9月26日,中铁四局五公司承建、采用转体法施工的世界最大吨位非对称曲线转体斜拉桥——九江快速路跨庐山站转体斜拉桥实现“华丽转身”,分别重4.14万吨、4.76万吨的53号墩、54号墩T构同时完成顺时针转体,刷新世界同类桥梁建造纪录。
大道如虹 畅通未来长路
2019年7月,九江快速路一期工程开工,线路全长15.1公里,至2022年12月底总工程量完成97%,却在途经庐山站的过程中“卡住脖子”。九江快速路跨庐山站转体斜拉桥上跨昌九城际、京九铁路、武九铁路、武九客专、京港高铁及其联络线等共计14股铁路线路,成为制约九江中心城区首条快速路贯通的“咽喉工程”。
京九铁路是纵贯南北的交通大动脉,每天有500多辆客运、货运列车在此呼啸而过。面对车流,九江市民只能止步耐心等待。“除了要在川流不息的京九铁路上修桥,更难的是上跨多股铁路和道路,线路走向形成超大吨位非对称曲线梁结构,给施工带来极大挑战。”面对结构如此复杂的斜拉桥,项目经理洪明在进场前就带领团队精心策划施工方案。
该斜拉桥全长465米,桥面宽42米,其中53号主墩单幅非对称T构(95.5+114)米、重4.14万吨,54号主墩单幅非对称T构(112.5+132)米、重4.76万吨,对桥梁基础承载力和施工工艺提出极高要求。经过反复推演验证,项目部给出一个 “解堵”方案:采用国际先进的子、母塔双转体法实现对下方铁路的跨越。“我们采用先平行既有铁路大节段支架现浇成型,张拉斜拉索、拆除支架后形成T构体系,再平面旋转至设计线位后进行边跨和中跨合龙施工。”对于如何推进施工,洪明心中已有明确方案。
数智赋能 确保施工安全
“从2022年7月13日打下主墩首根桩基,到现在转体完成,施工中确实压力很大,尤其是邻近既有线施工,连一粒石子都不允许掉入。”这是项目部技术主管许根的心声。2022年他来到项目部时才参加工作不到1年。
在14股铁路线路旁施工,是该项目部安全管理的最大难点。为保证邻近既有线施工安全,该项目部将信息化技术深度融入安全生产,依托中国国家铁路集团有限公司“铁路工程管理平台”,建立“数智信息管理平台”,集成红外线防入侵、远程视频监控、AI图像识别、智能物联等系统,全面、及时、准确分析相关数据信息,实现安全管理业务流程前移。“我们在既有栅栏外侧设置红外线防入侵系统,现场一旦有作业人员和大型机械设备靠近警戒线位置,会触发报警,告知人员和设备远离危险区域。”许根说。
匠心创新 锻造硬核品质
如何将两座数万吨的庞然大物与铁路线“平行”变为“上跨”,实现“华丽转身”的关键在于转体系统的核心部件——转体球铰。它形似一个“大磨盘”,是塔、墩、梁整体转动的核心结构,分为球铰预埋板、下球铰、上球铰三个部分,它们的接触面是一个光滑的球面结构,上下球铰之间可以相互转动,从而实现桥梁转体与承重功能。
“我们在子塔底部安装重144吨的转体球铰,母塔底板安装重163吨的转体球铰,两球铰的直径分别达到6.8米和7.2米,是全国首例超大吨位分体式铸造钢球铰,在转体时起到‘四两拨千斤’的作用,相当于1头成年鲸鱼带动1艘悬浮在空中的中型航母。”项目部总工程师史西锋介绍说。
转体球铰的制作和安装精度要求高,球面度误差和高度误差均不得大于1毫米,且需保证运输过程安全和结构无变形。“为解决大吨位转体装置超大承载力、灵活转动的难题,我们采用高精度钢结构拼装工艺,设计分块拼接大直径球铰的方案。”史西锋说。
转体球铰结构在设计阶段采用装配式设计,预埋板和上下球铰各由2块半圆构件组成,大大降低构件单次运输困难和吊装重量,采用榫卯结构在现场拼装而成,再在承台面上整体调试,并采用新型测量定位工装,有效增加整个转体系统的定位精度。为了让数万吨的桥梁转得动、转得稳、转得准,技术人员还精心制作“磨盘”,在球铰之间设置耐磨板,均匀涂抹黄油,既显著降低转动摩擦系数,又满足大承载力设计要求。
科学组织 演绎“空中芭蕾”
“如何让这两个‘庞然大物’在79分钟的转体过程中保持平衡呢?”当日,广州交通投资集团有限公司和广州市高速公路有限公司组织20余名技术人员来到现场观摩,大家纷纷就桥梁转体段在转体中如何保持平衡及平稳询问项目部工程技术人员。
“我们先是进行理论配重以克服不平衡力矩,在球铰安装时设置预偏心,向箱梁边跨箱室灌注铁砂混凝土初配重。在拼装支架卸落前,依据混凝土浇筑情况进行理论计算在梁面二次配重,采用混凝土预制块保障静止状态下梁段达到‘理论平衡’,待支架和转体系统的临时锁定均解除后,再利用各自上转盘下方的6台500吨液压千斤顶对转动体进行顶放。在每台千斤顶上都设置有位移计和压力传感器等设备,对2个转体梁段进行称重,通过反复称重和调整,才能计算出临时配重块的纵横向精确位置,以抵消跨度不等的不平衡弯矩,最终使转体梁段达到最佳状态。”史西锋向观摩人员介绍。
由于桥梁结构的原因,53号墩、54号墩转体梁受桥梁不对称结构影响,纵向偏心分别达到27.1厘米、26.4厘米。
当日凌晨1时47分,53号墩、54号墩转体梁在各自转盘下方4台连续张拉千斤顶的牵引下,以每分钟约1.2度的速度顺时针方向同步转体。
“前期我们就同南昌铁路局沟通协调,最终确定9月26日凌晨利用‘天窗点’进行大桥转体施工。昨晚,我们还对两幅T构进行顺时针2度的试转体,采集必要的转体参数,将施工对下方铁路交通产生的影响降到最低。” 正在现场组织转体施工的洪明说。
最终,53号墩、54号墩转体梁分别顺时针转动96.209度和93.504度,精确合龙对位。熬夜操作连续张拉千斤顶的现场班组长许晓明说:“我们对自己的转体技术充满信心,但第一次参与这样重量级的转体,心里还是很紧张。不过,现在心里悬着的石头终于放下了。”
李鑫 李峰 沈嘉鹏