文 蜀道高速公路集團有限公司古(藺)至金(沙)高速公路ZCB1-1標段項目經理部 廖悅 圖 四川蜀道高速公路集團有限公司古金高速ZCB1-1標段項目經理部 王繩
作為四川瀘州經古藺至金沙高速公路(古藺至川黔界)的重要控制性工程,由蜀道集團旗下蜀道高速集團投資、四川路橋承建的水落河特大橋,采用上承式鋼筋混凝土懸臂澆筑,跨徑335米,目前已進入主拱拱圈掛籃懸臂現澆施工階段。項目建成后,將成為世界最大跨徑懸澆拱橋,在橋梁發展史上具有里程碑意義。其首創的數字化智能橋梁建設、管理、施工作業體系,既可為大跨度混凝土拱橋的設計提供參考,也可為山區寬幅薄壁箱型拱橋的懸臂施工提供技術經驗。

水落河特大橋建成效果圖
4月10日上午,古金高速水落河特大橋兩岸施工現場一派忙碌景象。正在施工的點位是大橋掛籃懸臂現澆拱圈起點位置,隨著高強度混凝土注入拱圈節段模內,標志著水落河特大橋主拱進入了拱圈掛籃懸臂現澆施工階段。
作為世界最大跨徑的懸澆拱橋,水落河特大橋主橋橋面采用跨徑11米×31.75米的預制“I”形“預應力混凝土梁+‘波折鋼板-現澆混凝土’”組合橋面板。古藺岸引橋采用9米×40米跨徑預應力混凝土簡支T梁,金沙岸引橋采用25米×40米(左幅)、24米×40米(右幅)跨徑預應力混凝土簡支T梁。橋梁左幅全長1721米,右幅全長1681米,橋面寬33.5米,采用雙向六車道高速公路標準建設,設計行車時速100公里。主橋主拱采用等截面懸鏈線無鉸拱,計算跨徑335米,矢跨比1∶4.1,拱軸系數1.8。拱上構造由混凝土立柱、蓋梁組成拱上排架,主橋橋面梁采用31.75米的“跨徑鋼+混凝土”組合梁。拱座橫橋向總寬36米,左右幅分開設置,中間設2厘米沉降縫。古藺岸拱座順橋向長21米,金沙岸拱座順橋向長18.7米。由于橋區山勢陡峭,兩岸堤壩近乎垂直,橋面至谷底高差達到了250米,施工難度巨大。
建設過程中,項目參建各方不斷優化施工方案,先后攻克地質溶洞、巖石裂隙發育、超大體積鋼纖維混凝土溫度控制、施工場地受限等問題。
水落河特大橋橋位地質復雜,存在灰巖、熔巖、滑坡、裂縫等多種不良因素,施工安全風險高。對此,項目部提前做好危大工程施工的專項施工方案編制和安全技術交底,在對地質條件進行了全方位安全風險評估后施以有效處治。針對灰巖巖層易出現溶洞等巖溶發育問題,鉆孔檢驗基坑,發現溶洞后采用砂漿注漿處治;針對滑坡體及時施作抗滑樁,并監控邊坡,確保穩定;針對巖石裂隙發育區域采用墊墩錨桿、掛網噴混凝土等措施防護邊坡,并加強變形監測。
水落河特大橋拱座混凝土澆筑是整體施工過程中極為重要的一環,把控難度極大,拱座澆筑質量會直接影響到橋身整體質量。在澆筑質量把控過程中,主要存在兩大問題:一是拱座混凝土采用C50鋼纖維混凝土,方量與設計強度等級高;二是拱座混凝土施工處于夏季高溫期,澆筑質量控制難度較大。對此,項目部從原材料質量控制、生產質量控制、施工質量控制、澆筑溫度控制、工序流程控制、澆筑間歇期控制、養護控制七個方面進行工作專項研討與預案部署,有效地保證了混凝土澆筑質量。
水落河特大橋地理位置偏遠,橋址處山勢險峻,導致施工場地受限。建設團隊多次組織討論研究,對施工便道及拱座開挖平臺進行合理規劃,并科學嚴謹地安排施工組織與工期計劃,從根本上解決了場地受限問題。
在水落河特大橋施工過程中,項目部在堅持“安全至上”的前提下,尤為注重加強科研創新,推動項目提質增速。
采用C80高韌性低收縮鋼纖維混凝土,既保留了新拌混凝土優異的工作性能,又大大增加了抗裂性、柔韌性、抗滲性等各項性能,使之更能符合新型建筑材料的要求,有效降低了薄壁箱型拱肋易開裂的風險,提高了拱肋結構的拱箱混凝土抗拉性能。
為探索輕型化懸澆拱橋掛籃開發技術,水落河特大橋采用新研發的桁架式掛籃,通過全液壓行走系統實現掛籃兩側的同步行走,保證掛籃行走平穩;掛籃外模采用液壓系統安拆模板,掛籃內模采用桁架式液壓模板系統,兩者相輔相成以實現內模行走,便于模板安拆。同時建立掛籃施工安全監測系統,通過實時監測掛籃特殊構件的受力和位移情況,做到“數據可視化、風險自動預警”,保證懸澆掛籃安全施工的同時,實現掛籃結構監測結果及時傳輸、數據可視化和風險自動預警,確保現場管理人員能夠實時掌控掛籃的安全狀況,提升掛籃施工安全管理水平。

水落河特大橋古藺岸施工現場全貌

水落河特大橋金沙岸施工現場全貌
拱箱鋼筋采用“分段制作、分片吊裝、分塊組拼”的安裝方式,通過專用胎架制作鋼筋、輕型纜索系統吊裝鋼筋、特殊擠壓式套筒連接鋼筋,縮短了鋼筋綁扎時間,提高了超長節段、大斷面拱箱鋼筋骨架施工的效率,進而實現了拱箱鋼筋骨架裝配化、精細化施工。

水落河特大橋古藺岸交界墩
古金高速以水落河特大橋智能建造為目標,以大數據、云計算、橋梁結構多尺度仿真、物聯網、自動化控制(監測)等為技術手段,通過自動化、智能化橋梁建設和監控裝備與數字化、智能化建造系統平臺(軟件)相結合,逐步實現橋梁施工作業少人化,全面提升蜀道集團山區橋梁工程建設質量、施工效率與安全水平,實現環境智能感知、自動化施工作業、智能規劃協同、質量自動控制等典型應用,并最終形成可復制、可推廣的橋梁智能建造基地。根據智能建造示范基地申報的基本要求,水落河特大橋智能建造從四個方面進行規劃。
主要包括復雜地質邊坡智能化監測、氣象環境智能化預警、機械設備調度系統等。通過搭建邊坡監測平臺,對水落河特大橋拱座基坑邊坡埋設信號采集器、編碼器,輔以智慧監測云網平臺和短信預警系統,達到對邊坡位移和沉降實時監測預警的目的,確保施工安全。通過氣象觀測元件和氣象監測云網平臺連接,輔以當地氣象站實時信息,達到實時觀測現場氣象條件的目的,為現場施工提供準確依據。通過施工現場機械設備的數字化調度系統,在機械設備上安裝數字化定位傳感器、設備工作狀態采集儀、調度指令顯示裝置等智能化設備,數據經無線技術傳輸(如GPS遠程傳輸),最終由集成系統完成對施工現場各類機械設備的調度和管理。
水落河特大橋采用纜索吊裝集中智能控制系統提高纜索吊裝施工過程中的安全性能。現場各種數據(如吊重、風速、吊具高度位置、塔頂偏位等)集中顯示在操作室內的顯示屏上,并可通過云服務器傳至管理人員手中,幫助其實時查看現場情況,實現人與物聯。一旦現場出現偏差,系統能夠及時預警,降低各種施工風險。
扣索索力智能監測系統分為采集層、傳輸層、分析層。按照索力監測系統方案,通過在線監測,可實現索力實施預警,以保證施工過程的安全。
建立混凝土數字化平臺,可實現澆筑申請、聯網監控、生產報警、力學試驗監控、強度報警、材料消耗量六大功能,還可將拌和站生產線及自動預警等各項數據實時傳輸至云網平臺處理。通過云網平臺,相關人員不僅可直接調出并查看數據,還能通過App以短信、語音等方式通知現場相關責任人,實現混凝土澆筑全過程監控。
項目方以建設低成本、全天候山區智慧梁場為依托,以“專業化、標準化、數字化、精細化”作為建設理念,以現代化生產車間標準配置,智能化、工廠式流水線預制梁場,全方位工廠化管理等方式解決了工期緊、施工場地受限等問題,提高了施工效率。
水落河特大橋作為古金高速的重點控制性工程,其創建智能建造示范基地的指導性意義在于,聚焦施工一線生產活動,實現信息化技術與生產過程深度融合;保證數據實時獲取和共享,提高現場基于數據的協同工作能力;追求數據的分析與預測能力,提高管理部門和監管部門智能化決策和過程預測能力;集成應用軟硬件技術,滿足施工現場復雜多變的需求和環境,保證信息化系統的有效性和可行性;縮短工期、節約工程成本。

水落河特大橋古藺岸施工現場