2015年12月30日,长江重庆白沙沱段,雾霭沉沉,但新建白沙沱长江特大桥上却透着一条条火红的标语——热烈祝贺渝黔铁路新白沙沱长江特大桥钢梁合龙,给奔腾的长江平添了无尽的亮色。在相隔百米的老白沙沱长江大桥桥头,一群百姓在远远遥望,时而一列火车隆隆通过。
半世情缘牵系两座跨江桥 新桥建成后,老桥即将拆除。拆掉自己建的桥,对于中铁大桥局人来说,心情无比复杂。不少人以为南京长江大桥是紧随武汉长江大桥修建的万里长江第二桥,其实白沙沱长江大桥才是第二桥,1959年通车。
“两个世纪两座桥,两种技术两代人。”看着相距仅百米的两座桥,一直在大桥局工作,已五十多岁的项目部书记朱付元无限感慨。老白沙沱长江大桥北接成渝铁路、南接川黔铁路,是一座双线铁路桥。据资料显示,那时候施工是“人海战术”,靠人拉肩扛;混凝土是人工搅拌的;整个工地仅有一艘吊装船。
2013年年初,中铁大桥局中标重庆至贵阳线扩能改造工程(简称渝黔铁路)土建1标工程,其中新白沙沱长江特大桥是渝黔客车线及货车线引入重庆枢纽的重要过江通道,也是远期渝湘客车线的通道,是渝黔铁路的关键控制性工程。大桥全长5320米,主桥为双层钢桁梁斜拉桥,长920米;六线铁路分上、下两层设计;将于2016年8月31日竣工。在世界桥梁史上,该桥创首次采用分层布置的钢桁梁斜拉桥结构、延米荷载最重、六线铁路、同类桥梁主跨432米最大、单点锚固索力最大斜拉桥等多项第一;并创首次在长江上游采用超大直径钻孔灌注桩等多项国内纪录。
能再建白沙沱长江大桥,并且是能体现桥梁科技进步的世界级桥梁,对于中铁大桥局人来说,是一件非常值得自豪的事情。二十世纪五十年代初,建设武汉长江大桥,国家几乎举全国之力,大桥局也应运而生;建设老白沙沱长江大桥时,大桥局几乎调动了近半力量;如今,大桥局同时在建近百座大桥,仅2013年,大桥局在长江重庆段就同时在建三座桥梁。两座大桥,也反映了我国半个多世纪以来在经济、科技等多方面的巨大进步。
2013年元月份新白沙沱长江大桥开工后,项目部秉承“高标准、严要求、程序化、快节奏”的建设理念,快速入场,并开展了以“再战白沙沱,渝黔立新功”为主题的劳动竞赛活动,迅速掀起大桥建设高潮。
汛期倒逼推动工法创新 新白沙沱长江特大桥主桥3号主塔基础采用双壁钢套箱围堰,其长70.6米、宽34.5米,总重量达4300吨。按常规有两种施工方法,然而先围堰后钻孔的方法,因为长江上游江底覆盖层浅,并多为倾斜光板岩层,不便于先围堰;施工期间,最大水位差将达20米以上,先钻孔后围堰的施工方法需要进行水下爆破等工序,因12月份进场,基础处理好后再钻孔、搭平台、散拼围堰下沉,无法保证平台度汛安全,也会影响工期。
位于贵阳侧主桥3号墩施工的大桥局一公司项目部一工区总工程师贾为民介绍,项目部创新工法,使基础施工安全度过两次关键汛期。项目部大胆提出先平台后围堰、围堰与钻孔桩同步的施工方案。他们先完成几根支撑桩发挥定位和支撑作用,以此为基础安装可提升式施工平台,然后继续进行主墩桩基钻孔并同步拼装钢围堰。
爆破清理水下地基工序是第一个“拦路虎”。项目部常务副经理张炜烽介绍:“桥墩下是岩石,岩面倾斜、高差20米,爆破工作很难,水下爆破几乎炸掉了一万五千多立方米岩石。”由于临近老桥既有铁路,项目部还采取了钻减震孔、随时观测老桥振动及沉降情况等措施保障老桥安全。在驳船上完成水上浮动施工平台拼装等工序后,2013年4月20日,通过近8个小时的浮运,平台实现精确定位。该平台平面尺寸为72米×36.73米,相当于七个篮球场。平台有如此大面积,在内河桥梁施工中是罕见的。
钻孔桩施工也不是一帆风顺。主塔墩基础为直径3.2米的钻孔桩,单根桩长64~79米,3号墩布置了36根。在江底,单根桩底部高差最大甚至达四五米,且地质硬度不一,给钻孔施工带来极大难度,埋钻、卡钻、掉钻、斜孔等问题时有发生。为解决钢护筒跑偏问题,技术人员在平台上安装了导向架,减少了护筒自由长度。项目部引入中铁大桥局自行研制的KTY4000型钻机,虽然此机型仅比KP3500型钻机多100千牛·米的最大扭矩,但在3号墩上的钻进效率却成倍增加。贾为民介绍,可以说每一根桩的地形条件都不相同,几乎每桩都要派“蛙人”下水。项目部根据地质条件复杂多样性,在3号墩基础施工中对钻孔顺序进行了多次动态调整,设计了十几种专项施工方案,确保了钢护筒安全嵌岩,保障了钻孔施工。
长江上游河道窄小,洪水一夜之间可涨六七米,并且流速湍急。2013年7月20日,经过提升完成体系转换的水上施工平台在8根3.6米直径的钢护筒支撑桩A与7根支撑桩B的合力支撑下,成功抵御了当年第一次洪峰的冲击,标志着先平台后围堰方案基本成功,汛期正常施工的目标实现。
2013年11月,号墩围堰开始现场拼装。为使围堰更好地契合河床面,技术人员创造性地提出在围堰底刃脚处安装高低档板,使其线型与河床面走势相同。围堰整体分为三节拼装,其着床后,切割、下放钻孔施工平台作为围堰内支撑使用。2014年6月30日,经过百余名参建人员约78个小时的连续奋战,3号墩承台首层(高4.5米)约9000立方米混凝土成功浇筑,标志着3号墩完全具备了度洪能力。
4D—BIM首次走进桥梁施工即摘全国桂冠 2015年12月30日,笔者在项目部一份4D-BIM经验材料上看到了施工模型、4D施工进度管理、拉力索受力预警、成本监控等实际应用的情况。
BIM即“建筑信息建模”,是以三维数字技术为基础,集成建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型,是对工程项目设施实体与功能特性数字化的表达,近年较为广泛地应用于房建等领域。
2013年6月28日,中国铁路总公司副总经理卢春房等一行莅临渝黔铁路土建1标工地检查指导时指出:你们的施工组织设计做到了3D动画,在施工上要做到4D,增加信息化,网上实时传输,随时对现场进行监控,确保对安全、质量的控制。4D,就是在三维信息模型上加建造过程中的时间,方便施工过程模拟,可以应用于检测设计正确性、优化工序及监测施工进展等。
2013年6月份,大桥局项目部与清华大学等科研单位进行深度合作,综合应用4D-CAD、BIM等最新的信息技术,并利用基于BIM的4D动态管理系统的成熟功能,实现了对白沙沱长江大桥工程的4D施工动态管理,标志着4D信息模型真正走进桥梁建设行业。2014年年底,《基于BIM的白沙沱长江特大桥工程4D动态施工管理系统》开发完成。在主桥钢桁梁施工过程中,这一系统充分发挥了其作用。针对2号墩钢梁顶推施工工艺,技术人员创造性地引入了顶推施工设置与模拟机制,使顶推过程与进度计划紧密相连,真正实现了顶推施工4D管理。钢梁在预拼时,每根杆件上的二维码也发挥了重大作用,扫描二维码后,每根杆件安装在哪都一清二楚,极大缩短了预拼时间。
其实,BIM技术的广泛使用,已经使项目部在物资管理、进度管理、安全管理、成本管理多方面实现了精细化,为钢梁施工动态实时进度、多尺度施工模拟、钢梁构件下料—制造—运输—存储—架设等全方位物料跟踪;斜拉索索力及钢梁应力安全监控;钢梁制造及架设检验批资料集成,钢梁成本自动统计分析等多方面为钢桁梁施工提供全方位的4D-BIM支持,有效地提高了施工效率,为优质、高效完成钢桁梁施工创造了一条新路。2015年12月2日,在北京举办的首届中国建设工程BIM大赛评审会上,中铁大桥局《渝黔铁路新白沙沱长江特大桥BIM综合应用》成果荣获卓越工程项目一等奖,依托该课题完成的单项应用成果《BIM技术在新白沙沱长江特大桥钢梁架设施工中的应用》荣获了应用单项一等奖。
安全文明标准化工地获得AAA级殊荣 2015年11月6日,项目部获评中国建筑业协会“AAA级安全文明标准化工地”。荣誉得之不易,项目部安全总监、也是中铁大桥局集团公司项目部首位女安全总监洪清庄说:“安全工作只有起点没有终点,我们仍将百尺竿头,更进一步!”
2014年中国中铁进行安全风险源评估时确定了大桥局范围内有四个特级风险项目,渝黔铁路土建1标就名列其中。
洪清庄介绍,老桥旁边爆破、先平台后围堰、主桥高空及水上作业、跨既有线、临营业线、采空区掘进瓦斯隧道等施工,都存在极高风险。
负责重庆侧主桥1号、2号墩钢梁架设施工的大桥局八公司项目部副总工胡扬描述,多条既有线在重庆侧转弯或穿过,对作业点形成了包围,原设计钢梁拼装方案为悬臂散拼架设,按规定,临近既有线20米内施工需要向铁路部门要点,一个节间22吊,吊一次封锁一次,88吊最少需要4个月,对工期影响大,安全控制难度大。项目部改变施工方案,创新采用“双主桁、无导梁、多点同步、跨多股既有铁路干线、分次要点分次连续顶推”施工技术,只5次要点,就完成了钢梁跨线施工。此项工艺给安全管控带来便利,极大减少了“天窗点”施工需求,并且易于防护。
洪清庄说:“不仅在工艺工法上创新,保障安全,还在制度上严格要求。对领导实行带班及包保责任区制度,自己就主责2号墩;采取应用高栓安装及施拧脚手架、高空作业安装密目网等措施,坚持了本质安全。管理人员的主动性和强烈的责任心,更为实现施工安全可控打下坚实基础。”
2013年7月一天夜间,3号墩施工平台还在驳船上。现场管理人员班纪涛、职勇、倪堂超等人在巡查时发现随洪水而下的一件漂浮物将驳船撞出一个洞。他们及时报告并组织采取堵漏措施,避免了一场重大灾难性事故。高塔塔柱中间是空心的,极易产生“烟囱效应”,一旦失火,后果不堪设想。项目部要求每天施工完毕都要对塔内洒水。每天劳务工人开始休息时,职工便上塔开始值班。
目前,中铁大桥局在重庆段建成及在建共12座长江大桥。新白沙沱长江特大桥钢梁合龙当日,张炜烽在众多新闻媒体前表示:将把大桥钢梁合龙当作新的起点,再接再厉,乘胜追击,安全、优质地完成后续工作,为渝黔铁路建设作出新的贡献,为重庆市经济快速发展再立新功。
作者:兰溪 夏天 周瑞
标题题字:李洪昌