最近,中铁四局五公司承建的世界最大吨位非对称曲线转体斜拉桥——江西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“咽喉”工程
2019年7月,九江中心城区首条高架桥快速路——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被卡住“脖子”。九江快速路跨庐山站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,跨越线路之多国内罕见,成为制约这条快速路贯通的“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。如有列车通过,行人只能止步耐心等待。“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。
该斜拉桥设计全长465米,桥面宽42米,其中53号、54号主墩单幅非对称T构分别为(95.5+114)米、(112.5+132)米。经过反复推演验证,项目团队给出施工解决方案: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。”洪明说。
确保安全 数智赋能施工
“从2022年7月13日打下主墩首根桩基,到今年9月底转体完成,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落。”项目部技术主管许根介绍。2022年他来到这个项目时,参加工作还不到1年。
在14股铁路线旁边施工,是该项目部安全管理的最大难点。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”,建立项目“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,助力了邻近既有线施工安全管理。
“我们在既有铁路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,就会触发报警,告知人员和设备远离危险区域。”许根说。
匠心打造 精准安装球铰
将两座数万吨的庞然大物从“平行”铁路线变为“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。
“我们在子塔底部安装重144吨的转体球铰,母塔底部安装重163吨的转体球铰,两球铰直径分别达到6.8米和7.2米。”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,且需保证运输过程中无结构变形。“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,分块拼接大直径球铰的方案。”史西锋说。
转体球铰结构采用装配式设计,预埋板和上下球铰各由2块半圆构件组成。采用榫卯结构在现场拼装,再在承台面上整体调试,并采用新型测量定位工装,有效增加了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,降低转动摩擦系数。
科学组织 演绎“空中芭蕾”
由于桥梁结构原因,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。如何让这两个“庞然大物”在转体过程中保持平衡呢?
“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。”史西锋介绍。
9月26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。
“前期我们就同中国铁路南昌局沟通协调,最终确定9月26日凌晨利用‘天窗点’进行大桥转体施工。此前,我们还对两幅T构进行了顺时针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。”洪明说。
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。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,但实施这样重量级的转体,心里还是很紧张。不过,现在心里悬着的石头终于放下了。”转体完成,现场一片欢腾。 杨晨 李鑫 沈嘉鹏