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发布日期:2024年02月26日
黄河之上“桥”见智慧
文章字数:1990

   济南平阴县与聊城东阿县隔岸相望,在艾山卡口下游2千米处,国内最大跨径钢桁梁公铁两用桥聊泰铁路黄河公铁桥横空出世,宛如一条钢铁巨龙横跨黄河连接两岸。
聊泰铁路黄河公铁桥是山东省重点建设项目。项目建成后,可缓解济南、聊城铁路枢纽压力,进一步提升山东省内铁路网络化的运能及运力,对推动济南、聊城、泰安、平阴、东阿、肥城经济具有十分重要的作用。
艾山卡口是黄河下游河道从宽变窄的分界点,这里险滩密布、激流纵横,秋分到霜降的这段时间里,从上游奔腾而来的滔滔河水被禁锢在狭窄的河床内,咆哮、怒吼、奔腾,好似被困住的蛟龙。
在艾山卡口下游2千米处建设大桥难度可想而知。
既然如此难度,那为什么要将桥建设于此呢?
说到这里就不得不提起1855年黄河改道之后,以河为界限,重新形成了如今的聊城东阿和济南平阴。为方便两岸群众贸易交流,1970年建成平阴黄河公路大桥,成为联系东阿和平阴两县的重要交通。50年过去了,随着交通运量和汽车荷载的日益增加,平阴黄河公路大桥已很难满足交通运输要求。
修建一座新桥迫在眉睫。
在哪里修建新桥?
设计单位结合实现京沪与京九两大铁路干线连接的建设方案,在桥位项目前期阶段对桥位方案开展专题研究,经过综合考虑,桥位选址在平阴黄河公路大桥上游2公里处,艾山卡口下游2公里处。
由此,聊泰铁路黄河公铁桥建设方案应运而生。该桥全长约3.37千米,其中跨越黄河段公铁两用桥主桥全长782.4米。主桥建设用钢量达1.4万吨,相当于三分之一个“鸟巢”。钢桁梁顶推最大跨度180米,整个桥体由钢桁梁、现浇连续梁、先简支后连续小箱梁组合而成,分上下两层桥面,上层为公路桥面,宽24米,下层为铁路桥面,宽11.4米。桥梁结构形式复杂多样,是目前黄河上施工结构形式最复杂的公铁两用桥之一。
“在千层蛋糕里捅马蜂窝”
为什么说在黄河河道内岩溶桩基施工难?
聊泰黄河公铁桥桥梁施工位于黄河岩溶发育区域。管段内最复杂、最大的溶洞位于河道内的2号墩,溶腔高度高达11米,分布范围有300多平方米,最大溶腔相当于一个篮球场,整个桥墩位于溶腔上部。如果溶洞处理过程中出现大的“透水”事故,将对黄河、施工等产生严重影响。
“河床地质就像千层蛋糕,而施工区域溶腔分布仿佛镶嵌在千层蛋糕中的马蜂窝”谈到施工地质情况时,项目部总工程师刘军笑着说到。
设计显示,水中桩基施工全部桩基均为嵌岩桩,深入完整岩层2倍桩径。
桩基施工就像在千层蛋糕里捅马蜂窝。
项目部质量管理小组制定了先注浆后钻孔的工艺流程,同时,创新将普通单层护筒施工改进为双层护筒施工,保证在黄河高流速下,引孔工序一次成孔,护筒下放效率较原工艺提高了50%。内层护筒防止在桩基施工过程中外层泥沙倒灌进入溶腔。该工法属于国内领先技术,为同类型施工提供了宝贵的经验。
前期水中桩基施工,采用旋挖钻机与冲击钻机配合冲击成孔。现场在桩基施工过程中,遇到了冲击钻机施工卡锤故障问题。尝试运用常规处理方法,例如提锤冲顶法、水下爆破法等,但是这一处理就是四五天。对于黄河上的桩孔来说,每晚一天,就有一天的风险,黄河河道内不仅面临着地质复杂的困难,还同时有汛期的影响,汛期来临,水流之大,无法施工,工期得不到保障。
中铁一局建设者集思广益,结合现场地质条件,发明创造了一种小型的冲击锤,通过利用实心的圆柱形冲击锤将卡锤处锤头周边的土体、碎石和沉渣进行冲击,从而使得卡锤头松动,再配合其他起重设备提拉被卡锤头,解决卡锤问题。
从设计图纸到现场自己制作冲击锤,再到完全解决问题仅用时2天。
如何在18层楼高度精准“穿针引线”
建设者们如何将重达三分之一个“鸟巢”的780米主桥钢桁梁架于黄河之上?
选用“多点同步顶推”技术,减少钢桁梁架设施工对河道的干扰和破坏,尤其是减少施工对黄河防洪防汛的影响。
项目钢桁梁顶推最大跨度180米、单边顶推总长度781.2米、顶推总重量1.47万吨,顶推长度和重量处于同类桥梁前列。钢桁梁顶推架设作为一个成熟的施工工艺,关键核心就是做到各个环节的精准“同步”,按照常规方法施工对工程师来说并不困难,但如何做到“安全、环保、高效”是整个项目团队的初衷。
主桥钢桁梁共由21540个构件、303720颗高强螺栓、11.22千米长的焊缝组成,是国内跨黄河施工最复杂公铁两用桥之一。其中钢桁梁最大构件吊重62.5吨,钢件安装高度50米,钢梁吊装区域位于黄河滩地、风力风向不稳定,钢桁梁拼装相当于在18层楼高度上“穿针引线”。
建设者结合测量数据综合考虑横纵向风力,预先在地面进行拼装模拟,将高空作业危险降到最低。
为了精准控制钢桁梁各顶推点顶推速度同步,将钢桁梁顶推由人工操作转换成智能操作,选用可同时控制30多台千斤顶同步运行的智能控制系统和顶升系统,由指挥人员通过电脑、WiFi远程控制,确保钢桁梁精准同步前移;顶推过程能记录每一个施工循环参数,与设计、监控参数进行综合分析判定,做到每道工序心中有数,并建立监控预警信息系统,对钢梁变形应变数据实时监控,出现超标及异常数据及时报警,保证施工安全。 (通讯员 闫娜)