近日,由中铁四局一公司承建位于河南省“黄河三峡”区域内的济(源)新(安)高速公路黄河大桥猫道成功架设。新华网对施工过程进行现场直播,累计吸引了36万人次观看。这是世界首座独塔地锚式回转缆悬索桥,该桥具备“独塔”“地锚”“回转缆”“悬索”4大“黑科技”,填补了中铁四局在该桥型建造领域的技术空白。
济新高速公路是河南省“13445工程”重点建设项目之一,全长47.96公里。中铁四局一公司承建的济新高速公路1标全长19.44公里,主要承担路基、桥梁、涵洞、隧道和济新黄河大桥施工任务。
独塔高耸“入云端” 依山而立瞰大江
作为济新高速全线的控制性工程,济新黄河大桥在设计之初,提出了拱桥、斜拉桥、悬索斜拉协作桥、悬索桥等多种桥型方案,最终创新性地提出独塔地锚式回转缆悬索桥的设计方案。
独塔的设计,充分利用现有的山势地形条件,缩小了施工作业面,降低了对环境的破坏。相当于一个人一手牵着南岸,一手拽着北岸,实现了力学上的完美平衡。“这样的设计既新颖独特,又兼具美感,但归根结底还是源于我们的技术自信。”大桥项目负责人帅勇兴奋地说。
该桥塔位于黄河南岸新安侧,为钢筋混凝土门型框架结构,塔柱高度109米,下设18根直径3米嵌岩桩,顶部设一道上横梁,跨度31.9米,耸立在黛眉山腰处,依山而建,穿云而出,俯瞰黄河,蔚为壮观。
巨型锚碇“千斤坠” 力拔桥体护青山
“济新黄河桥是黄河生态的一部分,要将‘绿水青山就是金山银山’的理念贯彻到行动中去,决不能走先污染、后治理的老路”,项目党支部书记杨艳波曾在党员大会上说。
大桥下方紧临黄河小浪底水库,库区水下地面年冲淤深度达50米,采用传统的下沉式围堰桥墩施工已较为困难;且为保证高水位条件下黄河正常行洪的特殊要求,更是给工程建设带来前所未有的挑战。
为实现工程建设与环境保护的有效平衡,中铁四局的技术团队经过反复论证、研究,最终敲定“单跨式”跨越库区的建设方案,两岸均直接与重力锚连接,用以支撑桥体稳固。济源岸北锚碇为覆表式重力锚,占地2767.5平方米,最大高度37.31米,混凝土总量为7.31万立方米,重约17万吨。“单跨式”的设计方案,实现了桥体与水体的零接触,最大程度减少了对黄河生态的影响。
与此同时,两岸崖壁为王屋山-黛眉山国家地质遗迹保护区,崖壁近乎直立,土石方填挖过度将会对当地地质环境造成不可逆的损害。因此,大桥采用覆表式锚碇,最大程度减少土石方开挖,实现锚碇与岩体融为一体,与周边环境充分协调;锚碇开挖过程中产生的废弃渣土由装载车运输至景区外固定弃渣场存放,并运用无人机航拍、监控摄像等高科技手段实时监控废渣、废水、废气排放情况,有效实现黄河三峡环境的保护,筑牢生态屏障。
黄河两岸“一线牵” 主缆旋绕复回转
站在大桥一侧,放眼望去,可以看到一根主缆从南岸锚碇始发,绕过北岸锚碇后返回并锚固于始发岸锚碇,相当于“一根钢丝”串联了黄河两岸。
“这根‘钢丝’可不是一般的钢丝,它是由121股、每股127丝高强度平行镀锌铝合金钢丝组成,直径72.55厘米,长度约1613 米,重量约4500吨。”大桥技术负责人李波介绍。
为达到主缆回转的设计要求,项目部研发双向压紧的编排方式,构建回转缆多装置约束体系,避免施工安装过程中索股的扭曲,保证回转主缆的受力安全和变形协调,得到国内桥梁专家团队的高度认可。同时,首次在悬索桥中应用钢丝绳阻尼支座等新型减震产品,安全耐久易维护,能够有效限制梁体变位。
架设空中“生命线” 天堑通途应无恙
猫道是悬索桥上部结构施工中使用的临时便道和施工平台,因其狭长,俗称“猫道”。作为悬索桥上部构造施工最重要的高空作业通道和临时作业场地,大桥索股牵引、调整、主缆紧固、索夹及吊索安装、钢桁梁吊装等施工作业都将在猫道上完成。猫道结构的稳定性和耐久性,关系到整个上部构造施工的安全质量,被称为悬索桥的“空中生命线”。
“如果说主缆施工是串钢丝,那么猫道施工就是在钢丝上跳舞。”李波说。
为确保猫道结构的抗风稳定性,济新黄河大桥的猫道设计采用了二跨连续的“无抗风缆”猫道系统。此外,大跨度和持续高空作业环境对施工安全构成极大挑战。项目部结合施工实际,针对高空坠落、猫道失稳等安全风险提前开展安全交底和演练,确保施工过程安全可控。
项目建成后,将进一步完善河南省高速路网结构,增强郑州都市圈、洛阳副中心城市辐射能力,缩短黄河两岸各城市间的时空距离,带动沿线旅游经济发展,对改善民生,统筹城乡和区域建设,助推乡村振兴,推动黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义。
吴义勇 黄伟 王晓一