柳州市位于廣西中北部,史稱“龍城”,因有柳江穿城而過,柳州形成了獨具特色的“江流曲似九回腸”之美。柳江將各城區分隔開,給柳州市民的出行帶來了諸多不便。因此,橋梁便成為了人們跨越柳江的重要交通通道之一。
到目前為止,柳江上已建成通車的大型橋梁22座,柳州也被譽為中國“橋梁博物館”。這些橋梁對打造內外暢通的城市道路交通體系、促進城市經濟建設、方便市民出行等起到了重要作用,由中鐵上海工程局承建的雙擁大橋(又稱“鷓鴣江大橋”)便是其中極具有特色的一座。
建成后的柳州雙擁大橋(鷓鴣江大橋)
雙擁大橋位于柳州市城中區河東新村下茅洲屯附近,大橋呈西北-東南走向,北岸位于鷓鴣江舊碼頭,連接北外環路;南岸位于下茅洲屯以北,連接雙擁大道。該橋是國內首座單主纜斜吊桿地錨式懸索橋,全橋總長1937米,其中主橋長510米,為鋼箱結構,主跨430米一跨過江;主塔為A型三維變截面鋼箱結構,高達105米,垂跨比為1/9,創造了當時世界上同類橋梁中的“第一跨度”。人們不禁要問,如此壯觀的世界“第一跨”到底是如何“煉”成的?
一個大膽想法的提出
作為當時柳州“三橋一路”四個項目中含金量最高、安全風險最大、施工方案最復雜的“三最”項目,承擔該工程建設的中鐵上海工程局雙擁大橋項目部,在大橋施工前就以爭創“魯班獎”為目標,以健全的質量保證體系和技術創新體系,系統有效地進行全面質量控制和精細化管理。中鐵上海工程局多次邀請國內橋梁設計大師、懸索橋專家到現場指導,不少專家從設計之初的風洞試驗到建成后的動靜載試驗,全過程地參與了橋梁的設計、施工方案的評審和運營后的質量評審。
五公司總經理(時任雙擁大橋項目經理)唐俊在詹天佑獎頒獎現場
據時任項目經理唐俊介紹,雙擁大橋的橋面全部采用扁平流線型鋼箱梁進行焊接,每節鋼箱梁橫向寬38米,縱向長7~10米,分為53片鋼箱梁節段,最大節塊重達196噸,總長度510米。這么笨重、這么長的鋼箱梁在沒有橋墩的支撐下,如何“飛過”430米寬的江面呢?唐俊說:“項目當時提出來牽拉式頂推、步履式頂推、騎纜吊機、浮吊安裝等多方案比選,通過論證比選,最終決定采用牽拉式多點連續頂推安裝。”
水中頂推支墩搭設
2009年5月,橋梁設計大師楊進、中國中鐵副總工程師鄭機等專家在工地考察后,論證確定了采用頂推方案,即搭設水中臨時支墩,在支墩頂部安裝滑道,用千斤頂將鋼箱梁托起,從橋的一側分節塊逐塊焊接,向對岸頂推,直至整體到位。這樣既能保證穩定性又不耽誤工期,但是,又一難題擺在了項目部面前。通常的頂推都是雙支點,而雙擁大橋8900噸的鋼箱梁,在水中墩頂部滑移,雙支點很難控制摩擦系數。通過科學、細致地反復驗算,項目部提出了大膽的想法——用單支點代替雙支點。這一施工方案,即“主橋鋼箱梁單支點單端長距離多點連續頂推方案”有效地將摩擦系數控制在了5%以內,大大降低了因摩擦系數過大導致支墩偏移的可能。2010年1月,該方案得到了專家的一致認可,順利通過評審。
雙擁大橋頂推施工現場
一套科研工法的總結
2010年12月7日,主塔施工完畢,施工方案已經形成了3項國家專利——空間變截面鋼箱塔下承壓板安裝結構、高主塔吊裝門架支反力約束固定結構和三維變截面A型鋼箱主塔節段吊裝結構。搭載整個橋身重量的主纜,從兩個A字型主塔的塔尖穿過,連接地錨,用4.9萬噸的混凝土牢牢地固定在岸邊的錨錠中。時任項目經理的唐俊說:“千萬別小看這兩個直徑100米,深度22米的錨錠,這么大的基坑全是靠挖掘機一點一點挖下去的,按照屈臂每次挖1立方米的土石,每3分鐘時間屈臂一次計算,一臺挖掘機一刻不停需要將近一年才能挖好整個基坑。”
錨碇大體積砼澆筑
柳江沿岸屬于特殊溶蝕地質,巨大的深基坑如何支護止水是最大的難題。稍有不慎就會造成江水倒灌,后果不堪設想。為了優化施工方案,唐俊帶領項目部技術人員加班加點,審閱設計圖紙、深入分析地質資料,經過充分分析研究和比選,項目部歷時一個月拿出了一套行之有效的完整施工方案——放坡與噴錨支護和支護樁與逆作拱墻聯合支護開挖、高壓旋噴樁與注漿帷幕止水綜合施工,基坑分為兩部分施工——柳江常水位以上部分進行放坡噴錨支護開挖,柳江常水位以下部分采用垂直開挖,進行支護樁結合連續板墻支護,對土層和巖層分別進行高壓旋噴樁和帷幕灌漿止水施工。這樣既加快了施工進度,易于控制深基坑的變形量,又節約了近百萬元的工程費用,并填補了此類地質深基坑施工工藝的空白,形成了聯合支護開挖溶蝕地質深基坑、復雜地質條件下聯合圍堰等國家專利。
主塔安裝監控測量
工程建設過程中,鋼箱梁線形、平整度、焊接質量、水中支墩監測是施工的重中之重。為此,項目部成立了科技攻關小組,不斷對重點工序中的技術質量難點進行攻關和工藝優化,先后解決了主塔大體積高空吊裝,錨碇深基坑開挖及支護、止水,大橋鋼箱梁頂推施工中軸線偏位等技術難題,成功總結出了一整套“大跨度單主纜單索面寬幅懸索橋施工技術”,填補了我國在該結構體系橋梁施工中的技術空白,獲2011年度中國施工企業管理協會科學技術獎技術創新成果一等獎。“單主纜斜吊桿地錨式懸索橋”的施工方法獲國家發明專利,“寬橋面單一縱隔板鋼箱梁頂推機構”“浮筒式水上鉆孔平臺”等創新性的施工方案獲得國家實用新型專利。大橋在建設期間還先后獲得柳州市、廣西壯族自治區“安全文明工地”,中國建筑業協會“2012年度AAA級安全文明標準化工地”等榮譽。
主纜纏絲作業
主纜防腐作業
一道絢麗多姿的彩虹
要說雙擁大橋是一件“藝術品”一點也不為過。從遠處看,在430米寬的江面上,雙擁大橋輕盈而飄逸,30層樓高的白色主塔沖天而起,就像高高豎起的大拇指,在盛贊柳州人民的勤奮,在盛贊龍城的多姿多彩。從近處看,柳江江面上沒有一個橋墩,橋面像彩帶一樣,從矗立在岸邊的兩個巨大的A字主塔之間一穿而過,給人們帶來視覺震撼的同時,也讓人驚嘆于橋梁結構的巧奪天工。在綠水青山的映襯下,雙擁大橋的橋身格外靚麗,與青山綠水構成了一幅優美的山水畫卷。當人們踏上雙擁大橋時,會深深感受到大橋已與周圍環境融為一體,成了景中之景、美中之美,成了諸多美景中的一大亮點。
雙擁大橋俯瞰
黃昏中的柳州雙擁大橋
有人說,九曲回腸的柳江是建筑科技與藝術最為理想的施展空間,這一點在雙擁大橋的建設上得到了十足的體現。該橋是廣西區內當時跨度最大、國內首座、世界單主纜斜吊桿地錨式懸索橋之首的橋梁工程,其造型之新穎、工程科技含量之高,技術之難已接近世界橋梁建設史之最。建設過程中,項目部先后斬獲了5項“國家發明專利”、8項“國家實用新型專利”、4項“省部級工法”,出版了一部國內學術專著,運營后獲得了中鐵杯優質工程等獎項,并榮獲中國工程界兩項頂級榮譽——“中國建設工程魯班獎”“中國土木工程詹天佑獎”。
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編輯策劃:局宣
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主辦單位:中國中鐵上海工程局黨建工作部(企業文化部)