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问鼎“世界第一桥”——走笔中国铁建十八局集团云桂铁路南盘江特大桥科学施工

浩浩南盘江水,巍巍云贵高原。在云南红河州,一座世界上客货共线的高速铁路最大跨度劲性骨架钢筋混凝土拱桥——云桂铁路南盘江特大桥横空出世,跨下的南盘江水流湍湍,远方的群山朦胧多娇,组成天、水、山、桥遥相辉映的壮丽景观。10月1日凌晨,中国铁建十八局集团承建的南盘江特大桥劲性骨架钢管拱精确合龙,比计划节点工期提前40天!这一胜利来之不易,工地上顿时鞭炮齐鸣,掌声、欢呼声交织在一起。这座高科技、高难度的世界一流现代化桥梁建设把我国铁路建桥技术推向世界前列,它的英姿宛如长虹飞架南盘江,气势恢宏,见证着中国铁建十八局集团人为“世界第一桥”付出的汗水与智慧、艰辛和奉献。

中国铁建十八局集团承建的云桂铁路南盘江特大桥钢管拱合龙后的雄姿(伍振 矣成辉 摄)

挑战“高精尖”:十八般武艺向科学进军

名牌工程无疑是建筑市场的“敲门砖”。中国铁建十八局集团总是瞄准“高大难尖”工程,创造了30多项全国之最,比如南昆铁路世界V撑第一高桥——八渡南盘江特大桥、内昆铁路“亚洲第一桥”李子沟特大桥、“桥梁皇后”之称的苏州竹园大桥等,这些“名牌工程”让十八局集团成为极具实力的“桥牌”高手,有力提升了企业市场竞争力,获得建桥市场一系列“绿卡”。

云桂铁路南盘江特大桥位于云南省红河州弥勒市与文山州丘北县交界处,大桥全长852。43米,最高桥墩102米,桥面到江面的高度为270米,主桥跨度达416米。该桥属于高、精、尖、新项目,几乎囊括了我们国家桥梁建设所有顶尖技术,集拱桥、斜拉桥、悬索桥、连续梁桥、刚构桥、悬索桥、高墩桥等七种桥型于一体,集深基坑、大体积混凝土、高桥墩和骨架的外包混凝土于一身,是我国铁路桥梁建设的重点科研攻关项目,施工难度位居世界同类桥梁前列。中国铁建十八局集团董事长兼党委书记郝趁义、总经理彭仕国在项目上场伊始,就要求争“鲁班”、夺“詹天佑”,把南盘江特大桥打造成“桥牌”里程碑式的工程。

中国铁建十八局集团云桂铁路云南段项目部指挥长杨继明介绍,大桥由连续梁、刚构、简支梁、T构和1孔416米的上承式钢管混凝土劲性骨架拱桥组成。大桥两岸山势陡峭,地表植被丰富、岩石风化、断层发育,交通及通讯不畅,地形地貌复杂,山体滑坡、泥石流经常发生,南盘江急流险滩,施工条件差,施工环境恶劣,科技含量高,安全风险极大。

中国铁建十八局集团云桂铁路指挥部指挥长杨继明(右二)、党工委书记矣成辉(右一)、总工樊秋林(左二)、安全总监李波(左一)在研究施工方案(伍振王利 摄)

为打响“桥牌”,该集团“调兵遣将”,聘请了中国工程院院士郑皆连等国内拱桥方面的4位专家组成常设专家组作现场技术指导,同时成立以集团公司副总经理、总工程师韩利民为组长的专家组,积极攻克技术难关,确保本桥安全、顺利施工,对工程实施中的重大技术方案、关键技术难题、质量控制标准、科研课题及新技术、新工艺、新材料的运用等开展技术咨询,在项目部指挥长杨继明、党工委书记矣成辉、总工程师樊秋林、二公司总工程师兼南盘江特大桥项目经理于长彬、党工委书记赵克欣、总工程师贺常松等带领下,全体参建员工始终坚持“精心组织、方案先行、科学管理、精细施工”的原则,对拱座大体积砼防裂缝施工、劲性骨架斜拉扣挂悬臂拼装、大跨度钢管砼压注施工、C60高性能砼施工与质量控制、劲性骨架外包砼施工、缆索吊系统的架设与安全运行、扣锚索系统施工与过程索力控制、施工过程中的监测与监控等综合施工技术,开展了一系列的深入研究和攻关。

 

中国铁建十八局集团二公司云桂铁路南盘江大桥项目经理于长彬(左二)和测量人员在现场办公(伍振 曹国英 摄)

科技是第一生产力,他们通过科技攻关,取消拱肋两端65米现浇段,劲性骨架一拱到底,钢管拱以折代曲,确保了施工安全,另外优化了外包混凝土的浇注工艺,由原设计的分环分段(65米先成箱)浇注工艺改为斜拉扣挂+分环分段组合法浇注工艺,索力由原来的13880吨减少到现在的1008吨,使施工又好又快又安全。

工程项目是施工企业的“造血细胞”,项目管理水平的高低,直接关系到项目生存和发展。十八局集团云桂铁路项目部提出“让标准成为习惯、让习惯符合标准、让结果达到标准”,牢牢抓住项目标准化管理这个“牛鼻子”不放松,以样板、亮点工程为依托,以点带面,树形象,创品牌。他们把云桂铁路当作考场,咬定“建设世界一流大桥”的质量目标,认真“作答”,严格遵守云桂铁路施工标准化管理规定,编制了管理制度标准化、人员配备标准化、现场管理标准化、过程控制标准化实施细则。

“质量就是生命”。他们对方案评审、技术交底、现场盯控,点点滴滴,从细节做起,出台了施工测量复测制度、施工技术交底制度等几十项质量控制管理制度,将创优目标层层分解,细化到班组和员工,层层签订了质量包保责任状,实施质量奖惩;在工程质量的控制上,他们严格把好原材料进场关、试验配合比的生产关、混凝土出厂的检测关。无论是桩基、拱座还是劲性骨架安装等工程施工,都实行首件制,召开质量观摩会,用样板引路,在全管段推广。

云桂铁路南盘江特大桥合龙后,中国铁建十八局集团施工人员现场欢呼(伍振 曹国英)

“安全重于泰山”。精品工程不仅是指工程质量优良,还包含安全、管理等诸多方面。中国铁建十八局集团全面唱响“捍卫质量、保卫安全”主旋律,高强度的拧紧“安全阀”,坚持预防为主、关口前移、现场控制的指导原则,建立和实施了危险源分级管理控制制度,建立了安质部、现场专职安全员和群众安全生产监督员三级安全管理屏障,将职业健康纳入安全管理体系一并建设,对高空作业、高边坡、深基坑等关键环节进行重点管理,坚决执行安全质量巡视制,对违反“战地纪律”的当场给予处罚,并限定时间完成整改,及时将安全隐患消灭在了萌芽状态,确保了安全生产无事故。

不久前,云桂铁路云南段业主单位云桂公司,对所辖云南8个标段16个重点项目进行了全面系统的标准化验收,十八局集团以95分的总成绩,位居标准化验收项目榜首。#p#副标题#e#

“巨无霸”拱座:破解6万方砼浇筑难题

南盘江特大桥5、6号拱座位于南盘江两岸的半山腰,且施工区域地形陡峭,拱座施工集高边坡,深基坑,大体积混凝土浇筑于一体,安全风险极大。如何高质量完成混凝土浇筑成为该项目部面前的一道难题。

该大桥大体积混凝土拱座浇筑是施工关键环节,对保温、散热有较高的工艺要求。为牢牢把握施工主动权,他们成立了科研攻关小组,邀请专家到工地集体“会诊”,先后完善了《高墩基础拱座爆破开挖方案》、国内大跨度《缆索式起重机拼装方案》,对《大体积混凝土浇筑方案》中泵送方案、温控措施、冬季施工方案进行了系统研究,完美地演奏了科研、施工、人才等“多重奏”。

南盘江特大桥5、6号拱座石方开挖量约30万立方米,共计需要绑扎8千余吨钢筋,浇筑近6万方混凝土。其中5号拱座浇筑混凝土3。2万方;6号拱座基础设置5米深混凝土加强块,共浇筑混凝土2。6万方。为确保南盘江6号拱座施工安全,他们对安全质量加大投入毫不吝啬,增建204米长的棚洞防护一座,另外由于基坑开挖方式及类型的改变,又增加了高边坡的永久性防护工程。5号拱座位于南盘江边的陡坡上,距江面约170米,地势险要。在5号拱座基础施工过程中,因地质承载力达不到设计要求,经业主、专家等多次分析论证,他们再度决定新增承载桩36根,采用梯级开挖,边开挖、边防护的方法稳步推进,并以搭建施工平台、弃砟外运等方案,化繁为简,逐个破解了施工难题。

大体积混凝土浇筑配合比也是质量的关键,为此他们反复进行了实验与比对,精心寻找最佳配合比,向高性能混凝土耐久性问题发起了连续“冲锋”,做了大大小小的实验上百次,成功的剔选出大体积混凝土的配合比。为把混凝土内外温差控制在20摄氏度以内,项目部成立技术攻关组,采取导管降温、草袋保温、电脑控温等措施,特别是他们采用全新的计算机自动测量管理系统实时监控,并通过无线连接的方式,直接在电脑上显示实测数据,给监控提供方便的同时,也大大增加了数据的准确性和及时性。试验人员根据埋设的传感器传输来的数据进行整理、分析,通过在混凝土内部布置散热管,用循环水进行降温处理及控制混凝土入模温度、用双层草袋来保温等措施控制混凝土水化热温度及应力,通过这种内排外保的方式,成功解决了降低大体积混凝土水化热和混凝土开裂等问题;为保证拱座混凝土的浇筑质量,他们对两个拱座分十三层浇筑,每个基础的面积就有四个篮球场大小,厚度达到24米。一系列举措的有效实施,最终使拱座的强度达标且外观平整,内实外美的拱座稳稳地将这座世界名桥托起在云贵高原上。

精筑“擎天柱”:百米交界墩写神话

当人们看到一个个“蜘蛛侠”在数百米高空系着安全带高空作业,当拔地而起的“擎天柱”屹立在眼前,心中都无不为之赞叹和震撼。中国铁建十八局集团用“科技利剑”划出一道绚丽彩虹。

南盘江特大桥主跨的5、6号交界墩,分别高102米,如南盘江畔两座“擎天柱”。该两墩为双肢H型空心墩,墩底实心段12米,墩顶实心段4米,中间设有三道横梁。墩外侧横向变坡两次,52米以下为15:1,52米以上为25:1,纵向为直坡。桥面距水面高度为270米,地势险要,施工难度大;交界墩施工外膜采用LG-100型液压自爬模,模板加工高度4。65米,每次浇筑时下包10厘米,上悬5厘米,单次最大浇筑高度4。5米,最小浇筑高度2米。内模采用井筒式模板,塔吊提升,共分29次完成墩身浇筑。

5、6号交界墩作为核心受力部位,将承担上部动静荷载、水平方向荷载的重要作用,所以墩身的质量和强度是整个桥梁稳定性的决定性因素之一。为打造一流工程,从集团项目部到二公司项目部都高度重视,认真对待,在人力、物力、模板制安等方面做了大量的准备工作,确保高墩施工的整体美观和内在品质,同时在技术上也精益求精,突出重点,逐个击破难点,从钢筋的绑扎、焊接、模板的架设安装到混凝土的拌和、浇筑以及养护都严格遵守施工规范和技术标准;为防止表面开裂,在主筋外面3厘米处又增加了一层防裂钢筋网片,有效的保障了高墩的外观质量。

高空作业风险极大,为确保施工万无一失,他们加强高空作业安全风险源管理,大桥墩身采用液压自爬模模施工工艺,模板与墩身紧固连接,平台四周围护,作业人员身系安全带,身背工具袋,在爬梯的过程中每向上爬一个阶段,就重挂一次安全带,白班、夜班均有安全员把控,将隐患消灭在了萌芽状态。

为简化施工程序,节约资源,在高墩施工中采用永、临结合的方案,把部分扣锚点直接设置在高墩内部,进入程序化工序后,技术人员紧盯现场,在优化400多米混凝土布管线路后,每次浇筑混凝土工期缩短2天,并为后期的扣锚索张拉、扣锚点拆除提供了极大的便利。

“大力神”给力:4240吨劲性骨架跃大江

“工欲善其事,必先利其器”。南盘江特大桥属于客货共线桥梁,其承载力要比普通客运专线桥梁的承载力高40%左右。为“强筋健骨”,设计采用钢管劲性骨架结构,不仅有效增大桥梁的跨度,提升线路跨越南盘江的能力,还能增加铁路选线的自由度,节约投资。

指挥长杨继明介绍,所谓劲性骨架是指在大桥混凝土构筑物中添加钢管、型材组合结构以提高大桥施工过程受力性能。南盘江特大桥劲性骨架共约4240吨,总分39个吊装节段,单节长约12米,节段最重近130吨,施工工艺为钢管拱单节段整体从江边吊到180米的高空,再平移208米到桥墩拱脚标定位置,这在国内双线铁路桥施工中尚属首次采用。

建设云桂铁路,高质量、零缺陷是目标,严标准、明责任是手段。科学健全的体系,严格标准的管理,有效的运行机制保障,是十八局集团雕琢精品工程的“芯片组”。劲性骨架质量对全桥质量及使用寿命至关重要,为此,建设者首先严把材料关,从全国阳光招标,进行抽样“海选”,优中选优,精选优质钢材进场;像“绣花”一样,严格按照设计,精心施工。因桥址地处偏僻山区,钢管拱分段长途运输,加上拼装工地设在深峡悬崖峭壁上,拼装十分困难。建设者临危不惧,精心拼装,先片装,后卧拼,再立拼,采用吊垂球、水准仪、钢卷尺和全站仪等传统与现代化测量手段相结合,确保加工误差不超过3毫米;另外对纵焊缝、环焊缝采用CO2埋弧自动保护焊,100%超声波探伤及X光探伤,使焊缝质量优良率达99%以上;作业队每天24小时三班倒连续作战,持续开展热火朝天的劳动竞赛活动,最终提前40天完成加工和拼装任务,并确保劲性骨架结构整体线形控制在误差20毫米以内。

“千里眼”监测:8毫米误差写传奇

“高精度”是南盘江特大桥的“点晴”之笔,要求所有高程、水平误差几乎是零误差,是肉眼无法看出来的精准。“没有金钢钻不揽瓷器活”,建设者们以严谨的科学态度,对各个环节进行反复检算,利用先进的“千里眼”监测设备测量,确保“高精度”。

对于大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥来说,施工监控绝不是一件可有可免的事情,它直接关系到施工的质量和施工的成败。劲性骨架在施工过程中要经历悬臂——铰接——固接的体系转换过程,形成高次超静定体系。在有外包混凝土的钢管混凝土劲性骨架拱桥中,拱箱混凝土浇注使得主拱单元的单元数量、截面特性、截面材料成分都在不断的变化,应力和挠度也处于大幅位变化中,再加上施工荷载、几何非线性、材料非线性、环境温度、环境湿度、日照时间等的影响,任一因素都可能使得拱桥的施工朝着偏离预定目标的方向发展,而可能处于高应力水平的局部杆件又会危及结构的安全。因此,在施工现场建立一个预测-施工-观测-识别-反馈-调整的反复循环过程就显得格外重要。

钢管混凝土劲性骨架拱桥施工步骤多,主拱截面变化大,结构受力复杂。为保证施工过程中主拱结构的截面应力分布、挠度变化都处于安全合理的范围内,特别是确保桥梁建成后主拱结构的线形与内力(应力)符合设计要求,必须对主拱结构进行预测、模拟、监测、跟踪分析和控制,以确保桥梁的施工安全、顺利、快捷、优质地完成。项目部总工程师樊秋林介绍,为控制拼装过程中的精度,他们通过外力平衡法、无外力控制法,采取电子水准仪、徕卡TCRP1201全站仪观测,另外在南盘江两岸布置14个控制点,安装14个摄像头等“千里眼”进行跟踪监测,并在钢管拱上安装测试元件对结构内力变化进行严密监控。钢管拱劲性骨架吊装过程中严格按照监控监测单位的标高和轴线进行相关节段的控制。

拱肋悬臂端由于温度变化产生位移,为此他们在拱合龙前,进行48小时的温度影响观测。将测量数据绘制成能反映升温和降温过程的“温度一各桁片悬臂端位移”关系曲线,为拱肋合龙提供温度修正依据。在合龙前,对实际观测各桁片悬臂端位移及合龙段长度与温度的关系,仔细观察测量并记录数据,根据预定的合龙时间、预测的合龙温度,确定合龙段长度,裁切合龙段余量。对合龙口长度,现场采用钢尺对二片拱桁的上下弦杆件的合拢段长度分别精确量测,各根弦杆的四周均要量测,以便准确切割合龙段余量。

所有悬臂劲性骨架节段安装完成后,在拱轴线与设计值达到最佳吻合时进行合龙,最终水平合龙精度误差不到8毫米,堪称世界建桥史上的奇迹,钢管拱的合龙为后续管内混凝土压注、外包混凝土等工序施工提供了坚实的基础及操作平台,很大程度上降低了大桥施工过程中的安全隐患。

“铁道兵”军魂:提前节点40天展风采

“逢山开路,遇水架桥,铁道兵前无险阻;风餐露宿,沐雨栉风,铁道兵前无困难。”在云桂铁路,十八局集团人发扬特别能战斗、特别能吃苦、特别能奉献的“铁道兵”精神,不论晴雨、不分昼夜地战斗在南盘江上。

该桥处于云贵崇山峻岭之中,上场伊始,大小临建工程无场地,通讯没有信号,没有专用电线路,这一切给施工带来极大困难。他们稳扎稳打,步步为营,经艰苦奋战,挖方填谷劈场地,首先破解水、电、通讯、住宿等“挡路虎”:先后修建施工便道达25多公里,建起5万平方米的营地和临建设施,架设起35公里专用输电线路,铺设10多公里水管线路,在南盘江上搭设200长的栈桥,在山顶安装起了移动基站信号塔,为展开施工铺平了道路。

每一个节点,就是一道作战命令。十八局集团人咬住节点目标,“庖丁解牛”倒排工期,抓工序衔接,抓作业流程,将时间纵向细化到每一道工序,横向细化到每一个作业段。广大参战员工做到“五加二、白加黑、晴加雨”连轴转,加班加点无私奉献,争分夺秒顽强奋战,巨大的热情、冲天的干劲使得施工记录不断刷新。

中国铁建十八局集团二公司总工程师兼南盘江项目经理于长彬介绍,大桥钢管拱吊装大桥钢管拱吊装受大雾、大风、大雨等影响大,一旦遇到这些情况都必须停工,每年一进入11月,山区就开始起雾,还有大风,这种情况一直到次年的4月,扳指头一算,全年有效工期仅6个月。为降低施工风险,必须抢在今年11份之前合龙钢管拱。

云贵高原时而大风时而大雾时而暴雨时而泥石流,恶劣的自然环境,给现场施工组织带来极大困难。面对工期紧、任务重等不利因素,项目部在南盘江两岸开展了以“比进度、比安全、比质量、比现场管理、创优质工程”为主题的“四比一创”劳动竞赛活动。“火车跑得快,全凭车头带”,项目部指挥长杨继明、党工委书记矣成辉、总工程师樊秋林、二公司南盘江特大桥项目经理于长彬、党工委书记赵克欣、总工程师贺常松等人身先士卒,分别在两岸轮流值班,天天下现场,事事为着一线转,在人员机械调配上向现场倾斜;倒排工期时间,以小时为单位安排工序;在确保进度的同时,对安全、质量、现场文明施工实行严格考核,在经济杠杆的作用下,员工的积极性得到充分、有效调动,一线施工人员加班加点干,使竞赛变为竞争,使“你要我干”变成我要干,你追我赶不相让,争先创优比比看,工程进度不断刷新,喜人局面连连呈现,竞赛高潮一浪高过一浪。温情管理更能激发激情创造。项目部、分部针对环境艰苦、人员流动性大的特点,建起了职工夜校、医务室、文化室等文娱活动场所,在改善员工生活质量上下功夫,及时与员工沟通,思想工作先行,补充相应的管理人员和现场作业人员,保持施工现场技术管理、作业人员满足施工所需;工地周边是少数民族地区,他们充分依靠当地政府化解矛盾,先后为当地希望小学捐书捐物,为少数民族硬化道路,在枯水季节,利用自有设备为附近村民抗旱救灾等等,以实际行动播撒社会文明,担负起央企的社会责任,从而也换得了施工环境的和谐稳定,使大桥钢管拱提前40天合龙。一批大桥施工科技成果应运而生:拱座大体积砼防裂缝施工技术、劲性骨架斜拉扣挂悬臂拼装技术、缆索吊系统的架设与安全运行技术、扣锚索系统施工与过程索力控制技术等荣获集团公司、中国铁建科技进步奖。

战旗猎猎,机声隆隆。为了早日建成云桂铁路,让云南高原插上经济腾飞的翅膀,十八局集团等参建队伍在高山深壑忙碌着,鏖战着,谱写了一曲雄壮的铁路建设之歌。拼搏为帆和为风,乘势奋进续辉煌,不久将来,这里终将天堑变通途……

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