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高塔上演独门绝技——重庆市鹅公岩大桥施工侧记

 作者:陈树青 谷绍元 于治喜          浏览次数:  时间:2019-01-10 13:13:53  【字体:

在197米的高塔上将重达1952.4吨的128根斜拉索换成重达193.8吨的122根悬索,这在世界建桥史上还是第一次。当时光进入2019年第二周,这个史无前例的施工在重庆市鹅公岩长江轨道交通大桥也进入了倒计时,置换即将开始!

“这座大桥等于用两种体系建成一座桥,这么复杂的技术工艺我们从来没有接触过。重庆市轨道集团、中国铁建投资集团重庆轨道公司及我们中国铁建大桥局领导都高度重视,在前期作了大量的研究试验,集团公司桥梁事业部专家组先后做了20个施工方案,我们项目部做了20多个安全专项施工方案,为大桥顺利施工创造了条件。”日前,在项目采访时,一公司鹅公岩大桥项目经理高学文介绍道。

据介绍,鹅公岩轨道专用桥由于受地理环境影响,两岸高楼林立,列车的线路设计已无法从其他地方通过,只能见缝插针在原有的鹅公岩公路大桥旁边再建一条轨道交通专用桥。而且既有公路桥已将主缆锚固区占用,主跨为长江主航道,不能按照常规的临时墩顶推钢梁施工,为保护运行的原有鹅公岩公路大桥,同时保持原有的悬索桥风格,经过多次对设计方案比选和专家论证,在原有鹅公岩大桥把长江两岸的天然主缆锚固区占用的情况下,最终决定采用“先斜拉后悬索”的体系转换施工工艺,即先建成斜拉桥,再将斜拉桥转换成悬索桥。并且在桥跨和配色上与公路桥相呼应,成桥后将呈现“姊妹桥”的景观,就像两位婀娜的红衣少女在长江上翩翩起舞。这种世界首创的建设方式带来的也是世界级的施工难题。

据中国铁建投资集团重庆轨道公司执行董事、总经理李新民介绍,重庆轨道交通环线工程分一期和二期,其中一期工程由轨道集团自建,二期工程18.75公里,由中国铁建投资集团以BT模式投资建设。鹅公岩轨道专用桥是重庆轨道环线南环的控制性工程,大桥全长1650.5米,其中主桥长1120米,引桥长530.5米,主跨为600米的双塔双索面五跨连续钢箱梁自锚式悬索,跨径为同类型桥梁的世界之最。

“我们在施工中经历了两个阶段,一个是斜拉桥建设阶段,一个斜拉转换悬索桥阶段,由于要在高墩上进行体系转换,世界没有先例,没有成功的经验可寻,我们也是边干边探索,不断进行科技攻关。”项目部总工程师裴野介绍了施工工艺及技术攻关过程。

首先在长江在东、西两岸建成153.13米高的混凝土主塔(用于悬索固定安装),相当于51层大楼的高度,还要在上面安装42.15米高的临时钢塔(用于斜拉索安装),这个高度相当于65层高楼。通过斜拉索将主跨钢箱梁25000吨的重量施加在临时钢塔上,相当于2万多辆小轿车的重量。同时在桥面位置施工锚固段、钢箱梁。

先说锚固段。它代表自锚式悬索桥的主要特征,是是整座大桥主缆锚固的着力点,在整个桥梁的结构体系中是重要部位。锚固段混凝土就达到了4300立方米,自重达11000吨,是目前国内同类型桥梁中体量最大、最复杂的同类型锚固段。

再说钢箱梁。主梁钢箱梁32000吨,由于自锚式悬索桥的自身特点,为保持桥面稳定,钢梁设计高4.5米高,采用4厘米厚的高强特种钢板制作,常规悬索桥钢箱梁高3米左右,钢板厚2厘米左右,单段最重达408吨。为满足施工需要,中国铁建大局与吊机生产厂家联合研发了起重量达550吨的同类型吊机起重量最大的“桥面变幅式步履吊机”,在船运不能到达的跨成渝铁路、九滨路、南滨路,采用了“多点同步步履式顶推”的施工工艺,两个边跨共设置了26套顶推装置,通过电脑控制将1.2万吨的边跨钢箱梁平移了200米。

在中跨施工中,伴随着箱梁安装,斜拉索也随之安装受力。主缆的拉力通过锚固段传给钢箱梁,梁体要在40米高的支架平台上自由滑动。专家小组通过计算机有限元仿真计算,采用高强度钢材解决了支架的设计,同时与支座生产厂家联合设计研发了适用于本桥的滑动装置。

“我们在施工中遇到了很多难题,箱梁拼装精度差之毫厘,就可能无法合龙。钢梁受温差影响大,白天晚上、天晴下雨都不一样。经过试验和计算,我们采取白天吊装箱梁,晚上后半夜边测量连安装,5点之前必须要焊接安装完成。”工程部长王森介绍,施工高峰时,项目部技术人员17人,测量工10人,试验人员3人,都是连轴转,常常顾不上吃饭,但令大家欣慰的是钢箱梁成功对接。通过集团公司现代轨道交通设计院安装的传感器进行应力监测和第三方监测,各项指标均达到设计标准。

鹅公岩长江轨道专用大桥从斜拉桥向悬索桥的体系转换,经过设计单位及各大院校及专家的联合科技攻关,将370个步骤缩短到127个步骤,作业时间从6个月缩短到3个月。这种由斜拉桥转换成悬索桥的工艺对于悬索桥的保养维修,特别是过去悬索桥主缆索无法更换的状况将提供新的技术支持。

鹅公岩长江轨道专用桥是在特殊地形条件下的一次桥梁技术新尝试,它所开发的新技术丰富了我国建桥经验,完成了9项课题研究,多项研究都经过了实体模型试验。中国铁建大桥局在施工中,已经获得7项国家发明专利。

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