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沿江高速宜賓新市至金陽段卡哈洛金沙江大橋智能制造攻堅克難
2022-11-23  

  沿江高速宜賓新市至金陽段是《國家公路網規(guī)劃(2013年-2030年)》中G4216成都至麗江高速公路和《四川省高速公路網規(guī)劃(2014-2030)》中G4216沿江高速”改為“宜賓—雷波—金陽—寧南—攀枝花高速公路”的重要路段,于2020年9月開工建設,工期5年,預計2025年實現通車運營。

  該項目全長約174公里,橋隧比高達92%,因所處位置的特殊地質條件,是目前四川在建高速公路中,地質環(huán)境最復雜、造價最高、施工難度最大的一條高速公路。

  作為項目中工程體量和建設難度最大的控制性工程之一,卡哈洛金沙江大橋(以下簡稱“大橋”)因其所跨河流而得名。工程駐地位置偏遠、生態(tài)環(huán)境脆弱、地質條件差,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,既有道路安全防護設施不足,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。

  智能制造攻堅克難

  施工過程中,項目部以智能化手段推進技術攻關。工程師利用BIM技術,將大橋主塔關鍵部位和結構復雜部位生成三維模型,將抽象的技術難題可視化,同時利用多個安裝在懸崖峭壁上的攝像頭,實時監(jiān)控各操作環(huán)節(jié),以確保施工安全可控。項目部還利用信息化平臺,集成大數據管理進行數據推算,對原材料追本溯源,確保主塔建設質量。截至目前,大直徑樁基鋼筋籠安裝、高邊坡框架基礎錨塊基坑快速開挖、高陡邊坡防護施工、大噸位內傾式格構鋼管安裝等施工難點被一一攻克。

  先進技術創(chuàng)造紀錄

  建造在深山峽谷中的大橋為雙塔單跨度鋼混組合梁懸索橋,主跨達到1030米,在懸索橋歷史上開創(chuàng)了3項世界首次,即首次應用框架基礎作為永久結構參與懸索橋錨碇整體受力,首次應用鋼管-混凝土格構柱結構作為懸索橋索塔,首次應用鋼-混組合面板與鋼桁梁結合作為懸索橋橋道系。

  據項目負責人袁文介紹,大橋左線長1825.7米,右線長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。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空心柱結構,由四肢格構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-混凝土結構波形鋼腹板橫梁組成。主塔外形采用圓潤流暢的圓弧形,一方面能夠提升抗擊金沙江江面強風的能力,另一方面可使橋塔外觀線性更加優(yōu)美。

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

  內外兼修提質增效

  四川岸8號主塔承臺長29.5米、寬23.25米、高6米;云南岸9號主塔承臺長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)域完全無覆蓋層,強風化泥質粉砂巖、碎石土地質情況復雜,承臺數量多,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,如此大體積的超長超厚超寬混凝土只有連續(xù)性澆筑,才能保證大橋建設質量。同時,大體積混凝土在凝固過程中還會產生大量水化熱,由于這些水化熱聚集在承臺內部不易散發(fā),會產生巨大的溫度應力,如不采用有效降溫措施,會導致混凝土內部及表面產生裂縫,甚至是貫穿性裂縫,嚴重影響承臺混凝土的強度及性能。因此,連續(xù)澆筑、優(yōu)

  化混凝土配比、有效降溫等成為建設關鍵。

  據了解,超大體積承臺分成兩次澆筑,每次澆筑高度為3米。8號主塔承臺分別于2021年11月15日、12月30日順利澆筑完成,連續(xù)不間斷用時分別為32小時、33小時, 奠定了主塔施工基礎。為達到混凝土最為直接的物理降溫效果,項目部一方面優(yōu)化生產工藝,在保證混凝土強度及性能的前提下,選用低水化熱和凝結時間長的水泥品種,摻用可降低水化熱的外加劑,改善粗集料級配等方式;另一方面,對承臺內部進行水化熱仿真模擬計算,繪制出承臺內部溫度云圖,并由此制定承臺內部的“清剿”路線和點位,以更清晰直接地找到潛伏的水化熱。為做到萬無一失,項目方還采用了“智能溫控監(jiān)測系統(tǒng)”,實時監(jiān)測大體積混凝土的內外溫度,隨時采取“內降外保”控溫措施、以達到最佳澆筑和養(yǎng)護效果。

  實時監(jiān)控精準定位

  面對四川岸、云南岸主塔的摩天高度,如何讓橋塔鋼管精準定位安裝?如何讓橋塔保持圓潤流暢的線型?“為解決新型鋼管格構柱索塔施工難題,項目部首先運用BIM、Revit等軟件三維建模,通過模型掌握索塔各個結構部位的空間尺寸,然后采用最高精度0.5級的徠卡TS60全站儀進行三維坐標法放樣,以此能將結構物精度控制在2毫米以內。”ZX2項目副總工程師李寶清介紹道。

  由于大橋基礎區(qū)域兩岸呈“V”字形、地形坡度大(四川岸坡度達15°~25°),且處于山體滑坡群中,惡劣的地形地質條件與橋面凈空高的河谷橋梁特征造成大橋便道、護坡、樁基、基坑施工難度大、安全風險高。為確保橋塔線型圓潤流暢,四川岸8#塔柱主管共分15個節(jié)段,云南岸9#塔柱主管共分17個節(jié)段,采用分節(jié)段安裝的4根鋼管(根據受力需要不同區(qū)段采用不同的尺寸,從上到下采用φ1600*34毫米、φ1700*36毫米、φ1800*38毫米、φ1800*40毫米)與型鋼橫撐、斜撐形成骨架,骨架采用型鋼構件,與立柱鋼管間采用節(jié)點板拼接或焊接連接,橫橋向設置水平撐,縱橋向設置水平撐和交叉斜撐。由于橫橋向截面設計坡度5.53%、順橋向設計坡度1.69%,因此對精度要求極高。若遇上強烈江風天氣,則會進一步加大施工難度,不只如此,由于鋼管格構柱索塔對環(huán)境溫度、日照、風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。

  “當塔柱施工上升到幾十米高的時候,看似龐大的橋塔就會因為重力原因出現傾斜,上升到100多米時,傾斜幅度會更

  大。” 據項目負責人介紹,“要解決這一系列棘手難題,唯一的辦法就是通過檢測,并采用實測數據與理論計算相結合的方法制定出相應的控制、調整、施工方案,這一過程循環(huán)往復,直到施工全面完成。”

  建設難題一個接一個,項目方憑借數字監(jiān)控、云服務、BIM等技術一一破解。隨著大橋主塔首節(jié)段鋼管格構柱混土澆筑的順利完成,為沿江高速如期實現全線通車奠定了基礎。通車后,沿江高速將結束四川省雷波縣卡哈洛鄉(xiāng)至云南省永善縣黃華鎮(zhèn)無高速公路的歷史,并形成內暢外聯(lián)、互聯(lián)互通的大交通網絡格局。沿江高速的建成對于貫徹落實長江經濟帶發(fā)展戰(zhàn)略,促進“川滇”兩省沿線旅游資源開發(fā)具有積極意義。



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