世界最高十座桥八座“天桥”在中国

Dajiangnanbei - - 神州风采 - 本刊特约记者赵征南

世界最高桥纪录又一次被我国桥梁人刷新!在黔滇交10

界,总投资超 亿元的杭瑞高速

2016

北盘江大桥在 年底建成通

1341.4

车。该桥全长 米,桥面到

565 200

谷底垂直高度 米,相当于层楼高,超越之前的世界第一高

560

桥、 米的四渡河特大桥。目前,世界最高的十座大桥中,有八座在中国。作为杭瑞高速公路最后一个“瓶颈”,北盘江大桥的建成通车,意味着以杭州为起点,贯穿浙江、安徽、江西、湖北、湖南、贵

7 3404

州至云南瑞丽口岸 省 公里的杭瑞高速公路全面竣工。相邻的贵州都格镇与云南普立乡

2 15

之间的车程将由 小时缩短为分钟,这将显著改善西南地区与外界的交通出行,促进地方社会经济发展,为国家“一带一路”战略添上厚重的一笔。

深谷地形决定“第一高度”

贵州省六盘水市都格镇龙井村,位于北盘江深切峡谷之中。对村民马选军而言,最麻烦的就是逢年过节,为了到山对面 的云南亲戚家,他要翻山越岭走几个小时的山路。“隔山喊得应,见面要半天”,是云贵高原百姓生活的真实写照。

北盘江大峡谷谷底广泛分布形态各异的钟乳石群。站在龙井村俯瞰,有的如刀斧利剑、有的如妖魔鬼怪,令人不寒而栗;从此仰望,云雾之中,一座橘红色的长龙横跨峡谷两岸,宛若“天桥”。

如果说谷底的魔幻是大自然的鬼斧神工创造的自然奇迹,那北盘江大桥便是人间奇迹。“我至今也无法想象,在我们头顶直上直下的悬崖之间,能造出这么一座雄伟的大桥。”马选军说。

2009

年,大桥总设计师彭运动也这么站在龙井村。已经在贵

6

州做了年桥梁工程的他,面对眼前复杂的地形、地貌和地质,脸上第一次有了不知道将桥架在何处的愁云。造桥没有捷径,

他和他的团队只能从起点——地质勘测做起。经过村镇的推荐,从小在峡谷中长大的老乡童三平成为彭运动勘察设计团队的地勘向导。童三平告诉记者,沿着河谷的羊肠小道穿梭的地

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勘队跋山涉水,上下游两岸 公里几乎走遍了。

回想起当初的钻探过程,童三平对彭运动是又气又敬。“我没想到,隔了一条河,云贵两岸的地质差距那么大。贵州这边石头多,钻探起来不是太难。云南那边到处是田地,土层厚且溶蚀多,有一个钻孔,老是埋钻卡钻,我们都想放弃。但彭运动说,少钻一个都不行。这人也真是,太较真。不过,看在他也是为了大桥工程安全着想,我还是很尊敬他的。”

可具体的桥位还需考虑整个高速公路的走向。“对设计师而言,桥位和桥型的选择绝不是为破纪录而选择,而是从地形、地质、地貌等角度综合分析,这是永恒不变的准则。”彭运动说: “北盘江大桥之所以建得那么高,就是因为桥位处的地形——谷深而非山高。对深谷而言,桥

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的高度降低,即便只降 米,也意味着周边更多的路线深入‘地下’,需要开挖更多的路基和建更长的隧道。从经济上看,有更多隧道的高速路造价远超单一高架桥的代价,所以我们才将桥建在接近山顶的位置。”

弃悬索桥型并非标新立异

确定桥位后,桥型就成为各方关注的焦点。决定桥型的首要因素是跨度。根据前期勘查,此

670

桥的跨度预计在 米以上,而混凝土斜拉桥最大跨度一般不

500

过 米,梁桥、拱桥更不合适,再加上桥位地形、施工可行性等多方面因素限制,只有钢桁梁斜拉桥和钢桁梁悬索桥具备可操作性。

北盘江大桥设计时,贵州有史以来修建的技术含量最高的桥梁——坝陵河大桥刚刚通车, 该桥的设计方正是中交公路规划设计院有限公司的彭运动团队,彭运动用钢桁梁悬索桥结束了高山峡谷区域建不了超千米大跨度桥梁的历史。

类似的地形条件,相同的设计团队,几乎所有人,包括彭运动设计团队的内部人员都认为,彭运动将照搬已经成熟的建设方案。但没想到,他却弃用了钢桁梁悬索桥方案,改用钢桁梁斜拉桥。

一时间,各方的质疑扑面而来,业主、省交通厅和公规院领导对此皆有不同意见。“开始,有关领导坚决不同意斜拉桥的方案,认为我有野心,刻意追求世界之最,标新立异。我承认,创新是设计师的灵魂,但我绝不会为了野心而创新,而是针对当地环境而创新。”彭运动说。

他不断向专家和领导讲述自己的论证:“首先,北盘江大桥

500两岸均为高达 米的高陡边 坡,两岸岸边均为悬崖峭壁,且分布了一些溶蚀裂隙带,两岸悬

8索桥型的锚碇(至少 万方)的大开挖对边坡稳定和安全影响较大,大开挖的弃渣将严重影响生态环境。其次,桥址区基岩地层为石灰岩地层,地下水活动频繁,岩溶洞穴发育,很难找到适 合悬索桥的锚碇布置位置。再500-800次,对于主跨跨径为 米山区大跨径桥梁,钢桁梁斜拉桥在经济性上比悬索桥有明显的优势。”经过多轮科学比对,北盘

720江大桥最终被批准采用主跨米的钢桁梁斜拉桥方案。

大桥两侧采用不同施工工艺

设计方案确定后,便要选择施工方案。考虑到山区作业,运输不便,彭运动和设计团队心中的设计基本原则便是“化整为零,积零为整”。所谓“化整为零”,即由于临时施工便道转弯半径有限,长车不能直接到达施工场地,为保证杆件顺利供应,在工厂进行杆件加工,将长杆件拆分装上挂车,运至现场的钢桁梁拼装场。

“积零为整”本来就十分复杂。这还不够,北盘江大桥两侧分别采用了不同的拼装方法。贵

17

州侧 号标段由中交二航局负

+

责施工,采用“多点顶推 桥面吊

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装”工艺,云南侧 号标段则采

+

用“拖拉式 纵移悬拼”工艺。

类似的斜拉桥常规会使用边跨落地支架的施工工法。但在北盘江大桥的边跨,桥面距地面

100

高度达到了 米,如果边跨采

1.5

用支架安装,至少需要投入约万吨支架钢材。现有条件下,高支架就如同面条一般柔软,施工成本巨大不说,支架施工安全风险又将会大大提高。“桥梁施工事故中,绝大部分是支架安全事故。所以,我认为应该放弃支架施工,选择顶推工艺;将高空作业改为地面操作,这是顶推工艺首次用于山区钢桁梁斜拉桥建设中。”彭运动说。

所谓顶推,指的是梁体在桥头逐段浇筑或拼装,用千斤顶前顶后推,通过水平千斤顶施力,将梁体向前方移出施工场地,并为后方梁体拼装留出场地,重复

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“顶 推 降 缩”工序即可完成全部梁体施工。“顶推大大减少了土地的占用,保护了桥位周围的环境,对山区大跨度桥梁施工而言,这应该是未来的一个发展方向。”彭运动说。

边跨钢梁就位后,主跨采用

360

度全回转桥面吊机分块进行拼装。顶推和分块拼装都是为了尽可能减少高空作业的重量和难度,甚至可以看作将高空作业转化为地面作业,有效地降低了施工风险。

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不过,对面的 标段却并未采用此种创新工艺,而是进行了另一种创新———纵移悬拼:施工中,钢桁梁杆件在工厂预先加工试拼装,到场后通过施工便道运至杆件存放场存放,拼装时采用平板车转运至梁段节段拼装 场,再通过龙门吊进行整节段组拼,最后进行纵移悬拼施工。同时,地面预先开始后续节段的整体组拼,保证地面随时具备有组拼完全的待安装节段。最终,节约了一个多月的工期。

大桥两侧的施工,都遇到许多难以预料的难题,彭运动总设

17 18

计师和 标段总工王超、 标段总工周大庆面临巨大的压力。但在中国桥梁人面前,办法总比困难多,随着一道道难关被攻克,大桥施工一天天稳步推进(其中的曲折故事恕不在此详叙)。

2016 9 9

年 月 日,大桥合龙前夜,许多大桥建设者都睡不着觉,几位负主要责任的工程师更是几乎一夜没有合眼。毕竟,在对称桥型的两侧使用不同工法施工,合龙会更加困难,好在由于前期的控制和监测都严格按照标准执行,合龙时的误差总体处于可控范围之内。顺利合龙之后,人们松了一口气。

我们是不是“桥梁强国”?

20

多年来,我国的桥梁建设取得了举世瞩目的进步,自主建设率几乎达到百分百。我国的桥

5

梁数量以每年 万座的速度递

5

增,其中大跨度桥梁每年新增

8

至 座。

在北盘江大桥的采访中,多位专家向记者表示,随着中国桥梁人不断刷新世界桥梁纪录,就建桥水平来说,我国已处于世界领先的地位。不少企业已经走出国门竞争国外项目,我国既是“桥梁大国”,也是“桥梁强国”。

不过,也有一些专家对此表达了谨慎的态度。国际桥梁与结构工程协会副主席、同济大学桥梁工程系主任葛耀君便是其中 之一。日前,他表示,我国已是“桥梁大国”这点毋庸置疑,但在桥梁核心技术、国际影响力和领军人物方面,我们和英、法、德等老牌桥梁强国仍有差距。

葛耀君对记者介绍:桥梁技术创新可以归结为三大方法,即:发明新的技术、改进旧的技术、集成好的技术。法国有预应力混凝土发明技术、英国有正交异性钢箱梁改进技术、德国有斜拉桥集成技术。目前我们在改进技术和集成技术方面取得了一些成绩,但在发明技术方面差距还不小,而发明技术才是技术创新的最高境界。

国际上,我国桥梁界的技术影响力究竟如何呢?葛耀君说,拿一篇论文在国际桥梁大会上读一下这不叫影响力,国际影响力是指桥梁工程离不开我们,譬如,重要桥梁国际会议首先想到要邀请中国专家做大会特邀报告;或者,重要国际学术组织邀请中国专家担任理事长或主席之职。同样,在国际竞标中,我们更多的是依靠造价、资金、工期上的优势获胜,希望看到将来能够在纯技术层面下竞争而胜出,希望能够采用我们中国标准来主导工程设计、施工、养护和管理。

在结束采访时,葛耀君表示:“桥梁强国”必须有一系列自主知识产权支持。目前,拉、压、弯三种基本受力方式都已利用完毕,桥型上的发明创新已经很难,但在建设桥梁的技术上,包括设计、施工、养护、维修,都还有进步的空间。成就面前,我们绝不能夜郎自大,只有当全世界都在使用中国桥梁技术建桥, “桥梁强国”才是实至名归。

(编辑 韦潇)

(潘先阳摄)

建桥工人正在进行合龙施工

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