橋梁建設(shè)者依靠貓道施工。(湖北路橋供圖)
懸索橋飛架南北,天塹變通途。在大橋鋪設(shè)前,建筑工人們?nèi)绾慰朔靿q來(lái)施工?
答案是:修建一條施工專用通道——貓道。在這條線型臨時(shí)施工便道上,工人們將完成索股牽引、吊索安裝等,堪稱“高空腳手架”。因其斷面通常呈U型,狹長(zhǎng)且有一些搖晃,故稱“貓道”(catway)。
湖北聯(lián)投旗下湖北路橋開(kāi)展的千米級(jí)懸索橋貓道關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用,在宜都長(zhǎng)江大橋、棋盤洲長(zhǎng)江公路大橋工程中成功應(yīng)用,榮獲中國(guó)公路建設(shè)行業(yè)協(xié)會(huì)頒發(fā)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng),達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
狹長(zhǎng)貓道有痛點(diǎn)
說(shuō)起橋梁歷史與種類,湖北路橋黨委委員、總工程師朱紅明如數(shù)家珍。
“隨著技術(shù)不斷進(jìn)步,懸索橋的最大跨徑能達(dá)到2公里,在江面不寬的時(shí)候可以一跨過(guò)江,不用進(jìn)行水下施工。”朱紅明介紹,如今在跨江橋梁的建設(shè)中,懸索橋的應(yīng)用逐漸增多。
懸索橋,即以纜索作為上部結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件的橋梁。其纜索通過(guò)索塔懸掛并錨固于兩岸錨碇,幾何形狀一般接近拋物線。貓道,則為懸索橋施工過(guò)程中極為重要的臨時(shí)設(shè)施,既是施工人員進(jìn)行作業(yè)的“高空腳手架”,也是主纜系統(tǒng)乃至懸索橋整個(gè)上部結(jié)構(gòu)的施工平臺(tái)。
貓道的使用貫穿整個(gè)懸索橋上部結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程,由于貓道線型與主纜線型平行,其精度控制可直接影響主纜施工?,F(xiàn)有技術(shù)中,貓道是典型的大跨度柔性結(jié)構(gòu),因狹長(zhǎng)、易搖晃,存在靜力失穩(wěn)的可能,危及施工人員安全,給施工進(jìn)度帶來(lái)不利影響。
“我們與西南交通大學(xué)聯(lián)合進(jìn)行了關(guān)鍵技術(shù)研發(fā),解決了以往施工中的多個(gè)痛點(diǎn)。”朱紅明說(shuō),圍繞貓道線型調(diào)節(jié)操作復(fù)雜、施工成本較高、安全系數(shù)低等,湖北路橋開(kāi)展了一系列創(chuàng)新探索。
無(wú)人機(jī)“穿針引線”
回憶起貓道的誕生過(guò)程,湖北路橋棋盤洲長(zhǎng)江公路大橋項(xiàng)目時(shí)任工程部部長(zhǎng)殷源對(duì)一場(chǎng)空中“穿針引線”印象深刻。
貓道建設(shè)前,需先導(dǎo)索先行過(guò)江“探路”。在國(guó)內(nèi)大跨徑懸索橋施工中,通常采用渡船拽拉、火箭拋送、熱氣球牽引或直升機(jī)牽引等方法,完成先導(dǎo)索過(guò)江。殷源介紹,這些辦法有的耗資巨大,有的則需采取封航措施,成本都較高。
2019年4月27日,搭載著直徑2毫米的杜邦絲,一臺(tái)工業(yè)級(jí)六軸無(wú)人機(jī)輕松飛越1000多米的浩瀚江面,“穿針引線”般將棋盤洲長(zhǎng)江公路大橋兩岸連為一體。“由于無(wú)人機(jī)承重有限,我們采取小繩拉大繩的方式,通過(guò)來(lái)回8次拖拽,逐漸替換不同直徑的鋼繩,最后將一根直徑36毫米的先導(dǎo)索架設(shè)在兩岸主塔之間。”殷源清晰記得,兩岸6名工人高度協(xié)調(diào)配合,才得以最快速度完成“穿針引線”。
依靠先導(dǎo)索,工人們方能架設(shè)牽引系統(tǒng)和貓道。約2個(gè)月后,貓道建成,獨(dú)特的U型倒影,在江面上劃出長(zhǎng)長(zhǎng)的弧線,猶如“天梯”。
靈活“天梯”保精度
貓道伴隨橋梁上部結(jié)構(gòu)施工的全過(guò)程,有了這個(gè)施工便道,工人與設(shè)備才能進(jìn)行高空作業(yè)。“最重的索夾,有6噸多,都要通過(guò)貓道的天車運(yùn)送上去。”湖北路橋宜都長(zhǎng)江大橋項(xiàng)目時(shí)任工程部部長(zhǎng)朱文說(shuō),貓道幾乎能決定主纜架設(shè)、線型調(diào)整、索夾、吊索的安裝,以及加勁梁施工是否能精確完成。
如何讓高懸空中的柔韌“天梯”靈活且聽(tīng)話?在貓道上,湖北路橋工程人員每隔45米設(shè)置一個(gè)門架、每135米設(shè)置一道橫向通道連接左右幅貓道,每個(gè)門架高度都可調(diào)節(jié),并設(shè)置防滑卡具。朱文介紹,可調(diào)節(jié)的門架讓施工更精確方便。
宜都長(zhǎng)江大橋,為主跨1000米的公路雙塔單跨鋼桁梁懸索橋,單根主纜索股有169股(每根索股由127根鋼絲組成)。“在密集的施工壓力下,貓道發(fā)揮了較為重要的作用。”朱文說(shuō),項(xiàng)目采用單線往復(fù)式牽引系統(tǒng),白天進(jìn)行索股的牽引,夜晚溫度穩(wěn)定后進(jìn)行調(diào)索,最快達(dá)到了每天6根的架設(shè)速度,僅用50天就完成了左右幅主纜共338根索股的架設(shè)。
朱紅明介紹,湖北路橋走過(guò)近70年風(fēng)雨歷程,目前已成為湖北“建橋軍團(tuán)”的核心力量,未來(lái)將不斷推陳出新,將更多新技術(shù)應(yīng)用于工程建設(shè)領(lǐng)域,為武漢“設(shè)計(jì)之都”、湖北“建筑軍團(tuán)”增添科技實(shí)力。
全媒記者 胡弦 通訊員 柳志鵬 實(shí)習(xí)生 周欣