沿江施技 橋跨金沙

文/圖 四川沿江宜金高速公路有限公司 黃紅亞 布赫 李強(qiáng) G4216線屏山新市至金陽(yáng)段高速公路ZX2項(xiàng)目部 李寶清 陳旭 本刊特約記者 唐浩

G4216屏山新市至攀枝花高速公路（以下簡(jiǎn)稱“沿江高速”）屏山新市至金陽(yáng)段起于屏山新市鎮(zhèn)，止于金陽(yáng)蘆稿鎮(zhèn)，是目前四川高速公路建設(shè)中，地質(zhì)環(huán)境最復(fù)雜、造價(jià)最高、施工難度最大的一條高速公路。在眾多控制性工程中，卡哈洛金沙江大橋無(wú)疑是工程體量和建設(shè)難度最大的工程之一。對(duì)此，施工項(xiàng)目部通過(guò)新工藝、新技術(shù)，采用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算數(shù)據(jù)相結(jié)合等方法，制定相應(yīng)方案，克服了混凝土體積大、結(jié)構(gòu)物線性復(fù)雜等難題，優(yōu)質(zhì)高效地完成了項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，保障了施工進(jìn)度。

沿江高速宜賓新市至金陽(yáng)段是《國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃（2013年-2030年）》中G4216成都至麗江高速公路和《四川省高速公路網(wǎng)規(guī)劃（2014-2030）》中G4216沿江高速”改為“宜賓—雷波—金陽(yáng)—寧南—攀枝花高速公路”的重要路段，于2020年9月開(kāi)工建設(shè)，工期5年，預(yù)計(jì)2025年實(shí)現(xiàn)通車運(yùn)營(yíng)。該項(xiàng)目全長(zhǎng)約174公里，橋隧比高達(dá)92%，因所處位置的特殊地質(zhì)條件，是目前四川在建高速公路中，地質(zhì)環(huán)境最復(fù)雜、造價(jià)最高、施工難度最大的一條高速公路。

作為項(xiàng)目中工程體量和建設(shè)難度最大的控制性工程之一，卡哈洛金沙江大橋(以下簡(jiǎn)稱“大橋”)因其所跨河流而得名。工程駐地位置偏遠(yuǎn)、生態(tài)環(huán)境脆弱、地質(zhì)條件差，施工條件艱苦。由于大橋位于深山峽谷區(qū)，沿途溝壑縱橫、重巒疊嶂，既有道路安全防護(hù)設(shè)施不足，臨江、臨崖路段多，彎急、坡陡、路窄，通行條件極差、施工難度極大。

智能制造攻堅(jiān)克難

施工過(guò)程中，項(xiàng)目部以智能化手段推進(jìn)技術(shù)攻關(guān)。工程師利用BIM技術(shù)，將大橋主塔關(guān)鍵部位和結(jié)構(gòu)復(fù)雜部位生成三維模型，將抽象的技術(shù)難題可視化，同時(shí)利用多個(gè)安裝在懸崖峭壁上的攝像頭，實(shí)時(shí)監(jiān)控各操作環(huán)節(jié)，以確保施工安全可控。項(xiàng)目部還利用信息化平臺(tái)，集成大數(shù)據(jù)管理進(jìn)行數(shù)據(jù)推算，對(duì)原材料追本溯源，確保主塔建設(shè)質(zhì)量。截至目前，大直徑樁基鋼筋籠安裝、高邊坡框架基礎(chǔ)錨塊基坑快速開(kāi)挖、高陡邊坡防護(hù)施工、大噸位內(nèi)傾式格構(gòu)鋼管安裝等施工難點(diǎn)被一一攻克。

先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)造紀(jì)錄

建造在深山峽谷中的大橋?yàn)殡p塔單跨度鋼混組合梁懸索橋，主跨達(dá)到1030米，在懸索橋歷史上開(kāi)創(chuàng)了3項(xiàng)世界首次，即首次應(yīng)用框架基礎(chǔ)作為永久結(jié)構(gòu)參與懸索橋錨碇整體受力，首次應(yīng)用鋼管-混凝土格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)作為懸索橋索塔，首次應(yīng)用鋼-混組合面板與鋼桁梁結(jié)合作為懸索橋橋道系。

據(jù)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人袁文介紹，大橋左線長(zhǎng)1825.7米，右線長(zhǎng)1826.5米，兩座主塔分別坐落于四川省涼山彝族自治州雷波縣卡哈洛鄉(xiāng)寶山鎮(zhèn)和云南省昭通市黃華鎮(zhèn)境內(nèi)。其中，四川岸主塔高175米，云南岸主塔高197米，是四川省在建同類型橋梁第一高塔。

大橋主塔為四肢鋼管混凝土格構(gòu)空心柱結(jié)構(gòu)，由四肢格構(gòu)柱及柱間混凝土肋板形成單箱單室截面的塔身，以及兩道鋼-混凝土結(jié)構(gòu)波形鋼腹板橫梁組成。主塔外形采用圓潤(rùn)流暢的圓弧形，一方面能夠提升抗擊金沙江江面強(qiáng)風(fēng)的能力，另一方面可使橋塔外觀線性更加優(yōu)美。

施工駐地溪洛渡庫(kù)岸地質(zhì)以粉質(zhì)黏土、堆積層碎石、高階地卵石為主，地質(zhì)復(fù)雜多變，難以著力，因此需將40根直徑2.5米至3米、長(zhǎng)65米至72米、重達(dá)53噸的鋼筋籠超深樁基打入地下幾十米的復(fù)雜地層。為解決“豆腐上插筷子”的難題，項(xiàng)目方還需對(duì)注漿加固周圍軟弱地層，以此形成群樁基礎(chǔ)，用于托舉寬大厚實(shí)的承臺(tái)與主塔荷載。

卡哈洛金沙江大橋效果圖

內(nèi)外兼修提質(zhì)增效

四川岸8號(hào)主塔承臺(tái)長(zhǎng)29.5米、寬23.25米、高6米；云南岸9號(hào)主塔承臺(tái)長(zhǎng)28.5米、寬21米、高6米，按施工圖紙需澆筑15412.5立方米混凝土，耗用鋼材2072.1噸。由于施工區(qū)域完全無(wú)覆蓋層，強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、碎石土地質(zhì)情況復(fù)雜，承臺(tái)數(shù)量多，這給施工組織、安全管控增加了巨大難度。

按混凝土澆筑要求,如此大體積的超長(zhǎng)超厚超寬混凝土只有連續(xù)性澆筑,才能保證大橋建設(shè)質(zhì)量。同時(shí),大體積混凝土在凝固過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生大量水化熱，由于這些水化熱聚集在承臺(tái)內(nèi)部不易散發(fā),會(huì)產(chǎn)生巨大的溫度應(yīng)力,如不采用有效降溫措施,會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部及表面產(chǎn)生裂縫,甚至是貫穿性裂縫,嚴(yán)重影響承臺(tái)混凝土的強(qiáng)度及性能。因此,連續(xù)澆筑、優(yōu)化混凝土配比、有效降溫等成為建設(shè)關(guān)鍵。

據(jù)了解，超大體積承臺(tái)分成兩次澆筑,每次澆筑高度為3米。8號(hào)主塔承臺(tái)分別于2021年11月15日、12月30日順利澆筑完成,連續(xù)不間斷用時(shí)分別為32小時(shí)、33小時(shí),奠定了主塔施工基礎(chǔ)。為達(dá)到混凝土最為直接的物理降溫效果,項(xiàng)目部一方面優(yōu)化生產(chǎn)工藝,在保證混凝土強(qiáng)度及性能的前提下，選用低水化熱和凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的水泥品種,摻用可降低水化熱的外加劑,改善粗集料級(jí)配等方式;另一方面,對(duì)承臺(tái)內(nèi)部進(jìn)行水化熱仿真模擬計(jì)算,繪制出承臺(tái)內(nèi)部溫度云圖,并由此制定承臺(tái)內(nèi)部的“清剿”路線和點(diǎn)位，以更清晰直接地找到潛伏的水化熱。為做到萬(wàn)無(wú)一失,項(xiàng)目方還采用了“智能溫控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大體積混凝土的內(nèi)外溫度,隨時(shí)采取“內(nèi)降外保”控溫措施、以達(dá)到最佳澆筑和養(yǎng)護(hù)效果。

實(shí)時(shí)監(jiān)控精準(zhǔn)定位

面對(duì)四川岸、云南岸主塔的摩天高度，如何讓橋塔鋼管精準(zhǔn)定位安裝？如何讓橋塔保持圓潤(rùn)流暢的線型？

“為解決新型鋼管格構(gòu)柱索塔施工難題,項(xiàng)目部首先運(yùn)用BIM、Revit等軟件三維建模，通過(guò)模型掌握索塔各個(gè)結(jié)構(gòu)部位的空間尺寸，然后采用最高精度0.5級(jí)的徠卡TS60全站儀進(jìn)行三維坐標(biāo)法放樣，以此能將結(jié)構(gòu)物精度控制在2毫米以內(nèi)。”ZX2項(xiàng)目副總工程師李寶清介紹道。

由于大橋基礎(chǔ)區(qū)域兩岸呈“V”字形、地形坡度大（四川岸坡度達(dá)15°～25°),且處于山體滑坡群中,惡劣的地形地質(zhì)條件與橋面凈空高的河谷橋梁特征造成大橋便道、護(hù)坡、樁基、基坑施工難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高。為確保橋塔線型圓潤(rùn)流暢，四川岸8#塔柱主管共分15個(gè)節(jié)段，云南岸9#塔柱主管共分17個(gè)節(jié)段，采用分節(jié)段安裝的4根鋼管（根據(jù)受力需要不同區(qū)段采用不同的尺寸，從上到下采用φ1600*34mm、φ1700*36mm、φ1800*38mm、φ1800*40mm）與型鋼橫撐、斜撐形成骨架，骨架采用型鋼構(gòu)件，與立柱鋼管間采用節(jié)點(diǎn)板拼接或焊接連接，橫橋向設(shè)置水平撐，縱橋向設(shè)置水平撐和交叉斜撐。由于橫橋向截面設(shè)計(jì)坡度5.53%、順橋向設(shè)計(jì)坡度1.69%，因此對(duì)精度要求極高。若遇上強(qiáng)烈江風(fēng)天氣,則會(huì)進(jìn)一步加大施工難度，不只如此，由于鋼管格構(gòu)柱索塔對(duì)環(huán)境溫度、日照、風(fēng)力變化等因素較為敏感,這也給每日施工造成了許多不確定性。

“當(dāng)塔柱施工上升到幾十米高的時(shí)候,看似龐大的橋塔就會(huì)因?yàn)橹亓υ虺霈F(xiàn)傾斜，上升到100多米時(shí)，傾斜幅度會(huì)更大。” 據(jù)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹,“要解決這一系列棘手難題，唯一的辦法就是通過(guò)檢測(cè)，并采用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算相結(jié)合的方法制定出相應(yīng)的控制、調(diào)整、施工方案，這一過(guò)程循環(huán)往復(fù)，直到施工全面完成?！?/p>

建設(shè)難題一個(gè)接一個(gè)，項(xiàng)目方憑借數(shù)字監(jiān)控、云服務(wù)、BIM等技術(shù)一一破解。隨著大橋主塔首節(jié)段鋼管格構(gòu)柱混土澆筑的順利完成，為沿江高速如期實(shí)現(xiàn)全線通車奠定了基礎(chǔ)。通車后，沿江高速將結(jié)束四川省雷波縣卡哈洛鄉(xiāng)至云南省永善縣黃華鎮(zhèn)無(wú)高速公路的歷史，并形成內(nèi)暢外聯(lián)、互聯(lián)互通的大交通網(wǎng)絡(luò)格局。沿江高速的建成對(duì)于貫徹落實(shí)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展戰(zhàn)略,促進(jìn)“川滇”兩省沿線旅游資源開(kāi)發(fā)具有積極意義。