柳州市位于广西中北部,史称“龙城”,因有柳江穿城而过,柳州形成了独具特色的“江流曲似九回肠”之美。柳江将各城区分隔开,给柳州市民的出行带来了诸多不便。因此,桥梁便成为了人们跨越柳江的重要交通通道之一。
到目前为止,柳江上已建成通车的大型桥梁22座,柳州也被誉为中国“桥梁博物馆”。这些桥梁对打造内外畅通的城市道路交通体系、促进城市经济建设、方便市民出行等起到了重要作用,由中铁上海工程局承建的双拥大桥(又称“鹧鸪江大桥”)便是其中极具有特色的一座。
建成后的柳州双拥大桥(鹧鸪江大桥)
双拥大桥位于柳州市城中区河东新村下茅洲屯附近,大桥呈西北-东南走向,北岸位于鹧鸪江旧码头,连接北外环路;南岸位于下茅洲屯以北,连接双拥大道。该桥是国内首座单主缆斜吊杆地锚式悬索桥,全桥总长1937米,其中主桥长510米,为钢箱结构,主跨430米一跨过江;主塔为A型三维变截面钢箱结构,高达105米,垂跨比为1/9,创造了当时世界上同类桥梁中的“第一跨度”。人们不禁要问,如此壮观的世界“第一跨”到底是如何“炼”成的?
一个大胆想法的提出
作为当时柳州“三桥一路”四个项目中含金量最高、安全风险最大、施工方案最复杂的“三最”项目,承担该工程建设的中铁上海工程局双拥大桥项目部,在大桥施工前就以争创“鲁班奖”为目标,以健全的质量保证体系和技术创新体系,系统有效地进行全面质量控制和精细化管理。中铁上海工程局多次邀请国内桥梁设计大师、悬索桥专家到现场指导,不少专家从设计之初的风洞试验到建成后的动静载试验,全过程地参与了桥梁的设计、施工方案的评审和运营后的质量评审。
五公司总经理(时任双拥大桥项目经理)唐俊在詹天佑奖颁奖现场
据时任项目经理唐俊介绍,双拥大桥的桥面全部采用扁平流线型钢箱梁进行焊接,每节钢箱梁横向宽38米,纵向长7~10米,分为53片钢箱梁节段,最大节块重达196吨,总长度510米。这么笨重、这么长的钢箱梁在没有桥墩的支撑下,如何“飞过”430米宽的江面呢?唐俊说:“项目当时提出来牵拉式顶推、步履式顶推、骑缆吊机、浮吊安装等多方案比选,通过论证比选,最终决定采用牵拉式多点连续顶推安装。”
水中顶推支墩搭设
2009年5月,桥梁设计大师杨进、中国中铁副总工程师郑机等专家在工地考察后,论证确定了采用顶推方案,即搭设水中临时支墩,在支墩顶部安装滑道,用千斤顶将钢箱梁托起,从桥的一侧分节块逐块焊接,向对岸顶推,直至整体到位。这样既能保证稳定性又不耽误工期,但是,又一难题摆在了项目部面前。通常的顶推都是双支点,而双拥大桥8900吨的钢箱梁,在水中墩顶部滑移,双支点很难控制摩擦系数。通过科学、细致地反复验算,项目部提出了大胆的想法——用单支点代替双支点。这一施工方案,即“主桥钢箱梁单支点单端长距离多点连续顶推方案”有效地将摩擦系数控制在了5%以内,大大降低了因摩擦系数过大导致支墩偏移的可能。2010年1月,该方案得到了专家的一致认可,顺利通过评审。
双拥大桥顶推施工现场
一套科研工法的总结
2010年12月7日,主塔施工完毕,施工方案已经形成了3项国家专利——空间变截面钢箱塔下承压板安装结构、高主塔吊装门架支反力约束固定结构和三维变截面A型钢箱主塔节段吊装结构。搭载整个桥身重量的主缆,从两个A字型主塔的塔尖穿过,连接地锚,用4.9万吨的混凝土牢牢地固定在岸边的锚锭中。时任项目经理的唐俊说:“千万别小看这两个直径100米,深度22米的锚锭,这么大的基坑全是靠挖掘机一点一点挖下去的,按照屈臂每次挖1立方米的土石,每3分钟时间屈臂一次计算,一台挖掘机一刻不停需要将近一年才能挖好整个基坑。”
锚碇大体积砼浇筑
柳江沿岸属于特殊溶蚀地质,巨大的深基坑如何支护止水是最大的难题。稍有不慎就会造成江水倒灌,后果不堪设想。为了优化施工方案,唐俊带领项目部技术人员加班加点,审阅设计图纸、深入分析地质资料,经过充分分析研究和比选,项目部历时一个月拿出了一套行之有效的完整施工方案——放坡与喷锚支护和支护桩与逆作拱墙联合支护开挖、高压旋喷桩与注浆帷幕止水综合施工,基坑分为两部分施工——柳江常水位以上部分进行放坡喷锚支护开挖,柳江常水位以下部分采用垂直开挖,进行支护桩结合连续板墙支护,对土层和岩层分别进行高压旋喷桩和帷幕灌浆止水施工。这样既加快了施工进度,易于控制深基坑的变形量,又节约了近百万元的工程费用,并填补了此类地质深基坑施工工艺的空白,形成了联合支护开挖溶蚀地质深基坑、复杂地质条件下联合围堰等国家专利。
主塔安装监控测量
工程建设过程中,钢箱梁线形、平整度、焊接质量、水中支墩监测是施工的重中之重。为此,项目部成立了科技攻关小组,不断对重点工序中的技术质量难点进行攻关和工艺优化,先后解决了主塔大体积高空吊装,锚碇深基坑开挖及支护、止水,大桥钢箱梁顶推施工中轴线偏位等技术难题,成功总结出了一整套“大跨度单主缆单索面宽幅悬索桥施工技术”,填补了我国在该结构体系桥梁施工中的技术空白,获2011年度中国施工企业管理协会科学技术奖技术创新成果一等奖。“单主缆斜吊杆地锚式悬索桥”的施工方法获国家发明专利,“宽桥面单一纵隔板钢箱梁顶推机构”“浮筒式水上钻孔平台”等创新性的施工方案获得国家实用新型专利。大桥在建设期间还先后获得柳州市、广西壮族自治区“安全文明工地”,中国建筑业协会“2012年度AAA级安全文明标准化工地”等荣誉。
主缆缠丝作业
主缆防腐作业
一道绚丽多姿的彩虹
要说双拥大桥是一件“艺术品”一点也不为过。从远处看,在430米宽的江面上,双拥大桥轻盈而飘逸,30层楼高的白色主塔冲天而起,就像高高竖起的大拇指,在盛赞柳州人民的勤奋,在盛赞龙城的多姿多彩。从近处看,柳江江面上没有一个桥墩,桥面像彩带一样,从矗立在岸边的两个巨大的A字主塔之间一穿而过,给人们带来视觉震撼的同时,也让人惊叹于桥梁结构的巧夺天工。在绿水青山的映衬下,双拥大桥的桥身格外靓丽,与青山绿水构成了一幅优美的山水画卷。当人们踏上双拥大桥时,会深深感受到大桥已与周围环境融为一体,成了景中之景、美中之美,成了诸多美景中的一大亮点。
双拥大桥俯瞰
黄昏中的柳州双拥大桥
有人说,九曲回肠的柳江是建筑科技与艺术最为理想的施展空间,这一点在双拥大桥的建设上得到了十足的体现。该桥是广西区内当时跨度最大、国内首座、世界单主缆斜吊杆地锚式悬索桥之首的桥梁工程,其造型之新颖、工程科技含量之高,技术之难已接近世界桥梁建设史之最。建设过程中,项目部先后斩获了5项“国家发明专利”、8项“国家实用新型专利”、4项“省部级工法”,出版了一部国内学术专著,运营后获得了中铁杯优质工程等奖项,并荣获中国工程界两项顶级荣誉——“中国建设工程鲁班奖”“中国土木工程詹天佑奖”。
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