鄭渝高鐵彭溪河多線特大橋在修建過程中,創(chuàng)下兩個第一:國內在建高鐵第一深水樁,深入河床下55米,相當于10多層樓高;全線最大的鋼圍堰,長31.3米、寬22.3米,高30.9米,重2076.2噸。
彭溪河特大橋地處云陽縣黃石鎮(zhèn)境內,橫跨長江一級支流彭溪河,全長741.6米,為一座四線變二線道岔梁連續(xù)鋼構-拱組合大橋,主跨長度為200米。大橋一頭連接萬州人和隧道,另一頭連接新建云陽車站。
“風雨不動安如山,巍然圍堰立中流。”說起彭溪河特大橋施工,中鐵十一局五公司鄭渝高鐵項目部常務副經理杜駒用這句話來形容圍堰下水的情形。
什么是鋼圍堰?形象地說,就是水中施工圍擋,為方便水下施工,防止水和土進入施工區(qū)域,要將一個類似長方體的鋼制臨時圍護結構沉入水下,施工人員在鋼圍堰安全施工。
彭溪河為長江一級支流,大橋兩個主墩設在彭溪河深水區(qū)范圍。施工人員要在深水中施工,需做兩個長31.3米、寬22.3米,高30.9米,重2076.2噸的“巨無霸”鋼圍堰。
要讓這個重2076.2噸的“巨無霸”鋼圍堰,精準在水下60米處一個下斜坡“安家”,可謂舉步維艱。
如何解決這個難題?
中鐵十一局成立技術研發(fā)中心,聯(lián)合內外部專家,重點對鋼圍堰設計與施工、大跨度連續(xù)梁拱線性監(jiān)控等難點進行技術攻關。特別是摒棄傳統(tǒng)的CAD技術(計算機輔助設計),借助智能制造技術,即采用BIM+5D+3D打印技術,提前對鋼圍堰下水進行彩排。
中鐵十一局五公司鄭渝高鐵項目一分部工程部長彭楊品表示,采用傳統(tǒng)的CAD技術,不僅工作量巨大,并且無法栩栩如生地將整個下水過程完整呈現(xiàn)。對施工人員來說,不知道鋼圍堰長啥樣,若只依靠圖紙,像盲人摸象一樣,根本無法實現(xiàn)精準拼裝。
BIM技術可以將鋼圍堰下水的全部流程提前模擬演練,以可視化、三維的形式展示下沉全過程,達到一目了然、及早發(fā)現(xiàn)設計問題的效果。
他們利用BIM技術對鋼圍堰進行參數化建模后,再采用3D打印技術,打印出縮尺比例鋼圍堰模型,讓施工人員更加直觀進行觀摩,便于對施工進行技術交底,指導后期鋼圍堰拼裝加工。
兩個鋼圍堰從拼裝到下放完成總共用了約五個多月,共打印上百個單元件,發(fā)現(xiàn)了上百個問題,碰撞檢查就做了約10次,這避免了現(xiàn)場下水階段再對鋼圍堰相關參數進行變更等問題。
“這就像在火箭火藥倉里雕刻火藥一樣,一不小心就是萬劫不復。”中鐵十一局鄭渝高鐵項目部安全總監(jiān)韓鋒回憶道,盡管前期做了大量工作,但2019年3月,首節(jié)深水鋼圍堰下放時,施工現(xiàn)場還是請來一臺80噸龍門吊、智能化全自動系統(tǒng)控制8組液壓千斤頂,并通過高清視頻圖像視頻與BIM模型進行關聯(lián),實現(xiàn)模型與現(xiàn)場施工的有效集合,并及時對采集到的施工過程進行識別、判別安全等級,確保施工安全。同時,采用圍堰定位導向技術、吊點荷載控制技術、下沉糾偏技術、壁板監(jiān)控技術等對下沉過程進行控制,確保了精準下水。
“BIM 技術在彭溪河大橋的應用,有效解決了鋼圍堰構件下料、拼裝精度要求高的難題,克服鋼圍堰內部結構復雜、空間狹小、施工組織的困難,防止鋼圍堰封底過程中發(fā)生漏水的安全問題等。”韓鋒表示。