東溪河特大橋全長506米,是巫鎮(zhèn)高速重點(diǎn)控制性工程。主橋?yàn)榭鐝?30米的上承式鋼管混凝土拱橋,橋面距離地面的垂直高度達(dá)到289米,相當(dāng)于90多層樓房的高度。
東溪河特大橋跨越的陰晴山“V”字形峽谷,位于重慶和陜西交界處的大巴山區(qū),由于山體高大陡峭,以至于產(chǎn)生了“一山兩分天”“陰陽割昏曉”的景象。大橋拱座位于近乎垂直的巖壁上,沒有任何施工條件和場地平臺,是名副其實(shí)的凌空建橋。面對沒有施工場地、物資運(yùn)輸和施工組織三大難題,建設(shè)者從零做起,在陡峭的懸崖上上演了“蜘蛛俠”開山鑿路,架橋通衢的歷史創(chuàng)舉。
攀巖600米絕壁
鑿出物資運(yùn)輸線
走進(jìn)東溪河特大橋建設(shè)現(xiàn)場,臨近大橋拱座有一條僅容一人攀爬的羊腸小道,順著懸崖峭壁蜿蜒而上,消失在密林深處。這就是項(xiàng)目建設(shè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)場初期,依靠數(shù)根攀巖麻繩,徒手在懸崖上開鑿架設(shè)的施工便道。
蜿蜒崎嶇的施工便道
為了在山頂架設(shè)纜索吊,建設(shè)者靠著最原始的“肩挑人扛”運(yùn)輸方式搬運(yùn)物資。經(jīng)過四十多天艱苦卓絕的開山筑路,不到20人的建設(shè)隊(duì)伍先后搬運(yùn)了近500噸鋼管、混凝土、鋼絞索等物資設(shè)備,在懸崖上建成了一條1.7公里的施工便道,600米高的山峰被他們成功征服,他們進(jìn)入工作面的時(shí)間由原先的兩個(gè)半小時(shí)縮短至20分鐘,極大加快了工程進(jìn)度。
人工完成便道修筑
由于大橋地處深“V”峽谷之間,兩岸施工便道均不能直達(dá),所有材料和機(jī)械設(shè)備均須使用纜索吊吊運(yùn)。為了方便施工,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在兩個(gè)拱座左側(cè)約40米處修建一座索橋,作為輔助施工的便捷通道。在高空編織索橋難度極大,建設(shè)者身系安全帶,像“蜘蛛俠”一樣在235米高空凌空編織415米長的人行索橋。短短27天,一條“空中走廊”就在他們手中編織成型,直通兩岸施工場地。
吊運(yùn)萬噸
高空纜索建鋼鐵巨獸
在東溪河特大橋建設(shè)現(xiàn)場,懸崖上高高聳立的鋼鐵纜塔上,鋼絲繩密如蛛網(wǎng),在指揮人員的指令下,挖掘機(jī)等重型設(shè)備被吊運(yùn)安放在懸崖上人工修筑的作業(yè)平臺,快速實(shí)施開挖施工。東溪河特大橋橋面距離地面垂直高度達(dá)289米,共有56個(gè)吊裝節(jié)段和2個(gè)合龍段,采用無支架纜索吊裝施工工藝進(jìn)行安裝,應(yīng)用兩套105噸纜索吊裝系統(tǒng),通過“對稱懸拼、跨中合龍的斜拉扣掛法”安裝施工。
橋梁對稱懸拼安裝
通過逐級安裝吊運(yùn)的方式,他們首先肩扛手提物資設(shè)備,在山頂600米高處架設(shè)1套1噸臨時(shí)工作索,吊運(yùn)施工30噸提升索及主纜索吊錨碇所需的材料、設(shè)備。接著采用30噸提升索吊運(yùn)挖機(jī)至兩岸拱座位置,進(jìn)行拱座開挖和引橋下部結(jié)構(gòu)施工。待山谷兩側(cè)隧道貫通后,再開挖纜塔基礎(chǔ),實(shí)施混凝土澆筑和纜塔拼裝施工,最后進(jìn)行主纜索吊架設(shè),完成鋼管拱肋吊裝。
層層構(gòu)筑纜索吊系統(tǒng)
依靠纜索吊,項(xiàng)目建設(shè)者從山谷鋼棧橋平臺直接吊運(yùn)重達(dá)103噸的鋼管拱肋至200多米高的施工作業(yè)面,相當(dāng)于在山谷中架設(shè)了一部超高層電梯。在東溪河特大橋建設(shè)中,他們吊運(yùn)架設(shè)橋梁鋼結(jié)構(gòu)及T梁超萬噸,其高度和難度在我國同類型橋梁中較為罕見。同時(shí),在峽谷橫風(fēng)的影響下,鋼管拱肋必須做到精準(zhǔn)對接,嚴(yán)絲合縫,才能保證整體受力,安裝精度控制和受力狀態(tài)成為建設(shè)的關(guān)鍵性難題。
纜索吊系統(tǒng)吊運(yùn)橋梁組件
泵送115米懸崖
智造空中樓閣
在垂直的山脊上,東溪河特大橋拱座邊坡最大開挖高度達(dá)到101.5米,拱座與地面垂直高差超200米,在這樣的高度架橋修路如同建造“空中樓閣”,幾乎成為不可能完成的任務(wù)。
處于懸崖上的橋梁拱座
為了打開工作局面,搭建施工平臺,建設(shè)者針對超高邊坡高風(fēng)險(xiǎn)施工采用聚能預(yù)裂減震松動爆破施工技術(shù)實(shí)施拱座和邊坡開挖,將開挖作業(yè)控制在有限范圍內(nèi)。在拱座開挖過程中,他們通過人工開挖機(jī)械作業(yè)平臺,再通過30噸纜索吊垂直吊運(yùn)小型挖掘機(jī)至平臺處進(jìn)行機(jī)械開挖;待開挖面增大,再吊運(yùn)大型挖掘機(jī)開挖及破碎,累計(jì)完成6.7萬立方米土石方開挖作業(yè)。
拱座爆破可控施工
更大的難題在于東溪河特大橋兩岸拱座混凝土澆筑方量超2.2萬立方米,泵送混凝土落差超過115米,這樣的高度和體量在我國目前工程建設(shè)中極為罕見。他們通過優(yōu)化泵管選線,加強(qiáng)混凝土質(zhì)量控制,反復(fù)檢查泵管安裝及加固措施,采用兩臺泵車同時(shí)泵送混凝土,完成兩岸拱座澆筑。
全生命周期管理
智能管家守護(hù)橋梁
為精準(zhǔn)控制橋梁拱架安裝,實(shí)現(xiàn)橋梁最佳受力,建設(shè)者將施工視頻監(jiān)控與BIM可視化平臺相結(jié)合,在拱座邊坡開挖前、拱座混凝土澆筑前,預(yù)埋傳感器,采集原始數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)全施工過程可視化、施工參數(shù)及橋梁狀態(tài)可視化,搭建建設(shè)和管理一體化平臺,實(shí)現(xiàn)橋梁建設(shè)和后期運(yùn)營維護(hù)的智能化全生命周期管理。
利用“BIM+GIS”技術(shù)建立建管平臺
圍繞東溪河特大橋建設(shè),他們開展了纜索吊系統(tǒng)設(shè)計(jì)及安裝技術(shù),大噸位構(gòu)件拼裝、吊裝施工組織,吊裝控制技術(shù),拱肋應(yīng)力應(yīng)變及線形監(jiān)控,主拱肋鋼管內(nèi)低膨脹混凝土壓注控制技術(shù)和鋼管混凝土拱橋施工BIM技術(shù)等多項(xiàng)創(chuàng)新研究,培育形成了深切峽谷地形條件下大跨度上承式鋼管混凝土拱橋建造技術(shù)專項(xiàng)技術(shù)能力,成為該技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)建設(shè)團(tuán)隊(duì)。
通過智能機(jī)械輔助實(shí)現(xiàn)拱架精準(zhǔn)拼裝
通過建立橋梁三維模型,他們將山谷橫風(fēng)轉(zhuǎn)化成為施工參數(shù),通過“模型+實(shí)景”預(yù)先開展橋梁受力分析,模擬橋梁施工,在大橋達(dá)到最大懸臂狀態(tài)時(shí),對拱肋線形進(jìn)行精確測量,同時(shí)通過扣索進(jìn)行精調(diào),讓拱肋應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)要求,確保東溪河特大橋以零誤差實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)合龍。