东溪河特大桥全长506米,是巫镇高速重点控制性工程。主桥为跨径330米的上承式钢管混凝土拱桥,桥面距离地面的垂直高度达到289米,相当于90多层楼房的高度。
东溪河特大桥跨越的阴晴山“V”字形峡谷,位于重庆和陕西交界处的大巴山区,由于山体高大陡峭,以至于产生了“一山两分天”“阴阳割昏晓”的景象。大桥拱座位于近乎垂直的岩壁上,没有任何施工条件和场地平台,是名副其实的凌空建桥。面对没有施工场地、物资运输和施工组织三大难题,建设者从零做起,在陡峭的悬崖上上演了“蜘蛛侠”开山凿路,架桥通衢的历史创举。
攀岩600米绝壁
凿出物资运输线
走进东溪河特大桥建设现场,临近大桥拱座有一条仅容一人攀爬的羊肠小道,顺着悬崖峭壁蜿蜒而上,消失在密林深处。这就是项目建设团队进场初期,依靠数根攀岩麻绳,徒手在悬崖上开凿架设的施工便道。
蜿蜒崎岖的施工便道
为了在山顶架设缆索吊,建设者靠着最原始的“肩挑人扛”运输方式搬运物资。经过四十多天艰苦卓绝的开山筑路,不到20人的建设队伍先后搬运了近500吨钢管、混凝土、钢绞索等物资设备,在悬崖上建成了一条1.7公里的施工便道,600米高的山峰被他们成功征服,他们进入工作面的时间由原先的两个半小时缩短至20分钟,极大加快了工程进度。
人工完成便道修筑
由于大桥地处深“V”峡谷之间,两岸施工便道均不能直达,所有材料和机械设备均须使用缆索吊吊运。为了方便施工,项目团队在两个拱座左侧约40米处修建一座索桥,作为辅助施工的便捷通道。在高空编织索桥难度极大,建设者身系安全带,像“蜘蛛侠”一样在235米高空凌空编织415米长的人行索桥。短短27天,一条“空中走廊”就在他们手中编织成型,直通两岸施工场地。
吊运万吨
高空缆索建钢铁巨兽
在东溪河特大桥建设现场,悬崖上高高耸立的钢铁缆塔上,钢丝绳密如蛛网,在指挥人员的指令下,挖掘机等重型设备被吊运安放在悬崖上人工修筑的作业平台,快速实施开挖施工。东溪河特大桥桥面距离地面垂直高度达289米,共有56个吊装节段和2个合龙段,采用无支架缆索吊装施工工艺进行安装,应用两套105吨缆索吊装系统,通过“对称悬拼、跨中合龙的斜拉扣挂法”安装施工。
桥梁对称悬拼安装
通过逐级安装吊运的方式,他们首先肩扛手提物资设备,在山顶600米高处架设1套1吨临时工作索,吊运施工30吨提升索及主缆索吊锚碇所需的材料、设备。接着采用30吨提升索吊运挖机至两岸拱座位置,进行拱座开挖和引桥下部结构施工。待山谷两侧隧道贯通后,再开挖缆塔基础,实施混凝土浇筑和缆塔拼装施工,最后进行主缆索吊架设,完成钢管拱肋吊装。
层层构筑缆索吊系统
依靠缆索吊,项目建设者从山谷钢栈桥平台直接吊运重达103吨的钢管拱肋至200多米高的施工作业面,相当于在山谷中架设了一部超高层电梯。在东溪河特大桥建设中,他们吊运架设桥梁钢结构及T梁超万吨,其高度和难度在我国同类型桥梁中较为罕见。同时,在峡谷横风的影响下,钢管拱肋必须做到精准对接,严丝合缝,才能保证整体受力,安装精度控制和受力状态成为建设的关键性难题。
缆索吊系统吊运桥梁组件
泵送115米悬崖
智造空中楼阁
在垂直的山脊上,东溪河特大桥拱座边坡最大开挖高度达到101.5米,拱座与地面垂直高差超200米,在这样的高度架桥修路如同建造“空中楼阁”,几乎成为不可能完成的任务。
处于悬崖上的桥梁拱座
为了打开工作局面,搭建施工平台,建设者针对超高边坡高风险施工采用聚能预裂减震松动爆破施工技术实施拱座和边坡开挖,将开挖作业控制在有限范围内。在拱座开挖过程中,他们通过人工开挖机械作业平台,再通过30吨缆索吊垂直吊运小型挖掘机至平台处进行机械开挖;待开挖面增大,再吊运大型挖掘机开挖及破碎,累计完成6.7万立方米土石方开挖作业。
拱座爆破可控施工
更大的难题在于东溪河特大桥两岸拱座混凝土浇筑方量超2.2万立方米,泵送混凝土落差超过115米,这样的高度和体量在我国目前工程建设中极为罕见。他们通过优化泵管选线,加强混凝土质量控制,反复检查泵管安装及加固措施,采用两台泵车同时泵送混凝土,完成两岸拱座浇筑。
全生命周期管理
智能管家守护桥梁
为精准控制桥梁拱架安装,实现桥梁最佳受力,建设者将施工视频监控与BIM可视化平台相结合,在拱座边坡开挖前、拱座混凝土浇筑前,预埋传感器,采集原始数据,实现全施工过程可视化、施工参数及桥梁状态可视化,搭建建设和管理一体化平台,实现桥梁建设和后期运营维护的智能化全生命周期管理。
利用“BIM+GIS”技术建立建管平台
围绕东溪河特大桥建设,他们开展了缆索吊系统设计及安装技术,大吨位构件拼装、吊装施工组织,吊装控制技术,拱肋应力应变及线形监控,主拱肋钢管内低膨胀混凝土压注控制技术和钢管混凝土拱桥施工BIM技术等多项创新研究,培育形成了深切峡谷地形条件下大跨度上承式钢管混凝土拱桥建造技术专项技术能力,成为该技术领域的专业建设团队。
通过智能机械辅助实现拱架精准拼装
通过建立桥梁三维模型,他们将山谷横风转化成为施工参数,通过“模型+实景”预先开展桥梁受力分析,模拟桥梁施工,在大桥达到最大悬臂状态时,对拱肋线形进行精确测量,同时通过扣索进行精调,让拱肋应力满足设计要求,确保东溪河特大桥以零误差实现精准合龙。