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“昭君”远“架”黄河间

内蒙古高原湛蓝的天幕下,广袤的沃野之上,湍急流淌的母亲河仿佛讲述着许多动人的故事。

如今,飞跨黄河两岸的昭君黄河特大桥,来自祖国四面八方的建设者在大桥上,上演中国基建人不畏艰难、勇于挑战的精神,全力打造交通运输部首批“公路钢结构桥梁”示范桥梁项目。

10月5日凌晨3点,奋斗了1500多个日夜的昭君黄河特大桥完成了最后的合龙。中国交通建设股份有限公司第二公路工程局有限公司(以下简称中交二公局)的建设者,在大桥合龙的那一刻相互拥抱庆祝,回顾大家众志成城面对相对复杂的施工环境和地质条件,用超人的智慧和过人的胆识,攻克了很多无法想象的难题的日子。

黎明的太阳升起,在天际线的两端,昭君黄河特大桥犹如一条蓝色哈达正迎着旭日将希望与祝福送向远方。

昭君黄河特大桥

立誓言,建桥之心不可挡

黄河包头段,看似平静的母亲河,却有着深不可测的一面。

黄河

有着二十多年造桥经验的中交二公局项目经理章小雨,清楚地记得, 2017年7月盛夏时节来到黄河岸边的情景。“远望大美的母亲河温婉宁静,坐船走进其中却发现,宽阔的河面随处有漩涡和急流,特别是一场大雨之后,黄河河床摆幅不定,整个河面突然间就会惊涛骇浪,露出凶猛的模样。”

昭君黄河特大桥是包茂高速包头至东胜段改扩建项目的重要控制性工程,全长4300m,其中主桥为单箱、单室波形钢腹板结构,主桥单联长达1520m,建成后将为国内单联最长的梁式桥。

施工现场

想要在这样水域复杂,气候变化多端的地段上完成这样一个重要的任务,中交二公局从领导到职工,每个人都明白未来的几年中,摆在他们的面前将是重重困难。

只有在荆棘中飞翔,才能让生命更有意义。

无所畏惧的中交二公局人在黄河岸边安营扎寨,项目动工的第一天,他们就将中交二公局“固基修道、履方致远”的企业使命,坚持“勤奋、务实、严谨、高效”的企业作风,实现“让世界更畅通,让城市更宜居,让生活更美好”企业愿景印制成一面面招展的旗帜,一幅幅振奋人心的条幅悬挂各处,并立下铮铮誓言:把昭君黄河特大桥建成享誉国内外的一流工程。

出硬招,抗难之责现真章

施工开始前,经测量桥梁横跨黄河面上最深处有十几米(最深桥墩),深水桥梁基础施工中交二公局有着丰富的经验。以往采取的阻水措施大致有几种:混凝土沉井、土石围堰、钢板桩围堰、钢套箱围堰、锁口钢管桩围堰、双壁钢围堰等。一般根据不同的地质条件可选择不同的围堰形式。然而,在黄河包头段,这些办法似乎都行不通。

“只能采取更加科学的‘硬招儿’。”

由于项目处于黄河“几字弯”,该段黄河河床属于游荡性河床,黄河河床摆幅不定,河水水位变化频繁、河床冲刷严重、深水区水头差高,钢板桩无法满足受力,只能采取钢套箱围堰进行阻水;但内蒙古地区冬季气温能够达到零下三十多摄氏度,且很漫长,年度有效作业期短,钢套箱材料投入大、加工安装周期长,可能会出现施工进度缓慢和大临设施成本超标等情况。

施工现场

采取何种基础施工方案,成为修建特大桥的第一道考验。

面对第一道考验,中交二公局人项目技术人员全天连轴在黄河上,取回了大量的地质样本,为了获取更多的建议,他们又扎进周边村落,向常年与黄河为伴的村民和渔民中获取想要的信息,又马不停滴地走进黄河水文站和地勘单位,充分了解河道地质情况、水流影响、漂浮物及凌汛等外界因素对钢围堰的冲击、不平衡压力等影响。

获得了一手资料,技术人员没有简单停留在探讨、研究、受力模拟验算这些“纸上谈兵”层面,而是在河道内反复做实验,最终在结合钢板桩围堰和双壁钢围堰各自的优点的基础上,提出了双层钢板桩围堰的方案。即打设两层钢板桩围堰,然后在两层围堰之间采用回填土的方式,将两层钢板桩形成一个整体,钢板桩围堰内部的压力形成对称,减小了压力差,围檩在内部形成稳定的支撑体系。内侧钢板桩为施工提供干燥作业场地,外侧钢板桩阻挡冲刷,同时在上游浮冰、漂浮物等较大物件冲撞时,钢板桩后的填土也具有消能作用,减少了漂浮物对内侧钢板桩围堰的破坏。

涛涛的黄河水,在双层钢板桩围堰的面前,用冲击钢板低沉的回响,表达着对二公局人的钦佩之情。

迎难上,破题之策见真功

想要成功实施项目,仅靠初战告捷的这一项技术还不行。中交二公局人也深刻地明白,之后漫长的建设过程中,一定还会有更多的未知情况。

昭君黄河特大桥主桥为单箱、单室波形钢腹板结构,主桥单联长达1520米,按照目前国内水中钢腹板桥梁普遍应用的施工工艺,就是将传统菱形挂篮主桁架加高,从挂篮主桁架下面垂直运输钢腹板,进行钢腹板安装,然后顶底板同位、同步浇筑施工。

施工现场

这种顶底板同步施工工艺,施工作业面小,作业周期长;挂篮高度高、悬臂端变形增大,安全风险高;同时挂篮重量加大也造成挂篮加工及材料购买费用增加。而对于昭君黄河特大桥共计有20个“T”构,单个“T”构14个悬浇节段,一次性需要投入20套挂篮,如此巨大体量,如采用加高式的挂篮进行顶底板同步施工,其进度管控难度、安全管控难度和材料成本管控难度之大,成为修建特大桥的第二道考验。

为了高标准完成特大桥建设任务,项目人员逆水行舟,决定寻求更先进的解决方案。

项目在借鉴国内外相应施工经验的基础上,通过设计变更,统一箱梁节段长度和钢腹板与底板混凝土角钢连接方式,提高钢腹板在施工过程中的承载能力后,提出设计钢腹板桥梁用新型挂篮,采用顶底板错位施工的新施工工艺。(即在一个挂篮悬浇施工循环阶段内,通过先进行钢腹板的安装,然后利用波形钢腹板作为受力结构,挂篮主桁架承载于钢腹板上行走,同时形成“N”节段底板、“N-1”节段顶板及“N+1”节段波形钢腹板安装三个相对错位的施工工作面进行节段错位施工。)

全新的方案带来难度可想而知,如何进行顶底板错位施工,就是其中一个“死结”。为了打开这个“死结”,项目技术人员同局技术研发中心一起深入分析本桥梁钢腹板的受力特点,不断改进挂篮结构形式,通过建立简化模型,并模拟加载验算,设计出受力明确、整体结构简单、高度低、结构自重轻具有波形钢腹板安装系统的新型挂篮,并获得相关实用型新型专利多项。

技术有了,积累总结制定顶底板错位施工工艺的工法又是一个关键。项目在顶底板错位施工过程中通过现场工序的不断调整、资源数量的不断优化,形成了经济高效的顶底板错位施工的工法,新工法较传统工法单个节段可节约2天时间。最终通过利用设计的新型挂篮采取顶底板错位施工工艺,不仅解决作业面狭小,施工作业周期长的问题,也解决了挂篮材料投入成本大的问题,更解决了挂篮高度,解决挂篮高度高、悬臂端变形大,安全风险高的问题。

一连串的革新工艺,助力大桥飞跃黄河,飞向对岸,更在中国桥梁建设史上留下了浓墨重彩的一笔。

破僵局,创新之势不可挡

从盛夏到隆冬,从隆冬到盛夏,昭君黄河特大桥在狂风、冰凌的冲刷中,迎着朝阳渐渐长大,和高原天空一样色彩的蓝色,成为了这座大桥的主色调,远远望去,已经连接的部分蓝色的钢板波澜起伏,与河水的流淌的波浪相映成辉。

那镶嵌于桥体之上延绵千米的蓝色波浪有一个好听的名字——波形钢腹板,他作为桥梁领域一种新型腹板结构形式,其有着造价低、减轻桥梁自重的特点。

但是看着漂亮,却有着超级体重的波形钢腹板,在昭君黄河特大桥上的总量近8800吨,为目前国内波形钢腹板单体之最。

如此大体量的钢腹板需求如何能够及时、低价、保质量地进行钢腹板的供应,保证项目施工进度,成为修建特大桥的第三道难题。

对此,项目建设者积极地对国内波形钢腹板市场和类似波形钢腹板桥梁项目进行考察。经考察发现国内波形钢腹板生产加工市场只有为数不多的几家能够正常生产。经询价,波形钢腹板购买价格已远超标后预算价格,同时了解到类似波形钢腹板桥梁项目可能出现波形钢腹板供应不及时问题。

一连串的“坏消息”让大家一筹莫展,唯有自力更生才是最好的解决办法。

项目经理“施工现场自加工”的提议,得到了所有人的认同。

为了寻找突破点,实现保进度降成本的目的,项目成立了钢腹板加工攻关小组,并确定“采用项目大型设备项目自主采购+专业化协作队伍的加工方式进行自加工”。

几个月的时间,在大桥的脚跟下,一座现代化的钢腹板加工厂建成。

昭君黄河特大桥是内蒙古地区首座大型钢腹板桥梁,而钢腹板自加工更是为桥梁行业首创。

为了保证产品的高质量,国内最先进的3150吨四柱式模压机、数控双枪等离子切割机、吊钩式抛丸机及喷涂等设备进驻到厂房内。但是现场加工环境对加工带来严重的制约,钢腹板加工中对切割、矫正、焊接、喷涂等工序对环境温度和湿度要求较高,环境温度低不能进行切割、冷矫正作业,风沙天气、低温和高温天气不得进行喷涂作业,以及没有相应的各工序质控指标等一系列问题困扰着项目技术人员。

习惯了暴风骤雨般困难的中交二公局人笑对艰难,调节厂房内环境温度、增加预热工艺、采取预热设备、设定预热参数、控制材料表面温度、调节厂内外环境温差、制定各工序质量控制标准等等突破性做法,让诸多问题迎刃而解。波形钢腹板自加工建立了从加工、安装、使用一体化模式,不仅打破国内波形钢腹板生产销售垄断模式,更改变了钢腹板采购对桥梁施工进度的制约,使项目部的加工成本、生产进度、加工质量得到有效地控制,产生明显的经济效益;同时打开了中交二公局波形钢腹板自加工的先河,为局、公司深化改革,提质增效,加快转型升级探索积累经验,提升了中交二公局在钢腹板桥梁施工领域的竞争力;也为内蒙古地区波形钢腹板加工及喷涂地方标准的制定提供了基础数据,为填补内蒙古地区桥梁用钢腹板加工及喷涂的相关技术标准做出了贡献。

施工现场

时至今日,昭君黄河特大桥已经合龙,犹如一条巨型的蓝色哈达卧波于母亲河,守护着母亲河。

回首施工四年多的艰辛付出,中国交通建设人、第二公路工程局人已将“交融天下、建者无疆”的精神镌刻进大桥之上。

包头晚报全媒体记者 赵永峰

摄影 张世瑜(张世瑜:内蒙古科技大学教师,中国摄影家协会会员,内蒙古摄影家协会会员,包头市摄影家协会副主席。)

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