中鐵大道干溝大橋創建國優工程成果介紹

張金志

（龍里縣建筑工程質量生產安全技術中心，貴州 龍里 551200）

0 引言

近年來，龍里縣建筑工程數量逐年增多，優質工程的創建越來越受到人們的重視。據統計，“十三五”期間，龍里縣申報并獲得貴州省安全文明施工樣板工地表彰項目 18 個、優質質量結構工程杯競賽獎表彰項目 8 個、獲得貴州省“黃果樹杯”優質工程獎表彰項目 1 個。特別是 2018 年以來，成功申報并獲得了國家優質工程獎表彰項目 2 個，開創了龍里縣工程項目創優新記錄，具有重要的里程碑意義。中鐵貴州國際生態城中鐵大道干溝大橋工程榮獲了 2018～2019 年度第一批國家優質工程獎，工程項目在開工伊始，就確定了明確的創優目標，施工過程采取了一系列保障措施，最終實現了國家優質工程創建目標。

1 工程概況

中鐵大道干溝大橋設計為雙向四車道，行車速度為 60 km/h 的市政道路，位于中鐵貴州國際生態城內，中鐵大道是生態城內城市基礎設施道路建設的重點工程，干溝大橋是中鐵大道全線控制性工程。橋梁全長 285 m（97.5 m+97.5 m+3×30 m），共計 6 個墩臺，其中主橋為中央索面獨塔矮塔式雙面斜拉橋，橋長 195 m，引橋為等高度預應力混凝土連續箱梁，橋長 90 m。干溝大橋 2# 主塔總高 137 m，下塔柱墩高 87 m，墩身下部采用矩形承臺，墩身上部支點處梁高 9 m，上塔柱高 41 m。下塔柱與上塔柱截面通過橢圓實心、橢圓空心、橢圓空心花瓣和橢圓實心花瓣等截面形式不斷漸變，最終呈現“蘆笙”造型，為全國首創［1，2］（見圖 1）。

圖1 干溝大橋全景圖

2 創優目標

工程質量目標：貴州省優質結構工程競賽獎、貴州省“黃果樹杯”優質工程獎、國家優質工程獎。

安全文明施工目標：貴州省安全文明施工樣板工地。

質量管理目標：貴州省優秀 QC 小組。

科技創新目標：申報貴州省科學技術進步獎、貴州省施工工法、國家專利。

3 工程施工特點

3.1 主塔墩身設計新穎

干溝大橋橫跨 V 型巫山大峽谷，為國家 4A 級景區，谷底無水，為避免橋梁施工時對峽谷植被的破壞，將主墩基礎設于谷底，同時結合實際考慮景區景觀效果及當地民族區域特色，最終采用“蘆笙”樂器造型的獨塔矮塔斜拉橋設計方案（見圖 2）。

圖2 大橋“蘆笙”造型近景圖

3.2 高墩異形結構模板施工

主塔墩基礎采用 9 根 2.5 m 直徑鉆孔灌注樁，樁基礎橫向、縱向各 3 排，矩形承臺平面尺寸為 14.5 m×14.5 m，承臺厚 5 m。墩身下段 2～55 m 范圍為橢圓空心墩，墩身中間段 55～65 m 范圍為漸變段，漸變段為橢圓形截面漸變至橢圓花瓣形截面，墩身上段 65～87 m 范圍為橢圓花瓣形薄壁空心墩，上塔柱為橢圓實心花瓣截面，上塔柱頂端為“蘆笙”造型，為施工帶來了不小技術難度。為此，該工程設計加工橢圓花瓣形模板，首次采用從橢圓形模板漸變至橢圓花瓣形的異形截面鋼模板（見圖 3、圖 4）。相關施工技術申報獲得了實用新型專利：《一種可移動循環使用模板背肋裝置》。

圖3 主塔墩身異形結構局部圖

圖4 橢圓花瓣形截面施工圖

3.3 高墩環向大懸臂 0 號塊施工

干溝大橋主梁 0 號塊為四面環向大懸臂狀態，柱墩高 87 m，墩頂尺寸為 6.6 m（橫向）×7.8 m（縱向），支點梁高 9 m，長 14 m，寬 25 m。縱向最大懸臂長 3.1 m，橫向最大懸臂長 9.2 m。0 號塊混凝土澆筑量為 1 207 m3，四周懸空混凝澆筑量為 810 m3。0 號塊截面為單箱三室斜腹板箱梁，箱梁梁高從 9 m 漸變至 3 m，底板寬度從 10 m 漸變至 15.77 m，頂板寬 25 m，翼緣板寬 3.5 m。與同類型橋梁 0 號塊施工相比，施工安全風險系數高、技術難度大。工程設計采用了一種多層井字形組合輻射狀的三角形托架布置方式，有效地解決了 0 號塊箱梁斜腹板四周懸臂澆筑的難題（見圖 5、圖 6）。相關施工技術申報獲得了國家發明專利《一種多層井字形輻射狀 0# 塊托架結構》。

圖5 大橋 0 號段托架安裝圖

圖6 大橋 0 號段施工圖

3.4 塔吊電梯一體化連接運行

在常見的施工中，都是將起重塔吊與施工電梯分開在不同的部位安裝使用。由于干溝大橋高墩異形結構設計受力特點及基于施工質量安全生產方面的考慮，不允許在 0 號塊箱梁底板和斜腹板上預留施工洞口，導致塔吊和電梯必須在距離墩身表面 7 m 以外安裝，這給塔吊和電梯安裝及使用帶來了極大困難和安全隱患，若采用傳統的安裝模式，無法滿足安全使用要求。因此，該項目研究采用了塔吊電梯一體化連接運行設計方案，采用電梯三鏈桿超長附著和四桿兩面多鉸的電梯附著將塔吊與電梯連接成為一體化運行，有效規避了在墩身安裝大量預埋件和在 0 號段箱梁結構上開孔的缺陷［3］。該施工技術申報獲得了國家發明專利：《一種施工電梯附著與塔吊的連接裝置》。

3.5 寬箱梁掛籃施工

干溝大橋掛籃采用 4 榀主桁架的菱形掛籃，掛籃較寬且重量達 150 t。若采用傳統的掛籃后錨方式，在提高掛籃空載工況的行走速度和保證掛籃的安全行走方面難度較大，且掛籃使用存在較大的安全風險，如何保證大橋寬箱梁懸臂施工的安全是該項目的重點之一。項目通過研究設計采用空腹式掛籃軌道和內外反扣輪構成掛籃自平衡反扣后錨固體系、上下可調及垂直懸空內外反扣行走防御和可拆卸式內模骨架，有效解決了箱梁頂板寬、腹板為斜腹板和中隔墻為實心截面的技術難題，降低了掛籃空載前移時的安全風險，提高了施工效益［4］。相關施工技術申報獲得了國家發明專利 1 項：《一種組合式內膜骨架結構》，獲得實用新型專利 2 項：《一種掛籃自平衡反扣輪結構》《一種掛籃空腹式行走軌道結構》。

4 工程獲獎及科研成果情況

中鐵貴州國際生態城中鐵大道干溝大橋工程先后獲得中國中鐵節能減排標準化工地、貴州省“安康杯”優勝單位、全國“安康杯”優勝班組等榮譽。《提高掛籃行走速度研究》獲得貴州省優秀 QC 成果、《提高橋梁鋼筋工程施工質量》獲中國中鐵優秀 QC 成果。獲得國家發明專利 5 項、國家實用新型專利 7 項。

《“蘆笙”造型塔墩高墩矮塔斜拉橋建造關鍵技術研究》科研課題成果獲得貴州省科學技術進步三等獎、中國施工企業管理協會科學技術進步二等獎。

《反力架預壓掛籃施工工法》《高墩環向大懸臂 0# 塊托架施工工法》《可調分離式背肋模板施工工法》《空腹式軌道及自平衡反扣輪掛籃行走施工工法》《斜拉橋混凝土箱梁可拆卸式內模骨架施工工法》《頂推鎖定一體化勁性骨架合龍段施工工法》《可移動式高墩薄壁空心墩內操作平臺施工工法》《跨越式貝雷梁輔助邊跨合龍段合龍施工工法》《滿堂支架錯位搭設施工工法》等 9 項工法獲貴州省省級工法《上下可調及內外懸空反扣式掛籃行走防御施工工法》及《預應力鋼絞線雙頂退錨施工工法》獲得中國公路建設行業協會公路工程工法。

項目榮獲了貴州省優秀工程勘察設計一等獎、貴州省安全文明施工樣板工地、貴州省優質結構工程競賽獎、貴州省“黃果樹杯”優質工程獎，最終獲得了 2018～2019 年度第一批國家優質工程獎表彰，且該項目是龍里縣第一個獲得國家優質工程獎表彰的項目。

5 社會經濟效益

5.1 社會效益

中鐵大道干溝大橋是中鐵貴州國際生態城內一座造型新穎、別具匠心的獨塔矮塔斜拉橋，是貴州省內市政橋梁工程領域中第一個獲得國家優質工程獎表彰的項目。干溝大橋作為中鐵大道的關鍵控制性工程，大橋的建成完善了生態城內的交通路網，為生態城到貴陽龍洞堡國際機場打通了更便捷的通道，成為推動生態城與省會貴陽市綜合發展的堅實紐帶。同時，“蘆笙”造型的干溝大橋彰顯了當地少數民族文化特色，獨具造型的大橋與巫山大峽谷 4A 級國家景區交相呼應，為龍里縣增添了一道靚麗的風景。

5.2 經濟效益

項目部立項《“蘆笙”造型塔墩高墩矮塔斜拉橋建造關鍵技術研究》科研課題，在技術方面進行了大量的創新，確定研究路線和研究計劃，研究成果有效解決了干溝大橋 0 號塊四面大懸臂、塔吊及施工電梯安裝、掛籃預壓和行走安全、合攏段合龍、斜拉索施工及邊跨現澆段施工配重等難題，為企業和項目取得了良好的經濟效益，節省施工費用、管理費、材料費及機械設備租賃費大約 747 萬元，其研究成果也可供類似橋梁工程建設借鑒與應用。

6 結語

干溝大橋的建成為龍里縣，乃至貴州省增加了一座獨具特色的精品工程。大橋從工程開工就制定了《中鐵大道干溝大橋工程質量創優規劃》，明確了創建貴州省“黃果樹杯”優質工程獎、國家優質工程獎的創優目標。項目嚴把工程質量、安全生產關，在工程前期做到了有目標、有措施，建設過程中不斷攻克施工技術難題，為創建國優工程奠定了堅實基礎，所得研究成果及施工經驗可為類似橋梁建設提供借鑒。