2022年1月24日，白居寺長江大橋建成通車。該工程全長約3.7公里，連接重慶市巴南區(qū)和大渡口區(qū)，其中跨江主橋長1384米，主跨660米，為世界最大跨徑公軌兩用鋼桁梁斜拉橋。遠(yuǎn)望大橋，高聳的塔橋仿佛一滴從天而降的甘霖，滴入碧浪奔涌的長江中。誠如容易卻艱辛?？臻g異形結(jié)構(gòu)水滴形橋塔如何確保精度質(zhì)量？跨越老成渝鐵路線的鋼桁梁如何安全平穩(wěn)合龍？面臨大橋接踵而至的難題，建設(shè)者們?cè)陂L江上演繹速度與激情。
讓水滴型橋塔從藍(lán)圖變現(xiàn)實(shí)
白居寺大橋兩個(gè)主塔采用空間多曲面水滴形混凝土結(jié)構(gòu)，高236米，相當(dāng)于84層樓高。每個(gè)主塔共分55個(gè)節(jié)段，由上中下三道橫梁和兩個(gè)塔柱構(gòu)成。“橋塔的設(shè)計(jì)造型一方面是為了滿足結(jié)構(gòu)受力功能，一方面更展示了重慶人‘拼搏肯干，水滴石穿’的奮斗精神。”工程部長黃輝介紹道。
水滴造型橋塔雖然美觀，但相對(duì)其他類型橋塔在根部受力更加復(fù)雜，相較常規(guī)矩形橋塔具有模板加工難、鋼筋配料難、線型控制難等難點(diǎn)，對(duì)質(zhì)量和外觀控制提出更高要求。
不同溫度場下的高塔施工，混凝土熱脹冷縮使塔柱始終處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，極易產(chǎn)生塔偏，導(dǎo)致測量定位難度增大，極易造成線型偏差。“就像烤面包，熱的那一面會(huì)不斷膨脹，從而擠壓溫度較低的那一面。”黃輝說。
項(xiàng)目部結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)，提出了“棱鏡隨動(dòng)修正法”對(duì)塔偏進(jìn)行修正。具體方法是在溫度穩(wěn)定、沒有較大溫差影響的天氣條件下進(jìn)行測量定位，通過“修正棱鏡”得出沒有塔偏時(shí)候的坐標(biāo)，待下一節(jié)段塔柱施工前測量放樣時(shí)，再根據(jù)“修正棱鏡變化值”對(duì)放樣點(diǎn)數(shù)值糾偏，校正塔的澆筑方位。
重慶是多霧城市，尤其在冬季大橋經(jīng)常被大霧籠罩，橋塔測量定位十分受限。“根據(jù)近期修正棱鏡變化值，可以得知塔偏和溫度有關(guān)系，塔偏和應(yīng)力也有關(guān)系，那么后續(xù)可嘗試找出它們的規(guī)律。”在2019年3月主塔施工技術(shù)探討會(huì)上，黃輝看著放樣數(shù)據(jù)，提出了先行策略，受到技術(shù)團(tuán)隊(duì)的認(rèn)可。
緊接著，項(xiàng)目部提前預(yù)埋溫度及應(yīng)力傳感器，采集到大量相同條件下溫度、應(yīng)力、塔偏的數(shù)據(jù)。經(jīng)過溫度數(shù)據(jù)與索塔變形量等數(shù)據(jù)的整合分析，最終得出溫度與塔偏、應(yīng)力與塔偏的關(guān)系和變化規(guī)律。
至此，通過優(yōu)化創(chuàng)新傳統(tǒng)測量方式，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)全天候高精度測量放樣，在后續(xù)工作中可根據(jù)溫度、應(yīng)力傳感器來精確計(jì)算并互相校核塔柱的澆筑位置，大大提高澆筑效率及精度。
此外，大橋橋塔外形為水滴形，下塔柱外倒角為空間扭曲面，箍筋尺寸復(fù)雜多樣，鋼筋配料難度大。項(xiàng)目部制定了《項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)施方案》，通過在BIM模型中建立1:1鋼筋模型，將橋塔關(guān)鍵部位和結(jié)構(gòu)復(fù)雜部位生成三維模型，在可視化狀態(tài)下進(jìn)行技術(shù)質(zhì)量交底，并按施工節(jié)段劃分鋼筋單元，按照導(dǎo)出的鋼筋配料單及異形模板使索塔線型更加精確。
2019年3月3日，主塔首節(jié)段混凝土完成澆筑；12月16日，主塔高度突破100米，水滴形雛形初現(xiàn)；2020年10月23日，主塔成功封頂，兩個(gè)巨型“水滴”屹立長江之上。
“創(chuàng)新澆筑方法”撫平細(xì)紋
大橋主塔是重慶中心城區(qū)最高橋塔，而主塔這么高“藏”有什么玄機(jī)？“橋梁建設(shè)的首要目的是滿足交通通行需求，由于大橋下方要留足空間保障長江水道暢通，因此橋面以下主塔部分大約有60多米高，而橋面以上的主塔部分高度為主跨徑的四分之一，即170米左右。”工程部部長黃輝介紹說。
大橋兩個(gè)橋塔設(shè)計(jì)混凝土約6萬立方米，還要消耗鋼材約2萬噸。混凝土產(chǎn)生裂縫是大橋結(jié)構(gòu)物的通病之一，而這種超大體積混凝土在澆筑時(shí)由于難以預(yù)測其收縮徐變情況，極有可能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫，從而影響大橋結(jié)構(gòu)安全。
“大橋原有承臺(tái)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)已施工2年了，承臺(tái)混凝土基本完成收縮徐變，在原有承臺(tái)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上澆筑新的下橫梁混凝土，很容易導(dǎo)致橋塔開裂。”黃輝詳細(xì)描述了施工現(xiàn)狀。并且之前承臺(tái)與橋塔混凝土標(biāo)號(hào)相差較大，下橫梁為高標(biāo)號(hào)、大體積混凝土結(jié)構(gòu)，承臺(tái)對(duì)下橫梁約束大，采取常規(guī)施工下橫梁混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn)較大。一旦下橫梁開裂，橋塔后續(xù)爬升就無法進(jìn)行。
項(xiàng)目部緊急召開控裂方案研討會(huì)進(jìn)行熱烈討論。綜合專家意見，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)漸漸有了思路：“關(guān)鍵是保證已完工的承臺(tái)混凝土和塔柱混凝土之間不產(chǎn)生裂縫，那么可以使用類似‘膠水’的東西黏住它們。”
“不僅要能黏住兩種不同的混凝土，還要做到像面霜一樣，能夠撫平細(xì)紋。”會(huì)上，黃輝提出了見解。
方案初步確定后，項(xiàng)目部決定一方面從膠凝材料設(shè)計(jì)、專用外加劑開發(fā)、集料體系設(shè)計(jì)、鋼纖維優(yōu)選等方面著手，自主研發(fā)鋼纖維超高性能混凝土。
另一方面，項(xiàng)目試驗(yàn)基地迅速開展小尺寸模型抗折試驗(yàn)，鎖定了“高性能鋼纖維混凝土+鋼纖維混凝土+普通C55混凝土”分層分帶澆筑方案，創(chuàng)造性采用了在一個(gè)澆筑節(jié)段使用包括高性能鋼纖維混凝土在內(nèi)的多種混凝土，形成彈性應(yīng)力釋放體系，結(jié)合橫向分段等手段，減少收縮量，降低了溫度裂縫產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。
經(jīng)過檢測，這種低水化熱低收縮、低粘度的大體積超高性能混凝土材料，可成功應(yīng)用于索塔下橫梁。最終大橋下橫梁歷經(jīng)四次澆筑順利完工。實(shí)踐證明，混凝土內(nèi)實(shí)外美，達(dá)到預(yù)期效果。在此基礎(chǔ)上研發(fā)的《一種超長間隔期混凝土防開裂的澆筑方法》獲得國家發(fā)明專利。
當(dāng)新大橋遇上老鐵路
大橋鋼桁梁分為93個(gè)節(jié)間，總重約4.43萬噸，平均每個(gè)節(jié)段重近500噸。鋼桁梁架設(shè)以兩座主塔為支點(diǎn)，分別向兩側(cè)雙懸臂對(duì)稱拼裝，拼裝長度大、結(jié)構(gòu)抗傾覆風(fēng)險(xiǎn)高。
結(jié)合受力特點(diǎn)，大橋先要合龍兩側(cè)邊跨，最后再合龍位于江心的中跨。而施工中大橋要橫跨大渡口側(cè)的老成渝鐵路線茄子溪站,該站包含7條鐵路線。
“跨鐵路施工最關(guān)鍵的是防墜物，帶有高壓電的鐵路接觸網(wǎng)距大橋底部僅4米空間，一個(gè)小零件落在上面都會(huì)給鐵路運(yùn)行帶來致命威脅。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人敖成標(biāo)說。
常規(guī)方案是在軌道上方搭建棚架，列車在防護(hù)之下正常運(yùn)行。但搭建一個(gè)長100米、寬60米的“巨無霸”，不管搭設(shè)還是拆除都面臨巨大風(fēng)險(xiǎn)，且成本不菲。
不能搭設(shè)固定棚架，就要研發(fā)一種可隨鋼桁梁前進(jìn)的防護(hù)裝置。敖成標(biāo)帶領(lǐng)技術(shù)人員查閱工藝資料，通過一系列計(jì)算模擬比選，最終選擇一種“自行式一體化防護(hù)平臺(tái)”。它可以掛在鋼桁梁下方，與鋼桁梁同步推進(jìn)，防止落物。通過驗(yàn)算分析、動(dòng)畫演示、召開專家評(píng)審會(huì)，該平臺(tái)方案通過審批。
這個(gè)重約4噸的平臺(tái)下掛在鋼桁梁下方，通過兩側(cè)軌道輪軸，實(shí)現(xiàn)與鋼桁梁同步推進(jìn)。平臺(tái)每側(cè)比鋼桁梁寬3米，最上方鋪設(shè)防火石棉布，防止焊花掉落；第二層鋪設(shè)雙層孔眼只有3毫米的密目鋼絲網(wǎng)；第三層鋪設(shè)彩鋼瓦。“這樣不管火花還是一根鐵釘、一顆螺絲帽都不會(huì)墜落到鐵路線上。”敖成標(biāo)說。
有了一體化防護(hù)平臺(tái)不代表萬事大吉。項(xiàng)目部還要考慮列車運(yùn)行“天窗點(diǎn)”。為充分考慮列車運(yùn)行安全，鐵路部門將凌晨1:30到3:30的2小時(shí)設(shè)定為“天窗點(diǎn)”，這個(gè)時(shí)間段不安排列車運(yùn)行，可供大橋跨鐵段吊裝施工。
“整個(gè)跨鐵路段施工需14個(gè)‘天窗點(diǎn)’。”敖成標(biāo)介紹，跨鐵段從2021年6月施工，但因中高考原因整個(gè)6月“天窗點(diǎn)”僅有2個(gè)，再加上扣除鐵路斷電及施工準(zhǔn)備時(shí)間，單次吊裝時(shí)間不足100分鐘。
在一體化防護(hù)平臺(tái)加持下，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)加快工序銜接，白天做好鋼梁構(gòu)件運(yùn)輸、吊具安全檢查系列工作，“天窗點(diǎn)”到來時(shí)吊裝組、高栓組、操作平臺(tái)組密切配合，緊抓施工每一秒。8月19日，最后一個(gè)鋼桁梁構(gòu)件吊裝完成，跨鐵路段成功合龍。至此項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)終于突破“卡脖子”難關(guān)，為中跨合龍奠定必要前提。9月1日，全橋?qū)崿F(xiàn)合龍，大橋貫通為一體。而一體化防護(hù)平臺(tái)技術(shù)專利也獲得國家專利授權(quán)。
一橋連兩岸，天塹變坦途。白居寺長江大橋的通車，對(duì)完善重慶市快速路網(wǎng)和軌道交通路網(wǎng)、串聯(lián)主城中部、南部片區(qū)、帶動(dòng)沿線和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。這座蘊(yùn)藏著力與美的大橋，為重慶增添了一座靚麗新地標(biāo)?。愌帕?、杜才良、范彬宇）