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工人日报 2012年05月04日 星期一

【自主创新·领先企业】创新托起“四个世界第一”

——雅泸高速干海子特大桥建设侧记

□蔡崇金 黄仕科 杨玲 李明春
《工人日报》(2012年05月04日 006版)

4月28日,世界上最长的钢管桁架梁公路桥——四川雅(安)泸(沽)高速公路干海子特大桥通车,标志着我国山区高速公路桥梁建设取得重大突破,把世界桥梁建筑抗震减灾和保护环境资源技术向前推进了一大步,有四大技术领先世界:第一座最长的全钢管混凝土桁架梁桥;第一座最高的钢管混凝土格构桥墩、组合桥墩、混合桥墩;同类结构中单联最长的连续结构梁;第一次全面采用钢纤维混凝土施工。

2007年,中铁二十三局集团三公司中标雅泸高速公路C20合同段干海子特大桥,该桥是国家“十一五”重点工程之一,被交通部列为西部山区桥梁建设科技示范项目。

干海子特大桥位于四川省雅安市石棉县境内的横断山脉,海拔2500米的托乌山下的安宁河、鲜水河地震烈度为9度的断裂带上,全长1811米、桥宽24.5米,桥面最大纵坡4%、最小曲线半径356米、最高墩107米,设计36跨。此桥焊接工法采用二氧化碳气体保护焊,要求作业环境风速不超过2m/s,温度不低于5度、空气湿度不高于85%。而当地气候条件是:三四月刮风,5至10月多雨,且空气高湿度,冬季是低温冰雪天气,一年符合焊接的时间不足三分之一。在此条件下,要在工期紧、难度高、环境恶劣的条件下完成施工任务,是一项严峻的挑战。

为如期优质地完成施工任务,三公司带领一批科技知识分子,着重在创新上下功夫,一次又一次地将施工方案推倒重来,以期达到完美。例如,在格构墩上搭建“焊接吊仓”,创造条件降低焊接环境的风速、使用碘钨灯升温和除湿,用人工影响作业环境的办法,解决恶劣气候条件下高质量焊接与作业环境发生矛盾的问题。有些焊点若是不能在“焊接吊仓”中完成,他们就采用“棉被包围焊”工法降风速、碘钨灯升温和除湿……这些工法、工艺的创新,保质保量地完成了高难度的焊接任务。

干海子特大桥设计横、纵坡7%、4%,而全钢管桁架梁是倒三角形结构,自我稳定性差,给拖拉法架梁施工带来了种种难度。为加强各格构墩的稳定,建设者们用6条钢绞线串联起来。从0号台到30号墩是下坡拖拉架梁,极其容易产生“溜车”事件。为确保万无一失,他们周密安排每一道拖拉工序,采用前面一台卷扬机牵引,后面两台卷扬机控制速度确保匀速前进,避免溜车、越轨事故发生,并创造出“二至二、二至三、三至五”拖拉法,解决了高危险段拖拉架梁的施工难题。

名桥处处多创新。为确保干海子特大桥在急弯、连续纵坡下,全钢管砼桁架梁不因热胀冷缩的应力变化而改变结构,建设者们创造性地给桁架梁穿上抗弯抗扰度的“铁靴”,使墩与梁之间有5公分伸缩缝隙,建成了一座被赋予鲜活生命力的大桥。

2011年10月,干海子特大桥桁架梁因拖拉受力不均衡导致安装的6根钢管不在一个平面上,给在100米高空焊接带来了重重困难。桁架梁在高空焊接的难度,被职工们称作堪比“太空仓”对接。为征服这只“拦路虎”,他们采用千斤顶给桁架梁“推拿按摩”校正法,解决了焊接面不平的问题。

干海子特大桥桥面设计独特,采用纵横向两次预应力张拉法施工。为确保连续纵坡、横坡大、曲线半径小的高速公路运营安全,建设者和专家们打破常规设计、增强整体效果,从12至30跨设计为长1044.7米长的连续梁。这条连续梁被业内人士称之为当今世界的“巨无霸”、是世界全钢管砼桁架连续梁的“航母”。

当建设者们架完梁后,又遇到了新的问题,15至26跨,每跨62.5米也是全桥最大跨度段、107米的全桥最高墩所在段,墩高、跨度大导致抗外扰力差,尤其是处于烈度为9度地震断裂带上的干海子特大桥,将来不可预见的地震、狂风、汽车刹车等外扰力的影响,极易导致大桥摇晃,危害行车安全。然而,建设者们集思广议,创造性地在墩与梁的交汇处焊接斜撑,化一点支撑为三点支撑,使44根斜撑织成了一张抗外扰力的加强网。

干海子特大桥是科技创新之桥,因为它集成了多学科、多门类的新技术:二十三局集团联合多所高校共同研制的科研课题——高抛钢纤维自密实混凝土,采用全新的材料、配合比、搅拌工艺,从高处抛落下,不用振捣自密实,在世界皆属首次使用;为减轻桥面重量,采用厚度只有25公分的C50高标钢纤维混凝土,用其浇筑的桥面不仅大大减轻了重量,而且还能承受数十吨载重汽车高速行驶的冲击力;针对钢纤维混凝土比重大、输送难度大的特点,试验室的工作人员通过几十次的实验,研制出混凝土浆“润肠”输送法,解决了泵送堵塞的难题。

一份耕耘,一份收获。随着干海子特大桥的竣工,中铁二十三局集团三公司一批科研成果脱颖而出:获得省部级科研成果12项,有3项适用新型专利获得国家知识产权局授权,干海子特大桥“QC”小组荣获“全国工程建设优秀质量管理小组一等奖”;《钢管桁架梁单元制造工法》荣获中国铁建优秀工法二等奖;《干海子特大桥钢管桁架梁架设拖拉施工技术》荣获中国铁建优秀论文一等奖;《格构墩斜撑安装施工技术》论文荣获中国铁建优秀论文二等奖。

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