西平鐵路擎起“亞洲第一跨”

歷史來到2008年11月20日，從陜西西安到甘肅平?jīng)?，西平鐵路正式開工建設(shè)。西平鐵路取法古代絲綢之路的走向，可謂新世紀(jì)的“絲綢之路”，她以現(xiàn)代化大氣磅礴之勢蜿蜒于隴東黃土高原之上。

西平鐵路全長269公里，總投資78億元。合同工期四年。是“十一五”期間國家重點建設(shè)的鐵路項目，線路自隴海鐵路茂陵站引出，向西北經(jīng)陜西省興平、禮泉、乾縣、永壽、彬縣、長武及甘肅寧縣、涇川至隴東重鎮(zhèn)平?jīng)鍪校c寶中鐵路平?jīng)瞿险窘榆?。中鐵一局承建西平鐵路150公里，其中大都是橋隧工程。

開工建設(shè)西平鐵路，是落實中央西部大開發(fā)決策部署，擴(kuò)大西部地區(qū)投資的實際行動，也是陜甘兩省實施項目帶動戰(zhàn)略、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)較快增長的重大舉措。西平鐵路的建設(shè)，對于完善全國鐵路骨架網(wǎng)，形成西北通往中南、華東地區(qū)的便捷通道，具有非常重要的意義，對于促進(jìn)彬長煤礦開發(fā)，帶動沿線地區(qū)的果業(yè)、旅游及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，進(jìn)而推動區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會加快發(fā)展，也將發(fā)揮著十分重要的作用。

西平鐵路沿線溝壑縱橫，走向依山傍水，鐵路橋梁眾多，堪稱當(dāng)代中國“鐵路橋梁博物館”，集群式地展示了設(shè)計新穎、造型優(yōu)美、工藝復(fù)雜、巧奪天工的新型鐵路橋梁群落。

中鐵一局西平鐵路指揮部（中鐵航空港一公司西平項目部）承建施工的后河村一跨80米鋼混組合桁梁特大橋按照工期要求順利完成支架拆模，這是亞洲鐵路首例此類新型橋梁正式建成光彩亮相，她橫跨甘肅涇川境內(nèi)福銀高速公路，其通體玲瓏、輕捷纖巧的橋身令人贊嘆，其首發(fā)的意義十分重大，其建造過程亦十分艱苦卓絕。

西平鐵路被業(yè)內(nèi)人士譽為中國現(xiàn)代“鐵路橋梁博物館”，它集中展現(xiàn)了我國鐵路橋梁的新設(shè)計、新工藝，分布密度高的大跨度節(jié)段拼裝箱梁、緊鄰既有線的系桿拱橋、一跨80米鋼混組合桁架橋梁等，代表著中國鐵路橋梁工程領(lǐng)域中的新成就，成為新“絲綢之路”上一串串閃亮的明珠。一跨80米鋼-混組合桁架梁橋更是亞洲鐵路首例，吸引了眾多領(lǐng)導(dǎo)與專家的目光。

“此橋只應(yīng)天上有”

80米鋼-混凝組合桁架梁，是新世紀(jì)以來我國橋梁建設(shè)中最大膽的設(shè)計、最新穎的設(shè)計，西平鐵路上設(shè)計有四座此類橋梁，是鐵道部立項的科研項目，更是設(shè)計院、西平公司預(yù)期獲獎的特殊項目。設(shè)計似乎更容易一些，但要經(jīng)過工程驗證建成實體工程，不啻登天之難。

第一座80米鋼-混凝組合桁架梁橋的建設(shè)任務(wù)由中鐵一局西平鐵路指揮部第二項目部（現(xiàn)中鐵航空港一公司西平項目部）與中鐵一局建工公司共同承擔(dān)，想當(dāng)初第二項目部（中鐵航空港一公司西平項目部）剛接到圖紙時，如何施工80米鋼-混凝組合桁架梁，沒有任何經(jīng)驗可借鑒，沒有任何規(guī)范可遵循，更沒有任何標(biāo)準(zhǔn)可執(zhí)行，一切從零開始，艱苦而痛苦地摸索。

項目經(jīng)理邵崇義真誠地說：“我最不愿意到這座橋上來，因為在建設(shè)中艱難摸索我們付出的太多太多，一上來就令人心痛?！?/p>

沒有親身經(jīng)歷的人是不知其艱難艱辛的程度。中鐵一局（中鐵航空港一公司）筑橋制梁何止千萬記數(shù)，但是這座橋梁，對中國人來說確實是一個全新陌生的領(lǐng)域。世界范圍內(nèi)僅日本有一座。據(jù)說當(dāng)時中方人員實地參觀，在談到相關(guān)技術(shù)資料時，日方搪塞一掠而過，我國設(shè)計人員僅僅是參觀過56米跨度的真橋而已。如何讓這個“浪漫的理想化”的設(shè)計變?yōu)楝F(xiàn)實？

鋼-混凝土組合桁梁其實質(zhì)是鋼桁架和槽形梁的組合結(jié)構(gòu)，是通過梁體內(nèi)置的抗剪連接件，將主梁中的鋼桁架與混凝土腹板連接形成一個受力的整體，從而使鋼桁架和混凝土形成共同受力的結(jié)構(gòu)體系，用俗語表達(dá)就是“用混凝土包住了大鋼梁”。

鋼-混凝土組合桁梁最大限度地發(fā)揮了鋼桁梁和混凝土各自的材料特性，充分發(fā)揮了各自的材料性能，不但能夠滿足結(jié)構(gòu)的受力要求，而且達(dá)到了充分利用材料特性的目的，具有結(jié)構(gòu)輕盈、橋面超薄、受力良好、外形美觀、穩(wěn)定性好、重量輕、跨越能力強和經(jīng)濟(jì)適用的特點。鋼-混凝土組合桁梁是一種新型的梁式結(jié)構(gòu)，它的建設(shè)成功，將在今后的道路工程中有著廣闊的應(yīng)用前景。

后河村特大橋1孔80米鋼混凝土組合桁架梁橋是中國鐵路史上，乃至于亞洲鐵路史上，第一座運用80米鋼混凝土組合桁架梁技術(shù)的橋梁，對創(chuàng)新提升國內(nèi)橋梁施工技術(shù)具有重大的戰(zhàn)略意義。

后河村特大橋是為西平鐵路跨越銀武高速公路而設(shè)計，該橋全長1520.51米，位于半徑2000米的曲線上，與銀武高速公路形成42°交角。由于受地形條件和線路縱坡標(biāo)高所限，該橋第8孔設(shè)計采用為1孔80米鋼混凝土組合桁梁跨高速公路，該橋主桁結(jié)構(gòu)采用無豎桿的三角形桁，腹桿主桁由16個三角形無豎桿桁組成，三角形桁腹桿全部采用650×550毫米的矩形鋼箱斜桿組成，與上下弦的夾角為60.9度。斜腹桿之間采用節(jié)點板連接，通過節(jié)點板與上下弦鋼筋及混凝土連接形成整孔橋梁。

節(jié)點板與腹桿鋼箱材質(zhì)采用Q345qE，壁厚為16毫米、24毫米、32毫米和40毫米四種規(guī)格。梁體混凝土采用C55聚丙烯纖維混凝土。為加工鋼桁梁腹桿，中鐵一局建工集團(tuán)購置了數(shù)控火焰切割機、12米的銑邊機等大量的新設(shè)備。

艱難的探索

第二項目部（中鐵航空港一公司西平項目部）領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)為，80米鋼-混凝組合桁架梁是一種全新梁體，是一個全新的造橋概念，施工十分困難，但是任何橋梁的基本原理都是一樣的，應(yīng)該有一定的共性。唯有尋出問題所在，找出關(guān)鍵制約的部位，才能確定80米大跨施工方案。中鐵一局西平指揮部總工程師賈清江擔(dān)當(dāng)科技攻關(guān)重任，第二項目部（中鐵航空港一公司西平項目部）成立科技攻關(guān)領(lǐng)導(dǎo)小組，組長邵崇義，總工程師楊忠強任常務(wù)副組長，副經(jīng)理陳雙秦、姚文生任副組長，集合相關(guān)部門負(fù)責(zé)人組成的攻關(guān)小組，開始按照圖紙設(shè)計、研究，編制施工方案。

80米大跨技術(shù)總負(fù)責(zé)人、總工程師楊忠強，年近50歲，從事技術(shù)管理工作近30年，在施工方案編制過程中，老楊常常自嘲地說“我們這些老筑路人，遇到了世界級新問題”，難怪老楊叫苦，每走一步，都沒有任何技術(shù)經(jīng)驗可以借鑒，全憑一點一點地吃透圖紙、搞清設(shè)計理念。

楊忠強理論結(jié)合實踐，用其畢生積累的橋梁施工經(jīng)驗，拿出了3種施工方案。為此，老楊的頭發(fā)白了一多半。幾個月下來，他們共同剖析出80米鋼混組合梁施工的5大關(guān)鍵工藝難點及5大重點。

中鐵航空港一公司西平項目部拿出三種方案，每一種方案的背后，都是枯燥的公式計算、演算，工程部全體技術(shù)人員在部長王興建的帶領(lǐng)下，不分晝夜加班加點，分工分項對每一種方案進(jìn)行計算，確保理論、數(shù)據(jù)支撐無誤。在多次復(fù)核后，王興建攜帶裝訂成冊的幾種方案，與總工楊忠強分頭報批，向局指、監(jiān)理、業(yè)主報批。業(yè)主西平鐵路公司召集中鐵一局建工機械公司、中鐵第一勘察設(shè)計院、中鐵第五勘察設(shè)計院、蘭州交通大學(xué)等國內(nèi)知名的院校、設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)施工單位等專家教授一起進(jìn)行論證，由項目部進(jìn)行答辯。

指揮部總工程師賈清江，項目經(jīng)理邵崇義、總工楊忠強反復(fù)往來于咸陽、西安，與設(shè)計及檢算單位最終確定了施工方案，為亞洲鐵路“第一跨”順利施工邁出了堅實的第一步。

中鐵一局建工公司經(jīng)過反復(fù)試驗，在前期順利完成了鋼桁梁的加工，節(jié)點板的加工精度達(dá)到了設(shè)計要求，在鋼桁梁的安裝及鋼桁梁節(jié)點板的定位固定施工過程中，巧干加苦干，利用原橋梁設(shè)計的泄水孔為工裝生根，勝利完成了鋼桁梁的安裝。安裝過程正值2010年冬季，現(xiàn)場安裝人員的臉都被凍爛。

安全生命線

如何確保銀武高速公路和國防光纜的安全？項目部采取了九項得力措施：一是編制了翔實全面的《后河村特大橋80米鋼桁梁施工安全方案》，由甘肅省高速公路管理局審批。二是成立了以經(jīng)理邵崇義為組長，安全總監(jiān)姚文生為副組長，安質(zhì)部長等相關(guān)部門負(fù)責(zé)人為組員的80米大跨安全管理領(lǐng)導(dǎo)小組，全面管理大跨施工安全。三是在大跨施工的左右，高速公路兩端各1公里處布置安全警示筒、隔離墩，設(shè)置限高牌，并聘請四名在既有鐵路、公路上有工作經(jīng)驗的安全信號員擔(dān)當(dāng)安全警戒員。四是在施工不同階段，針對不同工序?qū)芾砣藛T、作業(yè)工人進(jìn)行安全技術(shù)培訓(xùn)教育。五是參加80米鋼-混凝土組合桁架梁作業(yè)的關(guān)鍵崗位人員（機械工、電工、焊工、架子工、鋼筋工等），必須有操作資格證。六是在施工梁體部位，使用雙層木膠版鋪墊，防止施工器物墜落。七是在梁體兩側(cè)（高速公路部位），設(shè)置防護(hù)欄桿，掛設(shè)安全防護(hù)網(wǎng)，并用彩條布進(jìn)行全封閉，全面杜絕掉人、掉物，影響既有高速公路的通行安全。八是上級領(lǐng)導(dǎo)高度重視、支持。大跨施工從開工到竣工，中鐵航空港一公司總經(jīng)理王吉明多次委托公司總工程師韓海生，帶領(lǐng)公司工程部部長姜國慶、試驗室主任劉長江、總工辦主任曹和平，專業(yè)工程師張金帆、張鎬等，對現(xiàn)場進(jìn)行施工技術(shù)方案、安全技術(shù)方案的檢查、指導(dǎo)、驗收。九是上下聯(lián)動設(shè)置安全生產(chǎn)的銅墻鐵壁，中鐵一局副總工程師、西平鐵路工程指揮部常務(wù)副指揮長黃釗經(jīng)常親臨現(xiàn)場指導(dǎo)，安全總監(jiān)孟憲魁每周例行檢查一次，總工程師賈清江到工地必須要到大跨現(xiàn)場來指導(dǎo)。

正是這九項措施得力，在全體員工的共同努力下，80米鋼混凝土組合桁架梁在歷時11個月施工中，未出現(xiàn)任何安全事故，從未發(fā)生任何影響高速公路車輛通行的事故。

攻堅攀高峰

后河村特大橋80米鋼混凝土組合桁梁施工過程中，橋梁臨時結(jié)構(gòu)施工十分復(fù)雜，隨著施工的推進(jìn)，鋼混結(jié)構(gòu)在不同的溫度、濕度條件下安裝之后所產(chǎn)生的變形問題極為復(fù)雜，線性控制就成為了更大的難題。

如何解決沉降變形控制難題？如何掌握貝雷梁的變形控制，中鐵航空港一公司西平項目部按照設(shè)計要求采用了鋼管支墩膺架法，首先是沿高速公路方向的中央分隔帶，左、右線緊急停車帶，左、右線坡腳，按照貝雷梁的長度的整數(shù)倍設(shè)置條形基礎(chǔ)，然后在條形基礎(chǔ)上設(shè)置鋼管墩，鋼管墩上放置橫向分配梁，橫向分配梁上放置鋼楔塊，鋼楔塊上再放置貝雷梁。

由于鋼管支墩與公路平行，意味著每一排鋼管支墩(包括橫向分配梁，鋼楔塊)整個和鐵路成42度夾角，致使縱向每單片貝雷梁在鋼管墩上的起始位置是不同的，是一字兒錯開的，這就導(dǎo)致了80米梁的同一橫斷面上每片貝雷梁在截面上的變化是不同的，這給施工造成很大的困難，特別是底模的預(yù)拱度和標(biāo)高調(diào)整極其困難，這些數(shù)據(jù)計算是大量而繁雜的。

為了解決這些難題，中鐵航空港一公司西平項目部科技攻關(guān)領(lǐng)導(dǎo)小組研究，采取了加密布置沉降觀測點的方式來盡可能多的掌握和補充計算數(shù)據(jù)的不足，根據(jù)現(xiàn)在的測量結(jié)果顯示，這一做法彌補了計算上的不足，通過加密沉降觀測點的變化情況而調(diào)整的貝雷梁和底模的標(biāo)高是符合設(shè)計要求的，調(diào)整完后整個底模中心線的左右標(biāo)高是不同的，通過桁梁和混凝土的加載，底模就完全恢復(fù)到了設(shè)計的標(biāo)高位置。

沉降觀測極為關(guān)鍵，事關(guān)80米大跨的成敗，每天要記錄測量變化，及時做出計算判斷，及時調(diào)整一些部位構(gòu)件，確保梁體整體線性。

80米大跨施工正處在關(guān)鍵時刻，總工程師楊忠強又臨其父逝世三周年之日，他無法回家盡孝置辦祭祀儀式，就在長慶橋鎮(zhèn)購買一些祭奠用的香、蠟、紙錢、冥幣，在離項目部一公里的一個十字路口，畫了個圈，將祭品燒在圈內(nèi)，然后對著祭品磕了三個頭，給父親祭奠后長嘆一口氣離開。

80米大跨是整個中鐵航空港一公司西平項目部工作的核心，經(jīng)理邵崇義盯控關(guān)鍵節(jié)點部位，總工楊忠強盯控每道工序，副經(jīng)理陳雙秦每天去盯控，工程部長王興建以大跨工作為主，工區(qū)技術(shù)主管衛(wèi)占圖、專職負(fù)責(zé)大跨施工技術(shù)管理的技術(shù)員元佳、領(lǐng)工員彭光順、江小平，測量工孫宏杰，作業(yè)隊長余鐵寶等等一大批人，為80米鋼混凝土組合桁架梁的順利施工嘔心瀝血、廢寢忘食，付出極大辛勞、心血。他們以高度的責(zé)任心，兢兢業(yè)業(yè)，從源頭抓起，從細(xì)節(jié)抓起，為大跨成功建成奠定了堅實的基礎(chǔ)。

高仿真試驗

如何確保節(jié)點板位置鋼-混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝正確無誤？項目部科技攻關(guān)領(lǐng)導(dǎo)小組，按照施工方案，開展節(jié)點板位置鋼-混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝實施前的各工序模擬試驗驗證。

80米鋼-混凝土組合桁梁下弦共18個節(jié)點，上弦共16個節(jié)點，節(jié)點在槽形梁的腹板和上弦位置通過高性能鋼筋混凝土將其形成一個整體，此處的鋼筋、鋼節(jié)點，混凝土的空間結(jié)構(gòu)是異常復(fù)雜的。34個節(jié)點和鋼筋的空間位置的協(xié)調(diào)，混凝土在鋼筋和節(jié)點之間的填充密實，這是確保節(jié)點在以后的運營中不出現(xiàn)裂痕的關(guān)鍵。

中鐵航空港一公司西平項目部投資近30萬元左右進(jìn)行了高仿真試驗，按照設(shè)計，抽取下弦X3節(jié)點，按照1:1的比例加工，對該節(jié)點進(jìn)行鋼筋綁扎，模型立設(shè)，混凝土的澆注，通過X3節(jié)點試驗，得出了施工的工序為：鋪設(shè)底模-調(diào)整桁架梁位置-綁扎鋼筋-穿設(shè)波紋管及預(yù)埋件-立設(shè)模型-澆注混凝土。

鋼筋綁扎要求鋼筋加工的精度要達(dá)到規(guī)范的要求，只有保證鋼筋加工的精度才能保證節(jié)點的空間位置的精準(zhǔn)度，每一根鋼筋的位置和垂直度都通過尺量和吊線控制。節(jié)點板位置鋼-混凝土結(jié)構(gòu)施工試驗，迅速為下一步施工指明了方向，也加快了施工進(jìn)度。

同期梁體支架也開始施工荷載試驗按照設(shè)計梁體自重的50%，100%，120%進(jìn)行載重試驗，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，各種數(shù)據(jù)顯示支墩、支架滿足梁體拼裝要求。

蘭州交通大學(xué)后河村80米鋼-混凝土組合桁架梁橋課題組的橋梁監(jiān)控組給予了全程監(jiān)控指導(dǎo)，他們吃住在工地，按照蘭州交通大學(xué)博導(dǎo)王根生教授編寫的《80米鋼-混凝土組合桁梁橋施工監(jiān)控實施方案》進(jìn)行監(jiān)控。運用了各種科學(xué)儀器進(jìn)行科學(xué)監(jiān)控，給予大跨施工以信息化的支撐。

破解難題的喜悅

后河村特大橋80米跨鋼-混凝土組合桁梁與高速公路斜交角度為48度，橋墩緊臨公路邊坡，鋼桁梁吊裝施工場地受限，另外高速公路車流量大，跨路吊裝施工安全風(fēng)險較高。經(jīng)過現(xiàn)場考察和安全、技術(shù)方案比較后，項目部采用了在貝雷梁膺架上架設(shè)20噸龍門吊進(jìn)行鋼桁梁桿件吊裝的方案施工。

中鐵航空港一公司西平項目部形成了一套完整的安裝施工程序：膺架搭設(shè)完畢→底模鋪設(shè)完）→預(yù)壓結(jié)束→20噸龍門組裝完畢→構(gòu)件支撐的安裝→上下節(jié)點板、腹桿平臺上人字形拼裝→人字形構(gòu)件安裝→橫向支撐、縱向支撐安裝→檢查調(diào)整腹桿→澆注下弦混凝土→復(fù)測檢查腹桿定位→澆注上弦混凝土→面漆涂裝。

在整個施工過程中，在現(xiàn)場負(fù)責(zé)的技術(shù)員元佳、領(lǐng)工員彭光順等人都堅守工地，冬天頂風(fēng)冒雪，夏天忍受酷暑，每天都在十幾個小時守在橋上，一年時間未回家探親，未離開工地一步。年輕技術(shù)員元佳曬得黝黑，但對于能夠參與亞洲第一跨施工，常常有說不出激動與喜悅。

如何解決一次澆筑纖維混凝土600立方米這道難題?

80米鋼-混凝土組合桁架梁混凝土采取C55聚丙烯纖維混凝土，控制難點在于C55聚丙烯纖維混凝土施工過程中，要及時掌握原材料含水情況，增加含水率檢驗頻次，保證攪拌時每盤用水量在控制范圍，坍落度才能達(dá)到設(shè)計要求。

在澆筑前，中鐵航空港一公司西平項目部召開專題會議，進(jìn)行澆筑責(zé)任分工，以全項目部之力確保澆筑成功。澆筑之時，總工程師楊忠強、副經(jīng)理陳雙秦、姚文生以及工程、試驗、設(shè)備、辦公室等部門負(fù)責(zé)人，均堅守在澆筑作業(yè)面，現(xiàn)場處理可能出現(xiàn)的一切問題，把出現(xiàn)的一切問題消滅在萌芽狀態(tài)。試驗主任李繼孝、試驗主管和張最為忙碌，他們在拌和站、泵車上、泵頭處等各個環(huán)節(jié)都配備試驗員，手拿步話機隨時通知混凝土水灰比情況，及時前后通報調(diào)整，確保了600立方米C55聚丙烯纖維混凝土澆筑質(zhì)量全面受控。

西平鐵路公司副總經(jīng)理、總工師張晟，在80米鋼-混凝土組合桁架下弦梁成功澆筑祝捷大會上高度評價中鐵一局西平鐵路工程指揮部的完美貢獻(xiàn)，他說：“西平鐵路后河村特大橋是世界鐵路目前跨度最大的鋼-混凝土桁梁橋，科技含量高，施工難度大，是鐵道部、鐵路局的重點科研項目。經(jīng)過全路著名專家多次論證，設(shè)計單位中鐵一院精心設(shè)計，反復(fù)試驗，攻克了設(shè)計難關(guān)。開工以來，施工單位中鐵一局西平鐵路工程指揮部、中鐵航空港一公司西平項目部迎難而上，精心組織，大力開展技術(shù)攻關(guān)，解決了困擾施工的一系列技術(shù)難題，確保了工程質(zhì)量、安全和進(jìn)度，展示了良好的企業(yè)形象。監(jiān)理單位甘肅信達(dá)監(jiān)理公司嚴(yán)格把關(guān)，認(rèn)真負(fù)責(zé)。蘭州交通大學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實，科學(xué)指導(dǎo)。參建各方嚴(yán)格落實“六位一體”和“兩不一違”的建設(shè)管理要求，從源頭控制，過程控制，細(xì)節(jié)控制等方面為該橋的成功實施奠定了堅實的基礎(chǔ)”。

張晟動情地說：同志們，你們豐功偉績將載入中國鐵路建設(shè)史冊，為我們有幸參與攻關(guān)這一世界新課題而自豪吧！

責(zé)任編輯/彭中玉