元江双线特大桥实现合龙。陈于飞摄
7月1日下午，由中国中铁四局承建的中老铁路玉磨段元江双线特大桥顺利实现合龙。
中老铁路是“一带一路”建设重点工程之一。元江双线特大桥位于云南省元江哈尼族彝族傣族自治县，是全线重点控制性工程，飞跨V型红河高山峡谷。大桥全长832.2米，桥梁集高墩、大跨于一体，主跨249米，是世界最大跨度的上承式连续钢桁梁铁路桥;最高的3号桥墩达154米，相当于54层楼高度，位居同类桥梁世界第一。
这座大桥两侧自然岸坡高达70度，桥面到江面高差237米，施工场地狭窄、交通不便，且大桥的设计施工技术国内外可以借鉴的先例不多，桥梁施工难度大，安全风险高。如何有效克服建设现场地形地貌复杂、大跨度悬拼架设、超高墩施工等难点？中铁四局的建设者们摸索出了一套“金点子”。
优选方案 消除架梁安全风险
元江双线特大桥钢梁架设作为施工部署的“心脏”，如何选择架设方案对安全如期建成该桥具有决定性影响。
根据原先设计规划，选择有缆索吊和吊索塔架辅助的架梁方案，需在元江两岸安装一座高达130米、100吨缆索吊，用于钢桁梁杆件水平运输和安装边跨前三个起始节间钢梁，并在起始节间钢梁上安装2台架梁吊机，利用架梁吊机由边跨向主跨双向悬臂架设钢梁，在主跨跨中进行合龙。
大桥航拍。陈于飞摄
但由于该桥横跨红河深切峡谷区，地质条件复杂，经过现场勘查研究和数据分析，原设计方案中缆索吊、吊索塔架位于隧道浅埋隧道上方，极易在安装、施工、拆除过程中发生山体塌方。
为确保钢桁梁架设安全稳定，技术人员根据桥梁结构形式，创造性提出“无缆索吊和吊索塔架辅助架梁方案”。“这个方案使用两台架梁吊机由两侧边跨向主跨双向悬臂架设，钢梁在主跨跨中合龙，消除了吊索塔架和缆索吊施工面临的山体塌方等安全风险压力。”中铁四局玉磨铁路项目部总工程师欧阳石介绍。
经过20余次技术论证，并综合运用BIM信息化技术对整个桥梁架设过程中的各个工况进行建模，此方案可确保整个架设过程安全可控。
精确合龙 保证桥梁线形控制
中铁四局玉磨铁路项目部四分部总工程师谢露介绍，在架梁过程中会出现最长悬臂达124.5米的工况，而且这里山高谷深，地势险要，风大、温差大，钢桁梁本身受温度影响大，“如何做好桥梁线形控制是能否实现精确合龙的关键所在。”
为满足钢桁梁线形调整需要，项目部在施工过程中建立了一套监控量测系统，运用全站仪、GPS设备观测线形变化，在杆件上安装应变片感知钢梁形变程度。
工作人员在桥台及各墩顶布置三维智能千斤顶及抄垫板等纵横移纠偏装置，并在墩顶安装球形支座，利用墩顶纵横移纠偏装置和温度调整法，分步骤调整合龙口纵向偏差，从而确保主桥精确合龙。
分析建模临时墩鼎力支护
“考虑到现场环境保护需要和施工难度情况，在精确计算桥墩受力数据，确保桥墩满足桥面承重和自身载荷的前提下，大桥共设置4个主墩和2个桥台。”中铁四局玉磨铁路项目部四分部项目经理王炳岩说。
在钢桁梁架设过程中，由于主墩间距过大，不能满足钢桁梁悬拼架设的需要，项目部参考同类型桥梁架设方案，并根据本桥梁结构特点，通过建模计算，量身设计了11组临时墩支架用于辅助钢桁梁悬臂架设，其中L6号超高临时墩达133米，相当于48层楼高，创国内同类超高临时墩之最。
工人正在进行螺旋加固作业。陈于飞摄
根据桥梁架设需要，每个临时墩需承受4000吨的荷载，还要面对山谷地区高达20米每秒的风速考验，这对临时墩的稳定性和安全构成极大挑战。
在超高临时墩的结构选型上，技术人员通过分析国内常规桥梁格构柱支架制作工艺，结合对现场地质地貌、自然条件的考察，并使用计算软件对超高临时墩支架受力状态分析，最终设计确定超高临时墩在使用国内常规格构柱支架的基础上，在每片桁下面制作一组支架，两组之间用细杆连接起来，确保了超高临时墩在满足荷载的前提下更加稳固。
高墩减重 贡献中国智慧方案
元江双线特大桥最高的3号桥墩高达154米，相当于54层楼房的高度。“这座‘第一高墩’重量将超过12万吨，加上2.1万吨的钢桁梁，在不通过火车的情况下，桥墩底部要承受约15万吨的重力。”中国中铁二院土建一院副总工程师刘伟说，施工人员对桥墩底地质勘探时发现，断层和滑坡体较多，地质破碎，地底结构不足以承受如此大的重量。
2019年8月20日，元江特大桥最高墩154米的3号主墩封顶，是世界同类桥梁最高墩。王有星 摄
为降低结构重心，减少大桥的地震作用力，建设单位先后邀请三位中国工程院院士参加桥式方案研讨会，经过多次比选优化，最终提出由两个钢筋混凝土空心墩通过墩顶横梁和中间“X”型钢结构横向连接的施工工法，在确保承重达标的前提下，实现减轻桥墩重量达30%。
“随着山区铁路建设的快速推进，未来新型、轻盈、养护工作量小的高墩是艰险山区铁路桥梁的发展方向。”刘伟介绍，元江双线特大桥这一国内首创的工法也为类似地质条件的桥梁建设贡献了中国智慧方案。
中老铁路国内玉溪至磨憨段总长508.533公里，预计2021年国内段建成通车，届时昆明至西双版纳客车旅行时间仅需3小时左右。（经济日报记者曹松 通讯员 李松 王有星）
来源：经济日报新闻客户端