兰新高铁跨兰西高速特大桥施工纪实

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兰新高铁跨兰西高速特大桥施工纪实

2024-07-14 14:34| 来源: 网络整理| 查看: 265

兰新高铁跨兰西高速特大桥施工纪实 发布日期:2014-10-27来源:本站编辑:靳明伟 [摘要]

  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。

  “跨兰西高速公路特大桥连续77跨凌空飞架长达2700多米宛如贯日长虹光耀,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。”——这是笔者采用写作楹联手法,对该桥粗线条的原色描述;虽然形式上少了些“对称美”,但基本反映了该桥的气势和特色。据说开工当年,就被原铁道部入选《中国高速铁路大桥大型画册》, 2012年已由人民交通出版社正式出版面世。

  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”。

  自动自发培养开拓性新视觉七把科技杀手锏纵横捭阖解密万千个细节成就全国结构首创最大跨度连续-钢桁梁传奇

  从某种意义上说,科研创新思维境界的深度,决定了技术工艺精湛的深度。为了在建筑施工业界和国人面前,为中铁二十一局集团和三公司“长脸”,一举拿下这个全国第一座结构首创,跨度全国最大的连续-钢桁梁桥,有效突破大桥下节点精确定位、桥梁施工线形控制、大吨位挂篮施工、下节点摩擦面防护、钢结构制造与安装、混凝土质量控制和混凝土加载龄期控制等七大关键性技术难题,局指和项目部两级科研攻关小组,始终抱团作战,联袂展开技术攻关。

  为了把施工的情况说得通俗详细一点,记者先后采访了范登乾、副指挥长罗小龙、蔡怀标和吴松、项目总工孙江宁、副经理殷自随、工程部长赵永辉等人,综合归纳他们的话说:

  下节点精确定位:——下节点采用PBL剪力键与梁体连接。钢桁梁下节点板预埋施工的精度,是下一步整孔钢桁梁顺利安装的关键。第一步走不好,下一步就完蛋。首先用测量仪确定下节点板预埋位置的纵向、横向及标高位置;在预埋区域外围搭设悬挑平台,将下节点板放入悬挑装置;进行粗调使其基本就位;最后通过焊接型钢与螺栓,调整下节点板纵横竖向三维坐标精确定位,直至满足施工要求。

  桥梁施工线形控制:——由于桥面采用无砟轨道施工,对主线的线形控制要求极高。在施工过程中,对梁体线性变化进行实时监控,采用动态控制线性的施工线性控制措施;从2个边跨合拢和中跨合龙的情况看,取得了十分满意的线形效果。

  大吨位挂篮施工:——主梁施工采用悬臂法和支架法施工,主墩两侧梁段从1#段开始采用悬臂浇注法施工。由于该桥结构非常特殊,跨度超大,建设者又采用4个挂篮施工;通过兰州交大反复检算,挂篮总重达到200吨级别,完全满足了施工安全要求。

  与此同时,项目部还自主创新了“预应力反拉法预压工法”。即:在事先加工好的托架上,进行反拉托架预压施工时,利用千斤顶的徐徐顶力,慢慢消除 4个桥墩,100根直径1.5m桩基的弹性变形,一举取代了传统的挂篮堆载预压法;不仅确保了施工安全,还省了时间,省了成本,确保了工程优质。

  针对大吨位挂篮施工的特殊要求,建设者还与德国某公司,联合研发了直径28.6mm强度级别达到1860兆帕的预应力混凝专用竖向钢绞线,并请天津钢铁集团有限公司加工;这种新材料、新工艺,到目前为止国内高铁工程还是首次使用。

  钢结构制造与安装:——设计院按照5天龄期张拉对大桥线性高程的徐变进行检算,通过改装滑移内模方案,进一步优化施工组织方案,加快了施工进度。钢桁的加工采用厂内加工制造模式,经精细加工,初试拼装,检查确定精度,整体线性符合设计标准后,才能运至梁体施工现场,进行对孔拼装锁固,最后安装主跨153米的钢桁。

  下节点摩擦面防护:——下节点板在施工完成后、安装钢桁之前采用聚乙烯保温板进行包裹,防止在空气中氧化、生锈,避免在安装钢桁时发生锈蚀甚至损坏。

  混凝土质量控制与混凝土加载龄期控制:——这两项工艺工序控制,说起来容易,但在西北做起来难度非常大。此西宁不比内地,受限制的因素很多。西宁为典型的大陆高原半干旱气候,具有空气干燥、太阳辐射强,昼夜温差大,冬冷夏凉、风大高寒和冬季周期长的气象特征。针对这一特点,建设者在浇筑大体积混凝土时,严格按铁道部工管中心专家组江忠贵要求,展开冬季施工专项技术攻关,切实加强混凝土浇筑、泵管保温、自动水温控制、蒸气养护等施工环节上下功夫,解决了色差和冷缝问题。现在已基本形成一整套“大体积混凝土冬季施工工法”。

  ——尽量缩短施工时间,确保桥梁施工安全和质量。冬休期间可以通过在保证混凝土强度的前提下,龄期降为5天进行张拉试验。

  ——尽量降低水化热反应,在4米高的承台上,加设四层¢50散热管,每层分成两段,形成8个独立散热系统,采用循环水进行冷却,混凝土入模温度控制在25℃以下,中心温度不大于65℃。派专人监测散热管进出口水温,传感器读数,及时调整进水温度和流量,使混凝土表面无任何裂缝产生。

  ——混凝土加载龄期控制,这是控制梁体后期徐变的关键环节,悬灌梁段的龄期不得少于7天。

  现代桥梁施工,数字化监测监控至关重要。在集团公司的帮助下,指挥部联手重庆大学攻关;把资深教授、博士生导师周世军请到现场,除了参与大桥施工方案优化评审外,并运用目前国内桥梁界最先进的“数据采集、数据双向传输、计算分析与控制决策”施工技术监测和监控系统,对大桥每天的整体动态施工状况,进行整体智能化、动态化、信息化全程监控,使桥梁施工过程24小时全天候处在安全、高精度和高效率中进行。同时还要求在施工中,定期或不定期在现场召开施工方案专家评审会,以确保该钢桁组合梁安全、优质、高效的顺利施工。

  这种特大跨度连续-钢桁梁施工技术的运用,为我国今后重载高铁跨高速(铁路)特大桥建设开辟了先例。

  没有人能替咱承受任何压力但没有人能轻易掠走咱的坚强 只要勇于迈步敢于担当就定能人剑合一顺利穿越万千屏障

  2013年是兰新高铁建设的第四个年头,也是决战完胜的收官年。尽管通过倒排工期、7天一个周期循环考核,大桥依然是“卡脖子工程”。眼看 2014年元旦西宁端铺轨在即,建设工期十分严峻。为了不“挡道”,不“拖后腿”,不在西宁“败走麦城”,平西指挥部在三公司董事长曾继光、总经理庄乾理、总工柴颖鹏的协调下,于3月26日毅然将二、三分部整合为兰新项目部。由原二分部经理吴松担任项目经理,孙江宁担任总工,赵永辉仍任工程部长。

  两部合二为一,绝非只是简单的部门整合而已。吴松说:“原三分部开创的良好施工局面,要继续维护保持,要在原基础上切实加大管理力度,这是确保完成后续施工任务的关键。”。而两部的一摊子杂七杂八的事情,没有睿智理性的头脑,是很难把这“一大堆乱麻”理顺的。突如其来的整编整合,既要抓工期,又要抓成本;一下子把吴松、孙江宁两搭档,再次推向了工期特紧的风口浪尖。

  人生,本来就是一种深沉厚重的承受。既然心甘情愿地选择了承受,哪么,首先要考虑的是,怎样才能支撑自己,如何“硬化”自己。在新班子成员看来,没有人能替咱们承受任何压力,但却没有人能轻易掠走咱们的坚强;只要勇于迈步敢于担当,就能人剑合一,顺利穿越万千屏障,迈进永远属于自己的美丽殿堂。

  这不,工程还是原来的工程,工地还是原来的工地,工人还是原来的工人。但新班子就位后,立即调整思路,改变观念作风。在兰新建指、局指“思路决定出路”,实打实真抓实干的引领下,全项目上下扭成一股绳,形成人人务实,真抓实干的良好态势,职工农民工生产积极性高涨。

  为了全力拼抢工期,吴松身先士卒,带领建设者昼夜加班加点。6月3日~5日,大桥DK188+100.6~102.6段、 DK187+786.3~788.3两段边跨,先后顺利实现合拢。第二次以雷霆速度,刷新了三天两合拢的施工记录。第一次是2012年10月15~17 日,原二分部施工的2×1135.05米小峡湟水河双线特大桥。正所谓,“兰新速度显峥嵘,又见三天两合拢”。

  2013年7月17日,农历六月初十。有《汉典老黄历》说,这天是甲申日,有祭祀、祈福、修造、开光等22宜,而且整天无一忌,是7月份难得的黄道吉日。

  凌晨0点30分,记者与范登乾、局指书记李靖巍、蔡怀标和吴松、财务部长张天祥等,在现场全程目击见证了最后一方混凝土浇筑完毕的精彩时刻。桥梁队的8名职工农民工,完成了最后42方混凝土浇筑任务。他们从凌晨1点18分开始施工,全程连续作业3个小时。施工中,他们把混凝土温度控制在 16~18℃之间,温度低了,马上采取措施加温,就像温柔女护士呵护病人一样;而且把每一道工序,衔接得非常紧凑,环环相扣,每一个细节一丝不苟。

  凌晨4点18分,全桥提前26天合龙。至此,中国造中国第一座首创连续_钢桁梁组合结构最大跨度桥梁在青海西宁顺利合龙。

  吴松当晚在现场对记者说,168桥是预应力钢筋混凝土连续-钢桁梁,必须等梁体中跨养护期过后,才能安装钢桁梁,预计需要37天;到那时,全桥才算是真正的建成。

  7月19日下午3点半,雨后的西宁空气格外的清新爽爽。笔者顶着高原烈日,登上西宁北山半山腰。放眼远眺,刚刚合龙的跨兰西高速特大桥,宛如七彩虹霓飞跨夏都半空;在蓝天白云下,更加显得气势恢宏,磅礴大气。刹那间,一种对建设者无限敬仰之情,在笔者的心灵里深深震撼;并联想到这座特大桥一开通,连接东南西北的道路,将会出现缩短时间,拉近距离,提高效益,西宁城立马“飞”起来的奇迹。

  气势如虹大跨长桥,独步大美丝路津要。如果说丝路津要历史上,最引人瞩目是“西宁八景”的话;哪么,今天的新夏都,最靓丽最震撼最令人心旷神怡的建筑风景线,就是这座2708米的煌煌特大桥。她像一朵最美最灿烂的绝世郁金香,永远绽放在丝路津要的半空,让所有西宁甚至整个青海各民族同胞,永远享受着“兰陵美酒郁金香,玉碗盛来琥珀光”的浪漫。

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