13日早晨6点35分,潍青高速跨胶济铁路桥完成转体后不久,一列动车从桥下飞驰而过。作为目前国内最重的高速公路跨铁路转体桥,潍青高速跨胶济客专、胶济铁路转体桥的单体重量分别达3.85万吨、3.79万吨。如此重的桥体实现华丽转身,是如何做到分毫不差精准对接的?背后又有哪些不为人知的技术和施工准备?大众网·海报新闻记者对话负责转体桥项目的两位工程师,揭秘两个3.8万吨大家伙华丽转身背后的故事。
单体3.8万吨国内史无前例 刹停都要提前15分钟减速
“通过球铰进行转体,在公路、铁路建设上是比较成熟的技术,但单体重量3.8万吨的6车道高速公路转体桥,在国内也是史无前例的。”山东高速济青中线项目公司总经理姜开明坦言,桥梁转体的两个多小时里,他和现场所有工程技术人员一样,心里始终紧绷着一根弦。
姜开明介绍称,由于桥上是6车道高速公路,桥下是胶济客专和胶济铁路的并行线,同时为保证桥体与铁路接触网之间的净空安全距离,又要求桥梁墩柱足够高。以上种种因素,造就了这两座宽度超过40米、转体跨径2×85米,混凝土浇筑量6万多方,总重量达7.64万吨的转体桥。
要转动单体3.8万吨的大家伙,所需的牵引力也非同一般。“启动阶段需要的牵引力最大,在150吨左右,加速过程也需要120多吨的牵引力,匀速转体阶段则需100吨左右的持续牵引。”转体桥项目工程部长佟传鑫介绍说,为了保证足够的拉力富余,现场使用了最大拉力可达1000吨的千斤顶。
3.8万吨的钢筋混凝土,转体过程必须保证匀速转动,急停急刹可能因巨大的惯性造成内部结构损伤。根据前期计算和试转体的数据,正式转体末端提前15分钟就开始慢慢降低千斤顶的牵引力,直到牵引力减为零后,这个3.8万吨的大家伙仍会在惯性下继续转动20秒左右,才会完全停下。这时,桥体末端离完全对齐仍有60厘米弧长,再经过10分钟左右的牵引微调,最终实现了桥体分毫不差精准对接。
“转体过程中,最关键的是保证重心稳定和桥体平衡,一百多米长的转体桥,结构偏心不能大于0.1米。”姜开明介绍说,如果梁体重心不平衡,转体过程中就会发生侧向偏移,因此工程技术人员在转体前就对桥体进行了重心测算。
佟传鑫全程参与了3.8万吨桥体的重心测算,“通俗来说,就是用千斤顶在一侧上承台的位置翘一翘,看用多大的力能把它翘动,再从另一侧重复这一过程,从而测算出梁体的重心位置。”佟传鑫说,经过计算,最终工程技术人员在35号主墩上放置了20.4吨的配重块,在32号主墩也加了34吨配重。
北斗定位实时监测转体姿态 国产技术让“不敢想”变成“有底气”
“功夫下到平时,从桩基施工、钢绞线张拉到混凝土浇筑,从工期规划、安全管理到人员分配,桥梁转体过程中可能出现的各种问题,都在设计和施工过程中进行了规避。”姜开明介绍说,为了最后这两个多小时的成功转体,全体工程技术和施工人员已经忙活了一年多。
大众网·海报新闻记者在桥梁转体现场看到,监控大屏幕上桥梁转体的偏航角、线速度、倾伏角、俯仰角、整体完成度等各项参数实时滚动,为工程技术人员提供了可视化参考。
作为目前国内最重的转体桥,桥梁转体过程中对线形控制、技术精度要求极高。为此,项目方首次使用了北斗定位系统对桥梁转角及姿态进行监控,实时采集偏航角、俯仰角、横滚角等数据,通过“全程可视化、控制智能化”提前分析告警。佟传鑫介绍说,这是行业内近两年才开始使用的一项全新技术,与此前桥梁转体过程中使用的全站仪相比,是一项颠覆性的技术进步。
有着多个转体桥项目施工经验的佟传鑫介绍说,此前转体过程中监测桥体姿态使用的全站仪是光学仪器,通过人工观察、口头报数、人脑判断的方式来对桥梁转体姿态进行监测。现场指挥员接收到的各项数据永远比实际情况慢半拍,既做不到实时更新,更别提可视化监测。
“北斗定位技术应用在桥梁转体上,大大解放了我们的劳动量,极大提高了生产效率,这样我们心里也更有底了。”技术尝鲜后,佟传鑫喜悦之情溢于言表。除了北斗定位技术,这次桥梁转体的“转轴”,也是广西柳州生产的抗倾覆球铰,实现了核心技术的全国产化。
记者 贺辉 郭由 报道
“这么大吨位的桥,能保证顺利转体,放在几年前,这是想都不敢想的技术挑战。”从事工程施工几十年的姜开明坦言,原来最多只能做4车道宽度的转体桥,现在能做到6车道,这得益于最近几年国产定位系统、软件信息系统的应用,以及建筑材料、施工方案和施工工艺的不断迭代升级。“这背后是我们国家基建技术整体实力的稳步提高,让我们敢于尝试3.8万吨的转体桥。”