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沿江施技 桥跨金沙
2022年11月23日    新闻来源:中国公路网    |  投稿

G4216屏山新市至攀枝花高速公路(以下简称“沿江高速”)屏山新市至金阳段起于屏山新市镇,止于金阳芦稿镇,是目前四川高速公路建设中,地质环境最复杂、造价最高、施工难度最大的一条高速公路。在众多控制性工程中,卡哈洛金沙江大桥无疑是工程体量和建设难度最大的工程之一。对此,施工项目部通过新工艺、新技术,采用实测数据与理论计算数据相结合等方法,制定相应方案,克服了混凝土体积大、结构物线性复杂等难题,优质高效地完成了项目节点目标,保障了施工进度沥青网sinoasphalt.com

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卡哈洛金沙江大桥效果图

沿江高速宜宾新市至金阳段是《国家公路网规划(2013年-2030年)》中G4216成都至丽江高速公路和《四川省高速公路网规划(2014-2030)》中G4216沿江高速”改为“宜宾—雷波—金阳—宁南—攀枝花高速公路”的重要路段,于2020年9月开工建设,工期5年,预计2025年实现通车运营。

该项目全长约174公里,桥隧比高达92%,因所处位置的特殊地质条件,是目前四川在建高速公路中,地质环境最复杂、造价最高、施工难度最大的一条高速公路。

作为项目中工程体量和建设难度最大的控制性工程之一,卡哈洛金沙江大桥(以下简称“大桥”)因其所跨河流而得名。工程驻地位置偏远、生态环境脆弱、地质条件差,施工条件艰苦。由于大桥位于深山峡谷区,沿途沟壑纵横、重峦叠嶂,既有道路安全防护设施不足,临江、临崖路段多,弯急、坡陡、路窄,通行条件极差、施工难度极大。

智能制造攻坚克难

施工过程中,项目部以智能化手段推进技术攻关。工程师利用BIM技术,将大桥主塔关键部位和结构复杂部位生成三维模型,将抽象的技术难题可视化,同时利用多个安装在悬崖峭壁上的摄像头,实时监控各操作环节,以确保施工安全可控。项目部还利用信息化平台,集成大数据管理进行数据推算,对原材料追本溯源,确保主塔建设质量。截至目前,大直径桩基钢筋笼安装、高边坡框架基础锚块基坑快速开挖、高陡边坡防护施工、大吨位内倾式格构钢管安装等施工难点被一一攻克。

先进技术创造纪录

建造在深山峡谷中的大桥为双塔单跨度钢混组合梁悬索桥,主跨达到1030米,在悬索桥历史上开创了3项世界首次,即首次应用框架基础作为永久结构参与悬索桥锚碇整体受力,首次应用钢管-混凝土格构柱结构作为悬索桥索塔,首次应用钢-混组合面板与钢桁梁结合作为悬索桥桥道系。

据项目负责人袁文介绍,大桥左线长1825.7米,右线长1826.5米,两座主塔分别坐落于四川省凉山彝族自治州雷波县卡哈洛乡宝山镇和云南省昭通市黄华镇境内。其中,四川岸主塔高175米,云南岸主塔高197米,是四川省在建同类型桥梁第一高塔。

大桥主塔为四肢钢管混凝土格构空心柱结构,由四肢格构柱及柱间混凝土肋板形成单箱单室截面的塔身,以及两道钢-混凝土结构波形钢腹板横梁组成。主塔外形采用圆润流畅的圆弧形,一方面能够提升抗击金沙江江面强风的能力,另一方面可使桥塔外观线性更加优美。

施工驻地溪洛渡库岸地质以粉质黏土、堆积层碎石、高阶地卵石为主,地质复杂多变,难以着力,因此需将40根直径2.5米至3米、长65米至72米、重达53吨的钢筋笼超深桩基打入地下几十米的复杂地层。为解决“豆腐上插筷子”的难题,项目方还需对注浆加固周围软弱地层,以此形成群桩基础,用于托举宽大厚实的承台与主塔荷载。

内外兼修提质增效

四川岸8号主塔承台长29.5米、宽23.25米、高6米;云南岸9号主塔承台长28.5米、宽21米、高6米,按施工图纸需浇筑15412.5立方米混凝土,耗用钢材2072.1吨。由于施工区域完全无覆盖层,强风化泥质粉砂岩、碎石土地质情况复杂,承台数量多,这给施工组织、安全管控增加了巨大难度。

按混凝土浇筑要求,如此大体积的超长超厚超宽混凝土只有连续性浇筑,才能保证大桥建设质量。同时,大体积混凝土在凝固过程中还会产生大量水化热,由于这些水化热聚集在承台内部不易散发,会产生巨大的温度应力,如不采用有效降温措施,会导致混凝土内部及表面产生裂缝,甚至是贯穿性裂缝,严重影响承台混凝土的强度及性能。因此,连续浇筑、优

化混凝土配比、有效降温等成为建设关键。

据了解,超大体积承台分成两次浇筑,每次浇筑高度为3米。8号主塔承台分别于2021年11月15日、12月30日顺利浇筑完成,连续不间断用时分别为32小时、33小时, 奠定了主塔施工基础。为达到混凝土最为直接的物理降温效果,项目部一方面优化生产工艺,在保证混凝土强度及性能的前提下,选用低水化热和凝结时间长的水泥品种,掺用可降低水化热的外加剂,改善粗集料级配等方式;另一方面,对承台内部进行水化热仿真模拟计算,绘制出承台内部温度云图,并由此制定承台内部的“清剿”路线和点位,以更清晰直接地找到潜伏的水化热。为做到万无一失,项目方还采用了“智能温控监测系统”,实时监测大体积混凝土的内外温度,随时采取“内降外保”控温措施、以达到最佳浇筑和养护效果。

实时监控精准定位

面对四川岸、云南岸主塔的摩天高度,如何让桥塔钢管精准定位安装?如何让桥塔保持圆润流畅的线型?“为解决新型钢管格构柱索塔施工难题,项目部首先运用BIM、Revit等软件三维建模,通过模型掌握索塔各个结构部位的空间尺寸,然后采用最高精度0.5级的徕卡TS60全站仪进行三维坐标法放样,以此能将结构物精度控制在2毫米以内。”ZX2项目副总工程师李宝清介绍道。

由于大桥基础区域两岸呈“V”字形、地形坡度大(四川岸坡度达15°~25°),且处于山体滑坡群中,恶劣的地形地质条件与桥面净空高的河谷桥梁特征造成大桥便道、护坡、桩基、基坑施工难度大、安全风险高。为确保桥塔线型圆润流畅,四川岸8#塔柱主管共分15个节段,云南岸9#塔柱主管共分17个节段,采用分节段安装的4根钢管(根据受力需要不同区段采用不同的尺寸,从上到下采用φ1600*34毫米、φ1700*36毫米、φ1800*38毫米、φ1800*40毫米)与型钢横撑、斜撑形成骨架,骨架采用型钢构件,与立柱钢管间采用节点板拼接或焊接连接,横桥向设置水平撑,纵桥向设置水平撑和交叉斜撑。由于横桥向截面设计坡度5.53%、顺桥向设计坡度1.69%,因此对精度要求极高。若遇上强烈江风天气,则会进一步加大施工难度,不只如此,由于钢管格构柱索塔对环境温度、日照、风力变化等因素较为敏感,这也给每日施工造成了许多不确定性。

“当塔柱施工上升到几十米高的时候,看似庞大的桥塔就会因为重力原因出现倾斜,上升到100多米时,倾斜幅度会更

大。” 据项目负责人介绍,“要解决这一系列棘手难题,唯一的办法就是通过检测,并采用实测数据与理论计算相结合的方法制定出相应的控制、调整、施工方案,这一过程循环往复,直到施工全面完成。” 

建设难题一个接一个,项目方凭借数字监控、云服务、BIM等技术一一破解。随着大桥主塔首节段钢管格构柱混土浇筑的顺利完成,为沿江高速如期实现全线通车奠定了基础。通车后,沿江高速将结束四川省雷波县卡哈洛乡至云南省永善县黄华镇无高速公路的历史,并形成内畅外联、互联互通的大交通网络格局。沿江高速的建成对于贯彻落实长江经济带发展战略,促进“川滇”两省沿线旅游资源开发具有积极意义。


标签:道路建设
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