兰新高铁跨兰西高速为开挖两座特大承台 要打76根直径1.5米的桩基

2014-10-27 317 0

   青海西宁,三面孤绝,自古为河西走廊屏障,是“丝绸之路”和“唐蕃古道”津要,大西北交通要塞和军事重镇,素有“天河锁钥”“海藏咽喉”美称。千百年来,天成奇观的石峡清风、湟流春涨、金蛾晓日、凤台留云、五峰飞瀑等“西宁八景”冠绝天下,令无数中外游客心旷神怡。

  八百载瑞祥夏都银蛇欢快,三百里锦绣湟川紫气东来。2013年7月17日,一个足以载入青海铁路建设史的黄金时刻,兰新高铁第二双线西宁跨兰西高速公路特大桥横空出世;她宛如一抹恒久的七彩虹霓,凌空飞跨夏都半空,在“丝路津要”西宁城中鹤立鸡群,从而成为比“西宁八景”更加灿烂光耀,流芳百世的靓丽风景线。

  它的独立承建者,正是29年前的铁道兵第十师,如今的中铁二十一局集团公司。

  几天前,笔者应兰新高铁第二双线平西段指挥长范登乾、兰新项目部经理吴松邀请,专程前往西宁探访这座新颖奇特,全国绝无仅有,168米预应力钢筋混凝土连续-钢桁梁组合结构特大桥。7天的突击采访,笔者领略了建设者破译大桥科技密码的风采。

  一桥77跨飞架2700多米宛如贯日彩虹光耀 两个主墩托起168米连续-钢桁组合桥 跨度全国最大结构独步天下最新潮

  2009年12月19日,兰新高铁第二双线平安至西宁段铲土动工。主体工程有5座隧道6131延米,6座特大桥13094延米,桥隧占管段总长 23公里的85.59%,总投资18.75亿元。其中,由三公司兰新项目部负责施工的西宁跨兰西高速公路特大桥,工程宏伟浩大,设计新颖奇特,备受施工业界和社会各界瞩目,被誉为“千里兰新第一桥”,造价达1.6亿元。
 
  跨兰西高速公路特大桥位于青海省西宁市城东区,全长2708.07米,全桥为77跨无砟轨道桥面设计;主桥起自44#墩,止于47#墩。由于新建铁路与兰西高速公路呈20°夹角跨越,同时又因受到西宁站站坪高度、韵家口隧道埋深限制,线路高程既不能抬高,也不能降低,主桥梁部只有采用1联 80+168+80米预应力钢筋混凝土连续-钢桁梁组合结构,才能完美保持设计线路整体线性的物理垂合。

  从桥梁力学设计上讲,整体梁部为单箱双室预应力混凝土连续梁,在中跨156米范围内,还要加设无竖杆三角加力钢桁梁,形成连续-钢桁梁组合结构。这种新结构最大的技术优势在于,它的物理受力特征与特点是:梁体与钢桁自重完全由预应力混凝土连续梁承担,涉及二期恒载(即临时荷载)和活载(即基本可变荷载,如列车自重及运行产生的离心力和冲击力等多载荷变化)由钢桁梁承担70%;从而使桥梁整体物理刚度大幅提高, 结构徐变变形和气温变化位移率也随之明显减小;同时又显著改善了梁端转角,增强了连续梁刚度薄弱环节;使整个桥梁结构的物理竖向刚度分布更加均匀,有效降低了桥梁建筑高度,以适应高速列车安全平稳行驶的需要。

  “我虽然是老铁道兵,在建筑工地摔打滚爬了近三十年;历经大秦铁路、宝成铁路复线、安楚高速、贵广高铁,但大多数是与隧道打交道。即便碰碰桥,也只是普通桥梁;除了贵广高铁的四寨河双线特大桥,采用移动模架现浇施工外,其它的没啥特别高科技含金量。”在大桥现场,范登乾感慨地对笔者说,“这次在兰新高铁,我和三公司的吴松,一碰就碰到最难最棘手的特大桥;而且是国内史无前例的连续-钢桁梁组合结构,跨度也是全国最大。所以接手这座特大桥后,我心里也很不踏实,丝毫也不敢懈怠。因为毕竟到目前为止,涉猎连续-钢桁梁组合结构桥研究的文献,国内外几乎还没有,更不用说可资借鉴的施工工法和技术指导案例了。”

  跨兰西高速公路特大桥,之所以被誉为“千里兰新第一桥”,除了结构形式全国首创、跨度全国最大外,还在于工程特别宏大。

  吴松介绍说:“尤其是45#和46#主墩,76根桩基钻入地下最深达50米;桩基、承台、墩身、梁体,总计要使用27200立方混凝土;如果平均按2.5倍数概略折算,桥墩重达68000吨。主梁使用钢筋、钢绞线、钢桁等钢材4135吨,其中,仅钢桁Q370钢材用量,就重达769吨。”

  两个巨无霸桥墩,宛如天外飞来的巨大陨石,重达72135吨。这两个桥墩的施工用料量,按每节火车皮拉60吨货物计算,相当于1202节火车皮拖载的货物总量。
 
  探索填补桥梁技术空白不可或缺富于睿智发掘新大陆灵性 反复优化施工方案敢为天下先才能孵出一朵郁金香更清新

  面对168米连续-钢桁梁组合结构全国首创,跨度全国最大的技术巅峰,集团公司审时度势,积极沉稳应对。工程上场后,及时成立了由范登乾、吴松等10人组成的“大桥现场领导小组”、由集团公司副总经理兼总工程师赵彦旭等5人组成的“大桥专家组”,并成立局指、分部两级科研攻关小组,组织人力、物力、财力展开技术攻关,先后提出了三套不同的拼装方案。

  第一套方案——“先梁后桁”:主体梁部采用挂篮悬臂浇筑施工;加劲钢桁下节点,选择在1~14#梁段预埋;待两个边跨合拢、中跨全桥合龙,过运梁车后,再精确测定下节点预埋位置;按设计节间长度和标高,现场钻制下节点螺栓孔;搭设钢桁临时支架,安装钢桁杆件。用2台16吨龙门吊,从跨中开始安装腹杆、上弦杆、上平联和横联,并向两端延展拼装。

  第二套方案——“悬臂拼装”:主梁和预埋钢桁下节点,与第一套相同,但腹杆连接孔必须事先在工厂加工。拼装钢桁梁时,配合龙门吊,逐节向跨中推进。当主梁合龙、张拉、养护完,钢桁梁已基本拼装到位;再调整上弦杆和平联杆,直至钢桁梁合龙。

  第三套方案——“拖拉”:主梁和预埋钢桁下节点施工不变。待中跨主梁合龙、张拉、养护完后,在跨中用4台16吨卷扬机,分别把两个边跨钢桁梁往中间拖拉;再把腹杆下端插入预埋下节点,配钻下节点螺栓孔,调整上弦杆和平联杆,直至钢桁梁合龙。

  2010年9月初,集团公司专家组对这三套拼装方案,先后进行了对比筛选;最后敲定“先梁后桁”为实施定论总体方案;同时以单项科研专题形式,提出《客运专线168米钢桁组合桥施工技术研究》科研课题;并被中国铁建股份公司、甘肃省科技厅列为重要科研攻关项目。

  探索填补桥梁技术空白,不可或缺富于睿智发掘“新大陆”的灵性;反复优化施工方案,有敢为天下先的胆识,才能孵化出美丽清新的郁金香来。

  2010年12月,为实现跨兰西高速特大桥,争创国家“鲁班奖”,集团公司正式向原铁道部申报并获批立项。

  2011年6月15日,在原铁道部工管中心主持下,跨兰西高速特大桥施工方案评审会在京召开。来自桥梁界的8名专家,严格审查了施工图纸和施工方案,并对其中的设计参数、节点安装定位、挂篮施工等关键环节,提出了更科学理性的改进建议。同年7月初,一场挑战新工艺技术巅峰的攻坚战役在西宁打响。

  敢在太岁星君头上动圣土也敢在兽王老虎嘴上拔下一把毛 敢为高速公路安全下固基础强身上加铁甲棚架护体金钟罩

  隧道施工最棘手的是下穿,桥梁施工最棘手的是上跨。而兰新高铁168米连续-钢桁梁特大桥,上跨的却是昼夜车流量达到2万多辆车的兰西高速公路。

  兰西高速按全立交、全封闭,双向四车道标准设计,全长220.59公里,是青海公路建设史上的第一条高速公路;是内地直通青海、西藏的交通要道,也是北京至西藏高速的重要组成部分。豪华大巴只需要2个多小时,就可以从兰州飚到西宁。其间,西北向连接西宁~大通高速,西向连接西宁~湟中高速,南向连接南绕城快速和西宁~塔尔寺高速。

  在这个“高速巨龙”头上施工,安全防护和交通管制十分重要和必不可少。有位来自四川宜宾的农民工说:这等于是在“太岁头上动土”“老虎嘴上拔毛”呀!哪个细节出点拐拐,不惹出惊天大祸才怪。

  俗语说的好:“人不匪,块头再大也没味。”意思是说,做人做事要有阳刚气,该强势的时候,一定要有硬汉作风;否则,活着就没意思了。为了保障去兰州来西宁车辆的安全,确保兰西高速公路无恙,建设者在立体安全防护上,采取了一系列强硬措施。

  ——首先为公路“固基强身”。由于45#、46#主墩承台体积特别大,规格为26.6×23.6×4.0米,分别“跨界入侵”既有公路边坡3米多。仅开挖这两座承台,就要打直径1.5米的桩基76根。据保障部提供的数据显示,设计为八边形,由38根群桩组成的45#承台,仅钢筋钢材用量就达 212吨,商品砼2180立方,是兰新高铁全线桥梁体积最大的钢混结构物。为了避免开挖基坑时诱发公路变形,甚至突发滑移塌方,建设者又立马调整开挖方案,除了严格按设计施工外,还分别按3米间距,在边坡处先后打直径1.1米,深17米的抗滑桩30根,再次为160米路段加固强基。

  ——其次在横跨公路区段内,搭设长80米、宽24米、高5.5米的刚性棚架,以确保施工万无一失。

  行之有效的安全防护措施和交通管制,为高速公路的安全,又上了一道保险。下有固基强身的抗滑桩,上有铁甲护身的安全棚架。所有过往的车辆,就像驶入“金钟罩”空间,尽管放心大胆地“飙车”。


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