一桥牵南北,江苏更添“铁”担当

2021-03-04 329 0

  2020年12月11日,江苏连镇铁路淮镇段正式通车,标志着扬州全域迈入“高铁时代”,推动了扬州市深度融入长三角、宁镇扬区域一体化发展。
  作为连镇铁路的关键纽带,由二航局承建的中国首座公铁两用悬索桥——五峰山大桥功不可没,它在推动铁路沿线迈入高铁时代的同时,还将镇江市丹徒区与镇江新区紧紧相连,让两地不再因长江天险而遥遥相望。
  连镇铁路,北起苏北连云港市,沿宁连高速引入淮安市,与京杭运河、京沪高速公路并行,向南经扬州市,跨长江后止于镇江市,全长304.5公里。其中,五峰山大桥作为连镇铁路和京沪高速公路南延的关键节点,总长6409米,其中主跨为1092米,采用双塔单跨悬吊钢桁梁悬索结构,是世界首座高速铁路悬索桥,也是世界上运行速度最快、运行荷载最大的公铁两用悬索桥。二航局承建大桥北主塔、北锚碇、北岸引桥、扬州南站站场及部分路基土方填筑等。
  万吨“重器”拽起千米长桥
  刚开始接触项目时,就有人直呼:不可能。悬索桥常见,但跑高铁的悬索桥不常见,五峰山大桥这样主跨千米级的公铁两用悬索桥更是前所未有。
  项目常务副经理汪成龙则对大桥建成信心满满,“中国建桥技术历经数十年发展,我相信我们有能力填补桥梁施工领域的空白。”
  五峰山大桥北锚碇施工是必须攻克的重要难题。整座桥需使用169万立方米混凝土,9.5万吨钢筋,近10万吨钢结构构件以及3.3万吨主缆高强钢丝。为了吊动这样的巨型工程,主缆采用最新研制的1.3米直径的主缆,由352根索股组成,每根索股包含127条5.5毫米级1860兆帕高强平行钢丝,每根主缆荷载高达9万吨,足以吊起1.5艘满载的“辽宁号”航空母舰,是目前全世界最粗的主缆,也是世界最强韧的主缆。有了最粗的主缆只是有了能拉起整座桥面的绳子,而提供拉力的核心则是深埋于地下的锚碇。
  “锚碇是大桥最重要的受力结构之一,我们建设的北锚碇沉井长100.7米、宽72.1米、高56米,面积相当于一个足球场,为世界已建成最大陆地沉井。”汪成龙说:“北锚碇建成后总重量达133万吨,相当于186座法国巴黎埃菲尔铁塔重量,体积相当于13艘世界上吨位最重的‘尼米兹’级核动力航空母舰满载排水量之和。要想建造出如此巨大的陆地沉井,其难度可想而知。”
  此外,大桥北岸地质以粉砂、细粉砂、粉质粘土为主,没有坚实的岩石基础固定沉井。加上临近长江,水文条件复杂,若按照传统“大锅底”开挖下沉工艺,沉井有开裂风险。同时,紧邻沉井200米处,过江高压电缆和居民房屋错落,对施工也提出了更苛刻的要求。
  为尽快拿出令业主满意的施工方案,技术团队参考了马鞍山大桥、南京四桥、泰州大桥等多座桥梁的施工经验,对国内外相关资料和工程展开了为期两个月的调研。
  2016年6月,沉井钢壳开展首次下沉试验,虽然试验很成功,但下沉的进度非常缓慢,对工期影响很大。“一定要继续研究,把问题的根挖出来。”汪成龙说。
  为了找到下沉进度缓慢的原因,汪成龙带领质检、技术部门及架子队人员爬进井孔,了解整个过程。沉井钢壳里面密不透风,机器施工震动的声音在耳边轰鸣,异常刺耳。二十分钟后,检查完毕,一出井孔,汪成龙就召集所有技术人员开会,结合拍摄的内部视频分析原因,发现原有取土下沉的方式效率不高。
  “能不能使用‘切块’的形式,对取土进行量化?”项目一分部生产副经理王通提出想法,得到了大家的赞同。
  试验随即展开。最初建设者们很谨慎,只在一个隔舱里开挖了2米左右。在开出的十字槽里,各个井孔在相同时间内等量取土,采用从中间井孔向四周扩散的工艺进行取土。新工艺的使用,不仅提升了取土效率,还保证了沉井的平稳下沉,防止了局部吸空造成翻砂涌砂现象。
  “方法很好,但速度不够,我们加宽十字开槽。”根据多年的经验,汪成龙对新工艺充满信心,要求根据现场需要适当调整开槽的宽度。从最初的2米、3米,一直到开槽最大宽度7米,下沉不仅平稳安全,下沉速度也更快了,这项工艺也填补了国内沉井取土的技术空白。
  百米高塔屹立滚滚长江
  北主塔是唯一需要在水中作业的主塔。百米高台起于垒土,200多米高的主塔更是如此。施工之初,项目部就集中权威技术专家,经多次研究讨论,为北主塔“量身定制”了先围堰、后平台的基础施工方案。主墩钢围堰采用哑铃型结构,长101.1米,宽44.3米,高30米,重3000多吨。要想将它稳稳“扎根”在长江里,就要克服围堰尺寸大、入泥深、地质不均匀等难题,实施起来并不容易。
  为确保主塔按时完工,项目团队采取了一系列创新工艺与改进措施。钻孔前先进行地质补充勘探,探明岩层情况,再根据岩层强度选用当时国内最先进的气举反循环钻机,并配备2台130吨龙门吊、2台250吨塔吊、300吨全旋转浮吊作为主要起重设备,极大地提高了施工效率。
  2015年12月的江岸,夜间气温低至零下9度。每天天还未亮,施工人员就登上打桩船,系扣、抛锚,为钢护筒下沉做好准备。在刺骨寒风中,他们喘着粗气进行沉桩施工,“冬天是枯水期,必须赶早完成沉桩,好为下一步工序铺平道路。”汪成龙说。次年7月,钻孔桩所有工序圆满完成,经检测,质量全部达到1类桩的标准,为后期施工作了良好的铺垫。
  此外,3000多吨的钢围堰,其运输、吊装和下沉均考验着建桥队伍的水平。加上桥址区航道狭窄,在下游100米处两条电缆跨江而过,净空高度仅50米,一旦起重船发生溜锚,碰撞线缆,后果不堪设想。
  面对众多难题,建设团队决定根据地质水文情况,提出了“以桩挂堰”的思路,即在钢围堰内部插打74根直径3.3米的钢护筒,基本覆盖所有桩基。在此基础上,现场投入30余台套船机、利用2台1200吨浮吊,成功吊起安装首节1600吨围堰。并将钢围堰牢牢“挂”在钢护筒桩上,继而形成大型的、稳固的施工平台。
  2016年12月,北塔主墩钢围堰施工进入最后一道工序——封底,此时距离计划完成时间已不足一个月,如何在极短的时间完成清淤、封底,是个巨大的挑战。通常封底前需将围堰内附着杂物水下清理、吸出,需5个潜水员花20天时间完成,然而这无法满足工期,且成本过高。
  怎么办?经过多方考量,项目总工钟永新提出,可以像洗车一样,采用一种钢护筒水下环向清洗装置,对围堰壁进行高压水流冲洗。经过实践,仅用两天,工人便完成了围堰内附物的清理,效率提高了近10倍。
  此外,封底质量是承台建设的重点之一,也是施工中的一块“硬骨头”。据了解,长江上的围堰封底漏水概率很高,但汪成龙不信这个邪。围绕如何做到滴水不漏,技术骨干对方案展开了讨论。
  “封底之前铺钢丝网,担心无法抵制江水冲击;封底之前用钢板加铺一层,担心钢度过硬,无法贴合基地,浇筑混凝土时容易翘板……”数次讨论过后,思路渐渐明晰。汪成龙随即提出了进行二次封底的方案,即先将河床固化,再用封底混凝土浇筑。这一方法,巧妙地避开了上述的两难“困境”,不仅易于操作,质量也能有效控制。
  最终主塔墩围堰采用“二次”封底法,设计封底厚度6米,总方量12000立方米,基底为粉砂层。为保障封底混凝土质量,项目部在其下方增设了1到2米的混凝土调平层,总方量3000立方米,有效防止了常规封底时出现夹砂裹泥等通病,达到滴水不漏的效果,为后期主塔的耸立打下了坚实的基础。

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