!眳浅髡f,智慧纜索還配套除濕系統(tǒng),確保主纜內(nèi)部濕度處在合理范圍,有效防止銹蝕,延長使用壽命。

  從混凝土澆筑看新技術(shù),從抗風(fēng)安全性看新工藝,從纜索架設(shè)看新設(shè)備……項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)正用智慧和汗水,攻克一道道難題,奮力托起這座世界級高橋。


延伸閱讀

花江峽谷大橋

有哪些新工藝



花江峽谷大橋全長2890米,2022年1月開工,預(yù)計(jì)2025年6月建成??紤]到山高谷深,地形險(xiǎn)峻,風(fēng)力、濕度、溫度等變化莫測,花江峽谷大橋創(chuàng)新運(yùn)用多個(gè)新工藝,應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境條件。

  采用輕量化鍛焊結(jié)構(gòu)索鞍,減少用鋼量,降低吊裝難度,給出了大跨度懸索橋的建設(shè)新方案;采用全方位專業(yè)設(shè)備進(jìn)行峽谷風(fēng)觀測,并開展智能數(shù)據(jù)分析,獲取山區(qū)橋位風(fēng)場環(huán)境的基本規(guī)律,提前進(jìn)行貓道、纜吊風(fēng)穩(wěn)定性專項(xiàng)設(shè)計(jì);采用石粉配制混凝土,減少水泥用量,踐行綠色環(huán)保施工理念;采用物聯(lián)網(wǎng)傳感、數(shù)據(jù)采集和無線傳輸,結(jié)合北斗數(shù)字化平臺(tái)管控服務(wù),探索大數(shù)據(jù)建橋新實(shí)踐……此外,花江峽谷大橋還規(guī)劃建設(shè)服務(wù)區(qū),配套建設(shè)的橋梁博物館、200米垂直觀光電梯、高空觀光餐廳等橋旅融合項(xiàng)目已同步啟動(dòng),建成后將帶動(dòng)周邊區(qū)域發(fā)展,助力鄉(xiāng)村全面振興。





刊于《人民日報(bào)》2024.7.19 第6版

人民日報(bào)記者 蘇濱

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