當(dāng)前位置：這一提，提起一個(gè)“世界之最”
平陸運(yùn)河舊州特大橋雄姿。羅雄鷹/攝
掃碼看視頻
從南寧市出發(fā)，沿著今年6月通車的南寧至湛江高速公路廣西段一路向東，車行半個(gè)多小時(shí)，一座雄偉的大橋映入眼簾。橋面上，巨大的拱彎橫跨兩岸青山，描出一抹鮮艷的“中國紅”。
這，就是平陸運(yùn)河舊州特大橋。
南湛高速，是西部陸海新通道的重要組成部分、廣西“東融”的重要通道。位于欽州市靈山縣舊州鎮(zhèn)的平陸運(yùn)河舊州特大橋，則是南湛高速的重點(diǎn)控制性工程之一。它在平陸運(yùn)河馬道樞紐下方跨越運(yùn)河，可謂平陸運(yùn)河“第一橋”。
尤其引人矚目的是，它是已建成世界最大拱肋整體提升跨徑和噸位的鋼管混凝土拱橋，整體提升的拱段跨徑達(dá)202米、重量達(dá)1800噸，提升高度達(dá)63米。
大橋拱肋這一“提”，提起了一個(gè)“世界之最”，彰顯了“基建狂魔”廣西力量在世界級重大橋梁工程設(shè)計(jì)理念、施工技術(shù)、材料工藝等方面實(shí)現(xiàn)一系列的技術(shù)突破和科技創(chuàng)新。
拱段拼裝軸線和高程精度均在5毫米內(nèi)——
用繡花功夫搭鋼鐵“積木”
站在山坡上，遠(yuǎn)眺平陸運(yùn)河舊州特大橋，主橋上鮮紅的拱肋在空中劃出漂亮的弧度，從拱肋上垂下根根系桿，穩(wěn)穩(wěn)地吊住橋面，橋上車輛往來飛馳。
“拱肋是保證橋梁結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定性的主要承力部位。”廣西路建集團(tuán)南湛高速1—3分部項(xiàng)目總工程師李雪松告訴記者，特大橋全長約525米，主橋跨徑260米，整體提升的拱段跨徑就達(dá)202米，占主橋拱肋跨徑近78%。
它的“世界之最”，就從這彎拱肋開始。
2023年7月，特大橋工地上，10座高度20—46米不等的鋼鐵支架分兩行排開。履帶吊機(jī)伸出長長的吊臂，細(xì)長的纜索吊起一節(jié)紅色的拱肋節(jié)段。
抬升，調(diào)整，落位……在工人的指揮下，各道工序有條不紊，巨大的節(jié)段穩(wěn)穩(wěn)地落在支架上。
“看起來很平常的施工，其實(shí)困難并不少。”李雪松坦言。
常規(guī)安裝拱肋，多采取斜拉扣掛施工法，這需在橋兩側(cè)搭建扣索塔架、錨碇和纜索組才能進(jìn)行。但特大橋一側(cè)的引橋跨越西部陸海新通道的重要貨運(yùn)干線——黎欽鐵路，如按常規(guī)方式施工，將會影響鐵路的安全和運(yùn)營。
在比較多個(gè)方案之后，建設(shè)團(tuán)隊(duì)決定采用“低位拼裝+中段拱肋門架法”整體提升施工工藝完成拱肋安裝。這一施工法是把大部分拱肋節(jié)段在主橋橋位處先拼成一個(gè)大段，再一次性吊裝，具有施工占地少、效率高的優(yōu)點(diǎn)。
創(chuàng)新，意味著施工難度的增加。拱肋的“低位拼裝”，是首先需要解決的難題。
特大橋的拱肋有10段，包括2個(gè)邊段、6個(gè)中段和2個(gè)合龍段，其中6個(gè)中段要拼成一個(gè)拱形大段。
而6個(gè)中段，由12個(gè)節(jié)段和10個(gè)橫撐拼成，每個(gè)節(jié)段長30多米、重120多噸。這些鋼構(gòu)件都要先吊到立拼支架上，再進(jìn)行拼接，精度必須控制在毫米級。
“好比用繡花功夫來搭積木。”李雪松打趣說，這是一場力與巧的博弈。
然而，特大橋的橋位處地質(zhì)條件較差，且拱段體量大。若放不好，支架有可能因受力不平衡而失穩(wěn)，甚至垮塌。因此，建設(shè)團(tuán)隊(duì)要解決的第一個(gè)問題，是立拼支架的穩(wěn)定性。
建設(shè)團(tuán)隊(duì)成立小組，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)展開攻關(guān)，一項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)逐漸成形：把球鉸自由轉(zhuǎn)動的靈活性，和千斤頂?shù)某休d力結(jié)合起來，形成一個(gè)可調(diào)節(jié)的承力裝置。
經(jīng)過細(xì)化完善，研發(fā)出來的新型承力座，不僅使拱肋吊放到支架上時(shí)，能自動進(jìn)行微調(diào)達(dá)到平衡穩(wěn)定，而且能使拱肋在拼裝階段不用焊接在支架上，拼完后可以直接提離，不需要切割。
“我們的新型裝置使拱肋拼裝施工效率提升了50%，工期縮短近15天。”李雪松自豪地說。
支架問題的解決，為高精度拼裝打下了基礎(chǔ)。
清晨，太陽還沒躍出地平線，高高的立拼支架上，工人已經(jīng)忙開了。時(shí)不時(shí)亮起的電焊火花，在鋼架間格外耀眼。
“工人通常需要在支架上工作12個(gè)小時(shí)，吃飯也是打包上去。”李雪松介紹，拼裝階段正值盛夏，鋼結(jié)構(gòu)容易受熱膨脹，因此焊接工作常常選擇在清晨或晚上開始，這時(shí)候鋼結(jié)構(gòu)受氣溫影響引起的變形小，有利于精準(zhǔn)定位。
經(jīng)過近一個(gè)月奮戰(zhàn)，中段拱肋完成拼裝。
6個(gè)中段一共80條對接焊縫，焊接一次合格率100%，節(jié)段之間焊接時(shí)對接偏差控制在1毫米之內(nèi)，拱段整體拼裝軸線和高程精度均控制在5毫米以內(nèi)。
當(dāng)千噸級拱段遇到毫米級精度——
智造技術(shù)助力關(guān)鍵一“提”
拼裝好的中段拱肋，202米的跨徑、1800噸的重量，將通過整體提升與邊段進(jìn)行合龍，組成完整的橋拱。
在平陸運(yùn)河舊州特大橋的施工中，這一塊無疑是最關(guān)鍵，也是難度最大、風(fēng)險(xiǎn)最高的環(huán)節(jié)。
因?yàn)樘卮髽虻跹b的拱肋段跨徑、噸位和整體提升高度超出了當(dāng)時(shí)國內(nèi)外同類型拱橋建設(shè)的紀(jì)錄，這意味著許多技術(shù)環(huán)節(jié)沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可借鑒。
2021年，以南湛高速1—3分部項(xiàng)目副經(jīng)理胡立楷等為帶頭人的一群年輕技術(shù)人員，開始投入到整體提升智能控制系統(tǒng)的研發(fā)。
實(shí)際提升過程情況千變?nèi)f化，如何及時(shí)監(jiān)測、快速應(yīng)對？研發(fā)團(tuán)隊(duì)一直在思考。
查論文、翻書籍，一次次討論，一遍遍深入施工現(xiàn)場實(shí)地觀測……年輕人敢想敢干，他們瞄準(zhǔn)了近年來新興的數(shù)字孿生技術(shù)，決定把該技術(shù)與BIM技術(shù)(建筑信息模型技術(shù))進(jìn)行創(chuàng)新整合。
“與其他大橋使用的數(shù)字系統(tǒng)最大的不同，是我們真正實(shí)現(xiàn)了基于數(shù)字孿生技術(shù)的智能控制。”說起特大橋的“數(shù)字孿生智能顯控系統(tǒng)”，胡立楷自信滿滿。
在集成多源感知大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建設(shè)團(tuán)隊(duì)在虛擬空間搭建一個(gè)特大橋的“孿生兄弟”，通過它來模擬提升場景，并將虛擬和現(xiàn)實(shí)相聯(lián)，助力特大橋?qū)崿F(xiàn)拱肋整體提升智能化、可視化控制。
2023年9月19日，特大橋中段拱肋整體提升正式開始，所有的目光都盯住了這個(gè)重達(dá)1800噸的龐然大物。
隨著指揮員一聲令下，系吊拱肋的纜索開始發(fā)力，拱肋緩慢離開支架，形變雷達(dá)、集成測量機(jī)器人、高清高速攝像測量儀等多源監(jiān)測設(shè)備啟動，全方位捕捉拱肋的姿態(tài)變化、提升塔架受力情況、地基沉降情況等數(shù)據(jù)。
一丁點(diǎn)、一丁點(diǎn)……拱肋提升的速度僅為每小時(shí)3米，這是一個(gè)緩慢到不易覺察的過程。
但指揮室里的智能顯控系統(tǒng)大屏幕上卻“熱鬧非凡”：拱腳平面位移、拱肋水平參數(shù)、支架應(yīng)力、環(huán)境風(fēng)速等數(shù)據(jù)不停躍動，種種肉眼看得見看不見的狀況都化成直觀的數(shù)據(jù)和三維動態(tài)模型，實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)顯示，一目了然。
所有的數(shù)據(jù)如跳動的精靈，一個(gè)個(gè)涌入智能顯控系統(tǒng)，而智能顯控系統(tǒng)則像一個(gè)智慧大腦，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行自動分析、自動決策，從而實(shí)現(xiàn)對整體提升的過程進(jìn)行自動控制。
經(jīng)過30多個(gè)小時(shí)的奮戰(zhàn)，中段拱肋一次性整體提升63米，拱肋最高點(diǎn)到達(dá)110米高空位置，合龍軸線高程偏差小于5毫米。
目標(biāo)達(dá)成！現(xiàn)場100多名工人爆發(fā)出勝利的掌聲。
2023年9月29日，平陸運(yùn)河舊州特大橋順利完成全橋拱肋合龍。一道鋼鐵長虹傲然聳立藍(lán)天之下。
過硬的“廣西之最”“全國首次”——
萬噸沉井讓橋墩巍然屹立
俗話說，基礎(chǔ)不牢，地動山搖。
平陸運(yùn)河舊州特大橋主橋跨徑260米，屬大跨徑拱橋。想要跨得穩(wěn)，橋墩就要立得住，沉井正是橋墩的基礎(chǔ)。
特大橋主橋有兩座主墩，一共要建設(shè)4座沉井基礎(chǔ)，其中5號墩左幅沉井高24米，重達(dá)1萬多噸，是當(dāng)時(shí)廣西在建的最大沉井。
去過沙漠的人或有這樣的體驗(yàn)：沙子松軟，雙腳容易陷進(jìn)去，但在腳下墊塊板子就不會深陷其中。
特大橋位于地質(zhì)破碎層，橋位處地基軟弱，下伏基巖埋深大。
“沉井的作用類似于這塊板子，擴(kuò)大其受力面積，讓橋墩站得更穩(wěn)。”南湛高速1—3分部項(xiàng)目經(jīng)理蔣敏對此有一個(gè)形象比喻。
沉井體量大、工序多，澆筑、下沉、填充等關(guān)鍵環(huán)節(jié)各有各的難點(diǎn)，怎么辦？
“就像玩闖關(guān)游戲，遇到問題，就解決問題。”回憶建設(shè)“廣西之最”沉井的過程，蔣敏這樣形容。
2022年4月，特大橋進(jìn)入沉井澆筑階段。
“劉總，關(guān)于井壁模板安裝的方案，我想和您再討論討論……”深夜的南湛高速指揮部工程部燈火通明，工程部部長呂立波撥通了分管大橋建設(shè)的副指揮長劉棟的電話。
“傳統(tǒng)的井壁模板安裝工藝依靠吊車配合人工進(jìn)行，存在一定的質(zhì)量及安全隱患。提高安裝精度和安拆效率，是我們改進(jìn)的方向。”呂立波提出自己的看法。
方向指明道路。
指揮部立即聯(lián)合各參建單位開展技術(shù)攻堅(jiān)，研發(fā)出“沉井外圍收放式井壁模板及其施工方法”，僅需1天就能安拆一節(jié)外側(cè)井壁模板，效率提高了5倍。
沉井是分節(jié)澆筑、分節(jié)下沉，每節(jié)施工周期約15天，其下沉速度平均每天僅為0.5米。
“別看只有0.5米，一座沉井?dāng)?shù)千噸，僅首節(jié)沉井的重量就相當(dāng)于12頭成年藍(lán)鯨的體重。如果控制不好，很容易在下沉中出現(xiàn)井身側(cè)傾、超沉、開裂等風(fēng)險(xiǎn)。”蔣敏解釋。
為此，建設(shè)團(tuán)隊(duì)采用測量機(jī)器人全程監(jiān)測下沉過程，隨時(shí)糾偏，最終使特大橋沉井施工全過程水平偏位控制在5厘米以內(nèi)，垂直度不超過1/100，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)下沉。
從空中俯瞰一座沉井，就像劃分為6個(gè)空格的方形大盒子。特大橋橋位處土質(zhì)軟弱，如果沉井太重，容易發(fā)生沉降風(fēng)險(xiǎn)。
如何填充這些空格，讓沉井既穩(wěn)固，又盡可能輕？
“我們采用了新型泡沫混凝土填充工藝，這在國內(nèi)屬首次。”蔣敏告訴記者，泡沫混凝土具有輕質(zhì)性、高流動性、施工便捷性等特點(diǎn)，可有效提高沉井基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，減少后期平陸運(yùn)河施工對大橋的影響。
由于沒有可參照的施工經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)攜手西南交通大學(xué)，摸索出泡沫混凝土最優(yōu)配合比參數(shù)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量施工。相比普通混凝土或砂石土料，泡沫混凝土填充總重量減輕一半以上。
今年5月22日，特大橋全幅貫通。堅(jiān)實(shí)的沉井基礎(chǔ)，像大樹的根牢牢扎入地下，讓特大橋墩身巍然屹立。
南湛高速指揮部指揮長李莘表示，特大橋建設(shè)以來，先后開展科研課題9項(xiàng)，共申請專利35項(xiàng)，在各類國家和自治區(qū)級科技創(chuàng)新獎(jiǎng)中獲獎(jiǎng)10多項(xiàng)；其所探索的“低位拼裝+中段拱肋門架法”整體提升施工工藝，對大跨徑鋼管拱橋在復(fù)雜地基和場地受限區(qū)域施工具有很好的應(yīng)用價(jià)值。
大道如砥，桂粵通衢。
平陸運(yùn)河舊州特大橋這條“智造長虹”托起了發(fā)展，也連通了未來。
橋上，南湛高速公路“彎道取直”，為廣西跨越發(fā)展提供了便捷通道；橋下，黎欽鐵路班列飛馳，貨暢其流；不遠(yuǎn)處，平陸運(yùn)河工地建設(shè)熱火朝天，承載著廣西人民的期盼……
一幅西部陸海新通道綜合交通網(wǎng)絡(luò)的立體畫卷，正徐徐鋪開，描繪著交通強(qiáng)國、交通強(qiáng)桂最生動的亮麗篇章。□ 梁 菡 庾 琳
