大桥是怎么“拼”出来的

卫德住工科技

　　宁波北，甬江岸。 　　一座铁路桥看起来不甚特别，只有两列铁轨并行其上，论其宽度远不及紧临的清水浦大桥—那是一座宽56.7米、双向8车道的公路桥。但，这座设计时速120公里/小时的铁路桥可承受的冲击力却“相当于26车道的公路桥”! 　　这就是宁波铁路货运北环线枢纽甬江特大桥的主桥(以下简称甬江左线特大桥主桥)，目前亚洲最大跨度的铁路混合梁斜拉桥。 　　主跨468米，一跨飞架甬江。两座近180米高的索塔隔江相望，自塔顶射出100对巨型钢索，牢牢将桥体勾住。这些漂亮的线条，使整座桥体远眺显得轻盈，近观又格外恢弘。 　　采用大跨度钢混结合梁斜拉桥的结构，在国内铁路工程领域是第一次。也正因为此，几乎没有什么资料可供设计和施工人员借鉴，欲填补空白就意味着接受挑战。 　　自2010年10月破土动工，大量新技术、新材料和新工艺得以应用，其成功修建必将为我国铁路桥的建设提供诸多先进经验。有关这座桥的技术创新，一本书也写不完，本文在其中仅选取了最核心的三个闪光点。 　　时值2014年12月底，洪塘乡站至宝幢站区间即将通车，明年全线开通运营。届时，宁波港集装箱疏运的内地陆路通道就被打通，宁波港的辐射范围将由原来的长三角地区，扩展至大武汉中部经济圈。 　　双塔脚下有“巨刺” 　　如果说两座高塔是支撑起大桥的中流砥柱，那么索塔基础下的大直径钻孔灌注桩就是整座大桥根基所在。这些钻孔桩就像长在双塔脚下的根根铁刺，深深扎入地下，保证塔身和桥体风雨中屹立不倒。可你知道，这“铁刺”是什么样子吗? 　　直径3米、深度132.5米，当站在这样一个黑洞前，你感受到的可能是寒意。当24个这样的黑洞灌满混凝土，就几乎是一座主塔的钻孔桩了。这样大尺寸的孔径，国内鲜见。“每一个巨孔，都需要总重200吨的钻机日夜无休地挖上一个月。”李鹏程告诉记者。 　　瑰丽的甬江身边流过，可技术人员根本无意欣赏，因为这里的地质条件对于钻孔，可以说是场噩梦。横向紧邻滩涂与大堤，稍有不慎会引发水流倒灌;纵向结构更是复杂，从地面往下45米处，是流塑状淤泥质黏土，再往深走，却是玄武玢岩等各种硬石，总结起来就是先软后硬、交替变化。 　　施工方介绍，针对复杂地况，他们在钻进过程中，加强了对地质条件、钻进速度、泥浆比重等参数的监控，并选用重型加强钻杆和设置稳定环保证钻孔垂直度。在穿过黏土层时，为防止塌方，他们还给钻头套上了套筒。钻出了这深不见底的“黑洞阵”，为灌桩做好了第一步的准备。 　　超长钢筋笼分段生产再对接 　　紧接着出场的是大直径超长钢筋笼。每个桩孔，都会放进去一个钢筋笼。灌注混凝土后，钢筋笼就好比是桩体的骨架。桩孔有多大，钢筋笼就有多大—每个孔桩钢筋笼重达110余吨。 　　问题来了，这么大的钢筋笼是如何快速做出并顺利放进去的?这是大桥施工中一个非常重要的技术成果。 　　首先，每个钢筋笼被分成11节同步加工制作成产。为此，技术人员设计制造了一种胎座式钢筋笼加工模具。这样做的好处是，可以边生产边下放，并能较好地控制钢筋笼轴线偏差，保证其精准地对接。 　　做好一节，放入桩孔，然后挂在洞口，再接着安装另一节。说着很轻松，但在实际安装时，每一节都是重达10吨的大家伙。因此，快速准确地定位对接尤为关键。 　　技术人员研制了一种新型钢筋笼下放定位系统，提出了包括“十”字形吊具、定位支撑平台、吊挂定位环等装置的自由吊挂式定位方法，解决了超大钢筋笼快速安装定位的难题。另外，他们还研究出采用双筋直螺纹套筒错位对拧连接法，大大缩短了钢筋笼与安装时间，每孔钢筋笼安装时间由85个小时缩短为36个小时。 　　值得一提的是，《大直径超长大钢筋笼自由吊挂定位系统》《大直径超长大钢筋笼错位对拧法》都已取得国家技术专利。 　　钢筋笼安装完毕，通过预埋在桩身的注浆管形成循环回路，利用压力作用，向桩端底层均匀地注入水泥浆。这叫做桩端循环后压浆技术。施工时必须很小心，要保证灌一部分水泥浆，然后将管子往上提一段，始终保持管口在水泥浆液面之下。“一旦露出来，那就是重大事故了，这个装口就要废弃，重新再打了。”一分部总工陈平说。 　　关键部件分块吊装 　　距离地面38米的上空，在两边主跨和边跨的结合处，都有一段长14.05米的钢混结合段。这个重达384.1吨的家伙，是整个桥体质量的关键点，也是施工技术中的一大创新点。 　　由于大桥的主梁由两种不同材料组成—边跨的梁体为混凝土梁，其它部分梁体为钢梁。这就造成了必有一段是钢梁和混凝土梁结合的过渡段。 　　据介绍，这样的结构既有混凝土“梁自重大、锚固作用强、经济性优良”的优点，又有钢梁“跨越能力大”的优势，当然成本也比全钢梁节省不少，被广泛应用于国内外公路大跨度斜拉桥。但难点也在这里。不同于汽车，火车轨道固定、荷载更高，这对其整体刚度、疲劳性能要求更高，所以这对该结构的应用来说，是一次非常严峻的考验。 　　钢混结合段是一个非常复杂的部件，这个庞然大物由钢箱梁壳体、传剪板及回形件围成的钢格室、纵横向预应力筋、剪力键、剪力钉等构成，其中钢箱梁底板上盖板及顶板上有混凝土浇筑孔和出气孔。 　　由于钢混结合段所在位置距离旁边的清水浦大桥仅20米，且上跨热力管道、沿江河道及沿江公路，所以施工场地狭窄，吊车占位受限，采用一次吊装定位难度大。因此，技术人员创造性地采用模块吊装组拼方法，将钢混结合梁段分为5块，在拼装场地采用模块化加工后，用长挂车运至施工现场，然后用履带吊机分块吊装。 　　“这种方法具有一定普适性，可以解决市政桥梁、临近既有线等复杂环境下的同类施工难题。”孙小猛说。 　　梁上运梁保障通航 　　主跨以468米钢箱混合梁一跨飞架甬江南北，中跨419米全为钢箱梁。这么大的跨度当然也是由“拼积木”拼出来的。钢箱梁的标准节段长9米，标准节段的最大重量约为181.2吨。 　　那这一块块的巨型积木是怎么从两头向中间靠拢的?“钢梁箱提梁运梁及转体悬拼施工”关键技术在此背景下诞生。简而言之，就是“梁上运梁”。 　　陈平告诉记者，按照常规方法，这些节段钢梁会通过海上运输、然后江面船舶上提升钢梁、最后悬拼架设。但主桥钢箱梁结构自重大、定位精度要求严，且在江边有100多米的滩涂区，再加上桥位临近码头，夜通航量较大，无法用船舶将钢箱梁节段运输至拼装位置，就更不用说江水急浪大、涨落潮时流速流向多变产生的影响了。 　　于是他们提出了“梁上运梁”的方法，大致过程是，将钢箱梁节段在桥尾提升至混凝土箱梁梁面，然后放置在运梁小车上，再由小车运至桥面上的悬臂提梁机，悬臂提梁机接梁后前移、旋转、后移、拼装。 　　“所有操作都在已施工梁面上完成，既避免了跨江作业占用航道，又降低施工安全风险。”陈平说。 　　如今“可调型轮轨式梁上运梁车”和“HMF—200悬臂提梁机”，都已取得国家专利。随着桥梁结构不断向大跨度方向发展，运梁车和提梁机的成功应用，必将为其它类似大型结构物的拼装提供参考。 　　官方微信：weidezhugongkeji 　　新浪官方微博：沈阳卫德住宅工业化科技有限公司

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