“橋”見新跨越④：紅翼雙飛，摘下部分斜拉橋全球桂冠

2024年12月22日 09:15 來源：廣西云-廣西日?qǐng)?bào) 作者：庾琳李晟張銀蕓編輯：劉曉彤

廣西云-廣西日?qǐng)?bào)記者庾琳李晟通訊員張銀蕓

延伸、舒展，延伸、舒展……隨著橋梁一段段澆筑延長(zhǎng)，斜拉索一根根掛設(shè)固定，大橋的索面，如兩雙巨大的紅色翅膀，緩緩張開，在超過300米寬的柳江上空成功“拉手”。

這是培森柳江特大橋主箱梁施工時(shí)的延時(shí)攝影畫面。這一“拉手”，拉出主跨徑280米，超越梧州市扶典口西江特大橋的最大跨徑270米，改寫了同類型橋梁中廣西原有“亞洲第一”的紀(jì)錄，拿下了全球最大跨徑公路預(yù)應(yīng)力混凝土部分斜拉橋的桂冠。

冬日清晨，登山遠(yuǎn)眺，柳江河上輕煙裊裊，大橋宛如巨龍臥波，橋身高塔紅翼雙飛。

全長(zhǎng)2580米、主橋長(zhǎng)570米的培森柳江特大橋，位于來賓市象州縣，是連接西部陸海新通道的重要橫向干道、賀巴高速（象州至來賓段）控制性工程，將柳州市柳江區(qū)和來賓市金秀瑤族自治縣、象州縣、興賓區(qū)緊密相連，構(gòu)建起桂中地區(qū)東西走向交通大動(dòng)脈，拉近了粵桂乃至東南沿海地區(qū)的距離，每月約5萬車次穿梭其上，為20萬多人次往來提供便利。

培森柳江特大橋。廣西路建集團(tuán)供圖

“凍豆腐上插筷子”

向巖溶地塊扎下27層樓高的樁基，把“凍豆腐”變成實(shí)心“秤砣”

12月2日上午，記者乘坐廣西路建集團(tuán)象來一分部項(xiàng)目黨支部副書記黃中超的工作車，穿過一條尚未通車的道路，拐入小徑，舉目仰望，一排巍峨挺立的白色橋墩映入眼簾。

大橋下，河岸邊，江如青羅帶，寬廣而幽深，兩個(gè)巨大的主墩靜靜矗立在柳江兩側(cè)，穩(wěn)如泰山。

“這平靜的河底下，深深地扎根著24根支撐主墩的樁基，想象不到吧？”黃中超笑言，每根樁基直徑達(dá)2.5米，大部分長(zhǎng)48—50米，最長(zhǎng)的一根達(dá)82米，相當(dāng)于27層樓高。

“這是施工中最具挑戰(zhàn)的問題。”說起鉆孔建樁基的經(jīng)歷，象來一分部項(xiàng)目副經(jīng)理廖翼強(qiáng)歷歷在目，“就好像在凍豆腐上插筷子。我們前期采用傳統(tǒng)的沖擊鉆、旋挖鉆，根本沒辦法成孔，更無法澆筑樁基。”

原來，大橋所處位置，覆蓋層層疊疊的卵石、漂石，且?guī)r溶地貌極為發(fā)達(dá)。在鉆孔施工過程中，時(shí)常出現(xiàn)塌孔、偏孔的情況，甚至有時(shí)鉆頭卡在塌陷的溶洞內(nèi)出不來。

“我從事公路橋梁施工技術(shù)研究10多年，第一次遇到這么復(fù)雜的地質(zhì)情況，這在國(guó)內(nèi)橋梁施工史上也是非常罕見的。”廖翼強(qiáng)告訴記者，特別是在建象州岸主墩的24根樁基時(shí)，地下大小溶洞竟多達(dá)105個(gè)，平均每根樁需穿過4.4個(gè)溶洞，且溶洞之間又相互重疊、串通，單個(gè)溶洞最深的達(dá)25米，相當(dāng)于8層樓高。

樁基，就是橋梁的根基。根基穩(wěn)，才能立得住。如何才能保證“凍豆腐上筷子”的承載力和穩(wěn)定性？

必須想辦法把“凍豆腐”變成實(shí)心“秤砣”。

技術(shù)團(tuán)隊(duì)夜以繼日，鉆研攻關(guān)。一項(xiàng)樁基地質(zhì)精確判斷術(shù)由此誕生——BIM+地震波CT+智能化多功能地質(zhì)鉆機(jī)。

該技術(shù)利用“地震波CT探測(cè)+多功能地質(zhì)鉆探”手段，對(duì)樁基周圍地質(zhì)環(huán)境作“全身”探測(cè)、“拍片”檢查，獲取數(shù)據(jù)材料，并采用BIM技術(shù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀的數(shù)字三維地質(zhì)模型，精確預(yù)報(bào)地層分布情況、巖溶發(fā)育狀態(tài)、巖層產(chǎn)狀等關(guān)鍵工程信息。

同時(shí)，廣西路建集團(tuán)引進(jìn)區(qū)內(nèi)首套260型全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)。在巖層鉆孔施工過程中，旋挖鉆每下鉆一米，一個(gè)巨大的鋼護(hù)筒就跟進(jìn)一米，當(dāng)澆筑樁基混凝土?xí)r又緩慢推出，既防止了溶洞坍塌，又解決了混凝土外溢的問題。

2020年11月10日20時(shí)，幾盞大型探照燈將施工區(qū)域照得如同白晝，混凝土泵車平穩(wěn)運(yùn)行，渾厚的混凝土緩緩流入樁孔，發(fā)出“嘩嘩”的聲音……經(jīng)過5個(gè)多小時(shí)的努力，大橋主墩的最后一根樁基澆筑完成。

經(jīng)專業(yè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)，大橋主墩全部樁基均為一類樁。

大“飯盒”內(nèi)建橋墩

發(fā)明裝配式外圍穩(wěn)固的堰模一體結(jié)構(gòu)，讓施工實(shí)現(xiàn)高精度零干擾

樁基施工難題剛解決，主墩承臺(tái)施工的難題又接踵而至。

柳江奔流不息，常年水深在數(shù)米甚至10余米，洪峰時(shí)，最大的水深甚至達(dá)七八十米。每年4—9月是柳江流域的汛期，橋址水位漲幅可達(dá)20米。

其實(shí)，在汛期前，施工隊(duì)就與洪水展開了“游擊戰(zhàn)”。

“水電站要泄洪了，馬上撤離，確保設(shè)備材料安全轉(zhuǎn)移！”在建造樁基和承臺(tái)圍堰時(shí)，象來一分部項(xiàng)目副經(jīng)理?xiàng)钍乐ソ?jīng)常在凌晨三四時(shí)接到緊急通知。

柳江上游紅花水電站常因局部降雨需要泄洪。在水位上漲前，他們必須迅速轉(zhuǎn)移設(shè)備材料，待水位下降后再重新組織施工。好幾次，剛把設(shè)備材料搬回現(xiàn)場(chǎng)，水位立即又上漲。“如此反復(fù)，一年下來，轉(zhuǎn)移了不下20次，耽誤了很多工期。”楊世芝感慨道。

汛期一至，主墩施工更是難上加難。

“必須在低水位周期內(nèi)，完成主墩承臺(tái)施工，并給墩身施工預(yù)留時(shí)間。”象來一分部項(xiàng)目總工程師黃成暗下決心。

黃成帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，迎難而上，全面開啟“白加黑”“5+2”的工作模式，他們鉆研強(qiáng)透水松散覆蓋層河床的大體積承臺(tái)施工技術(shù)，發(fā)明了裝配式外圍穩(wěn)固的高精度零干擾堰模一體結(jié)構(gòu)。

“我們搭建的圍堰，就好比一個(gè)巨大的飯盒。我們?cè)凇埡小車宕蜾摴埽ɑ蛐弯摚叮纬煞€(wěn)固的‘飯盒’壁板支撐框架，再逐塊拼裝模板，而后澆筑混凝土進(jìn)行堰模封底，待封底凝固后，還要將圍堰內(nèi)的水全部抽出。”楊世芝詳細(xì)地介紹。

傳統(tǒng)主墩承臺(tái)的施工方法，是在“飯盒”內(nèi)部插打鋼管樁，澆筑模板，不僅耗時(shí)費(fèi)力成本高，且占用承臺(tái)內(nèi)部施工空間，施工進(jìn)度緩慢。而新型圍堰將水全部抽出后，內(nèi)部便是空箱，施工完全不受干擾，承臺(tái)構(gòu)件與圍堰構(gòu)件也不會(huì)產(chǎn)生沖突，且模板可重復(fù)使用，拆裝工序簡(jiǎn)單、方便快捷。

“堰模一體化設(shè)計(jì)創(chuàng)新將圍堰壁板兼做承臺(tái)模板使用，在確保承臺(tái)構(gòu)造完全符合設(shè)計(jì)要求的前提下，極大地簡(jiǎn)化了施工環(huán)節(jié)、縮短了工時(shí)、降低了費(fèi)用。”黃成說。

2021年1月7日，經(jīng)過22個(gè)小時(shí)的緊張施工，最后一車混凝土被泵入堰模中，象州岸主墩承臺(tái)澆筑完成。利用裝配式外圍穩(wěn)固的高精度零干擾堰模一體結(jié)構(gòu)技術(shù)，僅用30余天，便完成了大橋主墩承臺(tái)施工，為大橋建成縮短工期近1個(gè)月。

在高空中精準(zhǔn)掛索

拉起184根“豎琴線”彈奏樂章，助力大橋飛跨280米

通過無人機(jī)的視角，俯瞰大橋，184根紅色的斜拉索整齊排列，宛如天際間兩把巍峨的豎琴，矗立于橋心，正悠然地彈奏著天塹變通途的雄壯樂章。

“斜拉索為何掛設(shè)在橋中，而不是兩側(cè)？”記者有些疑惑。

“這是雙塔單索面部分斜拉橋的特點(diǎn)，也是最大跨徑公路預(yù)應(yīng)力混凝土部分斜拉橋的獨(dú)特魅力。”黃成表示，這是綜合考慮了跨越能力、經(jīng)濟(jì)性，以及不影響江面通航等多種因素選定的方案。

預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的奧秘，是在混凝土中穿入鋼絞線，將其拉伸并錨固，使之如同彈簧一般，自帶收縮“內(nèi)力”，這樣梁體便能承受更大的荷載；“部分斜拉”指的是以主梁受彎和受壓為主，斜拉索受拉為輔來承受豎向荷載。

一根根斜拉索的“提力”，極大地提升了橋梁的跨度潛力，助力大橋飛跨280米。

斜拉索作為連接主梁和主塔的紐帶，是斜拉橋的“生命線”。培森柳江特大橋的首根斜拉索長(zhǎng)106.1米、重6.4噸；最長(zhǎng)的一根長(zhǎng)284.7米，重17.2噸。

如此重的斜拉索，如何在高空中精準(zhǔn)掛索，并確保拉力均衡？

“我們?cè)趻旎@懸臂澆筑橋梁的同時(shí)，在索塔上‘穿針引線’。”楊世芝告訴記者，他們?cè)趦蓚€(gè)主墩位置，分別建了一個(gè)50米高的索塔，每澆筑一節(jié)梁體，便跟進(jìn)在索塔設(shè)計(jì)位置處與梁體間架設(shè)導(dǎo)索管套。安裝時(shí)，施工人員上下呼應(yīng)，將管套兩端牢牢固定，繼而牽引一束束鋼絞線穿入管套，然后再對(duì)斜拉索進(jìn)行張拉與微調(diào)。

“每一根斜拉索的位置、長(zhǎng)度與張力，都是經(jīng)過計(jì)算機(jī)反復(fù)模擬與優(yōu)化，并采用三維坐標(biāo)法在兩岸協(xié)同測(cè)量，使得各條索導(dǎo)管和分絲管索鞍的位置精確至毫米級(jí)，最終實(shí)現(xiàn)全橋184個(gè)索導(dǎo)管與斜拉索完全對(duì)中，居中定位誤差均控制在2毫米以內(nèi)。”楊世芝話語中透露著自豪。

創(chuàng)新掛籃澆筑方法

實(shí)現(xiàn)280米橋梁一片式無裂縫，刷新同類橋梁建造速度新紀(jì)錄

“你看這連續(xù)剛構(gòu)主箱梁，它與旁邊一片片相連的簡(jiǎn)支梁是不一樣的。”大橋下，黃中超所指之處，一片巨大的主箱梁凌空飛架。采用掛籃懸臂澆筑技術(shù)，使得整個(gè)280米的橋梁就是一片梁，渾然一體。

懸臂澆筑法的特點(diǎn)是，利用掛籃在空中作業(yè)，相當(dāng)于在橋墩兩側(cè)，分別建一座可移動(dòng)的小型“工廠”，供工人在其中進(jìn)行澆筑等操作，每完成一節(jié)，“工廠”就向前移動(dòng)一節(jié)，每節(jié)長(zhǎng)度2—8米。

培森柳江特大橋主跨共有36個(gè)節(jié)段，在兩個(gè)主墩兩側(cè)以T字形同步施工，逐節(jié)澆筑、延伸，直至中間合龍。其中最大澆筑段體積達(dá)277立方米、重達(dá)720噸。

“這樣的施工方法看似完美，但建造速度卻比傳統(tǒng)的箱梁橋慢挺多。大家還得再研究研究。”2021年3月的一個(gè)深夜，黃成召集團(tuán)隊(duì)進(jìn)行研討。

“特別是在有斜拉索的箱梁節(jié)段，空間狹窄，各工序交叉繁雜，掛籃笨重，施工人員活動(dòng)不便，拆裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力，每節(jié)段需要15—30天才能完成。如按這個(gè)進(jìn)度，將嚴(yán)重拖延工期。”大家討論開來。

怎么辦？再向科技要效率！

基于BIM的主箱梁快速建造術(shù)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)展開深入研究、多次試驗(yàn)，終于創(chuàng)新掛籃內(nèi)箱模架系統(tǒng)，以材質(zhì)輕、可修補(bǔ)、高周轉(zhuǎn)的鋁模板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼模作內(nèi)模，并以吊架代替?zhèn)鹘y(tǒng)滿堂支架作內(nèi)模支撐，而后箱模架則采用小型化設(shè)計(jì)的裝配式結(jié)構(gòu)，工人即使在狹窄的內(nèi)箱里拆裝、搬運(yùn)，也可徒手搞定。

該技術(shù)的創(chuàng)新，使工人勞動(dòng)強(qiáng)度驟降，施工效率倍增，平均每節(jié)梁段僅用時(shí)12—14天，工期縮短近5個(gè)月，刷新同類橋梁建造速度新紀(jì)錄。

速度之外，質(zhì)量更需堅(jiān)守。

“為避免箱梁出現(xiàn)裂縫，我們將科研搬到施工現(xiàn)場(chǎng)，按大橋箱梁尺寸，在橋邊澆筑了一個(gè)1∶2的實(shí)體箱梁模型，這也是世界上最大的箱梁模型，目的是進(jìn)行溫度場(chǎng)試驗(yàn)研究，尋找預(yù)防溫度裂縫的對(duì)策。”參與此項(xiàng)科研項(xiàng)目的山東大學(xué)教授張峰說。

2023年6月30日，大橋建成通車，280米一片式梁體，主梁鋼筋間距及保護(hù)層合格率超過95%，綜合節(jié)約工期約9個(gè)月，節(jié)約直接經(jīng)濟(jì)成本3299萬元。

培森柳江特大橋建設(shè)歷經(jīng)3年2個(gè)月，也促成了一批高科技、高價(jià)值的成果出爐。“團(tuán)隊(duì)共開展關(guān)鍵技術(shù)研究10項(xiàng)，形成學(xué)術(shù)論文10篇，授權(quán)專利29項(xiàng)……”黃成滿懷自豪。

如今，培森柳江特大橋橫跨兩岸，賀巴高速全線貫通。橋下舟船穿行，橋上車輛飛馳，兩對(duì)紅翼展翅欲飛，似張開的雙臂，擁抱未來。