世界最大跨度客货共用高速铁路特大桥南盘江特大桥这样“炼”成
2016-05-20
全长852米，主桥单跨416米，桥面凌空高出江面270米，世界最大跨度客货共用高速铁路特大桥
一道“飞虹”横跨南盘江
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在红河州弥勒市与文山州丘北县交界处，赤色的南盘江蜿蜒前行。江面上270米高空处，云桂铁路南盘江特大桥宛如一道飞虹腾云而卧。
这座今年1月实现全桥合龙并预计年底通车的特大桥，全长852米，是目前世界最大跨度客货共用高速铁路特大桥，它的建设备受瞩目。
“如果说赵州桥是中国引领古代拱桥建造技术的典范，那么1400多年后的今天，中国拱桥建设技术和施工水平再次站在了世界前沿。”中国工程院院士、著名桥梁专家郑皆连说，南盘江特大桥为世界复杂地形上的拱桥建设闯出了一条新路。
“高精尖难”与众不同
南盘江特大桥是云桂铁路重难点控制性工程，由中国铁建十八局集团二公司承建。因该桥施工地处山岭重丘区，横跨南盘江，两岸悬崖陡立，场地狭窄，地势险要，施工难度为云桂铁路全线之最。
“高、精、尖、难。”南盘江特大桥项目建设总工程师贺常松用这4个字来概括该桥的与众不同——
桥面凌空高出江面270米，两边都是悬崖，桥梁的设计承载力还要比普通铁路桥梁高40%左右；
南盘江特大桥集拱桥、斜拉桥、悬索桥、连续梁桥、刚构桥、悬索桥、高墩桥7种桥型于一体，集深基坑、大体积混凝土、高桥墩和骨架的外包混凝土于一身，施工难度位居世界同类桥梁前列；
主桥单跨达416米，比著名的美国胡佛水坝 长87米，同时主桥主体上承式钢筋混凝土拱桥需要对劲性骨架外包上高性能的混凝土2.4万立方米，是我国铁路桥梁建设的重难点科研攻关项目。
此外，大桥两岸山势陡峭，两岸坡度近50度，岩石风化、断层发育，地形地貌复杂，山体滑坡、泥石流经常发生，南盘江急流险滩多，施工条件差，施工环境恶劣，科技含量高，安全风险大。
要建造这样一座大桥难度可想而知。
“十八般武艺”轮番上阵
桥如同一条板凳，板凳脚就是“桥墩”，“脚”踩得稳不稳尤为关键。“两个主桥墩分13层浇筑，每个基础的面积就有4个篮球场那么大，厚度达到24米。”贺常松感慨道，“这就好比石头上种树１
矗立两岸，个头最高的5、6号桥墩正是整座桥梁的核心受力部位。“墩身的质量和强度是整个桥梁稳定性的决定性因素之一。”贺常松说，身高均102米的两个拱座位于江两岸的半山腰，因施工区域地形陡峭，且施工集高边坡，深基坑，大体积混凝土浇筑于一体，单拱座石方开挖量约30万方、浇筑混凝土近6万方，施工难度可见一斑。
“大体积混凝土拱座浇筑是施工关键环节，有着非常高的工艺要求。”贺常松介绍，公司专门成立科研攻关小组，邀请专家到工地集体“会诊”，对高墩基础拱座爆破开挖、混凝土浇筑泵送、温控措施、冬季施工等一系列方案进行了系统研究，光大大小小实验就进行了上百次。
如今，站在陡峭的江岸远眺，支撑大桥主跨的5、6号桥墩，分立在江两岸，如同两座擎天立柱稳稳地扛起桥面。
“南盘江特大桥几乎囊括了我国桥梁建设的所有顶尖技术。”贺常松形象地比喻道，造桥的“十八般武艺”都使上了。
毫米级监测“强筋健骨”
大跨径桥梁建设技术被誉为世界桥梁技术的桂冠，南盘江大桥已然跻身前列。
如果将南盘江特大桥比作彩虹，那位于其中段的净跨416米的上承式钢筋混凝土拱桥就是其中最绚丽的风景。
南盘江特大桥属于客货共线桥梁，为“强筋健骨”，设计时采用钢管劲性骨架结构，有效增大了桥梁的跨度，同时其承载力要比普通客运专线桥梁的承载力高40%左右。
“人挺拔要强筋健骨，大桥同样如此。我们把桥梁骨架视作人的脊柱，通过电脑测算将其分解为一块块脊椎。把这些脊椎预先制作，再像拼接积木一样精细组装起来。”贺常松说。
搭积木，先得造积木。建设者自主研发了一套模块信息系统，把桥拱精细划分为39段重达百吨的“脊椎骨”。“脊椎骨”学名劲性骨架，单节长约12米，最重一节近130吨，是在普通混凝土构筑物中添加钢管、型材组合而成的“巨无霸”。
每一款“脊椎骨”并非现场浇筑，而是在项目部设置的专业工场提前制造，39块“脊椎骨”都根据电脑测算的数据量身定做，出厂前还会经过超声波及X光双重检验，确保加工误差不超过3毫米。这种桥梁结构预制，不仅可以大大提高大桥施工过程受力性能，也可以提高施工效率和精度。
如此大块头的“积木”，还有毫米级监测实时跟随。“脊椎骨”运抵施工现场后，会从江两岸分别吊到180米的高空，再平移208米到桥墩拱脚标定位置安装。同时，江两岸安装的14个“千里眼”也会跟踪监测钢管拱上的测试元件，保证施工精度。
“这套方法在国内双线铁路桥施工中尚属首次采用。即便是千米级的大桥，误差也控制在毫米级。”中国铁建十八局集团云桂铁路云南段项目部负责人介绍，最终大桥骨架钢管拱比计划提前40天精确合龙，水平合龙误差不到8毫米。
“这一系列高精尖的动作可是在施工环境恶劣的条件下完成的。”贺常松表示，南盘江特大桥，在研发峡谷强风条件下的大跨度、大起重量缆索吊系统，实现了钢管拱劲性骨架整节段吊装，为类似工程提供了借鉴。
“高精度合龙”世界领先
搭好骨架不易，给骨架增添“肌肉”更是难上加难。
郑皆连院士表示，南盘江特大桥劲性骨架外包混凝土浇筑工艺，无论是在国内还是在世界上，其在同类桥梁中都具有里程碑意义，实现了我国拱桥建设的又一个新的跃升。
这座高科技、高难度的世界一流现代化桥梁建设的每一步，都见证着建设者们付出的汗水与智慧。为解决施工中层出不穷的难题，自2010年项目开工建设以来，中铁十八局集团组建了以中国工程院院士、国内桥梁专家为主要成员的现场专家组，先后对大体积混凝土施工等12项瓶颈工序展开科技攻关和探索，科研成就硕果累累。
特别是在施工过程中，通过深入研究，科技创新，总结出了大跨度拱桥劲性骨架吊装扣锚系统施工及索力控制工法，有效解决了山高坡陡的峡谷地带大跨度、大高差、大吨位拱桥劲性骨架吊装的难题。通过由组合式岩锚、桩基承台锚、扣塔、扣锚索及扁担梁组成的扣锚体系、科学合理的测量控制技术及大型结构分析软件的综合运用，保证了劲性骨架的高精度合龙，整体技术达到了国际先进水平，为后续拱桥技术的发展起到了积极的推动作用。
日前，南盘江特大桥主体工程已顺利完工，剩余桥面附属工程施工正在有序推进。不久的将来，这里天堑变通途，高铁飞驰，飞虹卧波的南盘江特大桥伴随日夜奔腾的南盘江水必将成为云岭大地上一道靓丽的风景线。
云南日报记者张文峰文/图
