元江雙線特大橋實現合龍。陳于飛攝
7月1日下午，由中國中鐵四局承建的中老鐵路玉磨段元江雙線特大橋順利實現合龍。
中老鐵路是“一帶一路”建設重點工程之一。元江雙線特大橋位於雲南省元江哈尼族彝族傣族自治縣，是全線重點控制性工程，飛跨V型紅河高山峽谷。大橋全長832.2米，橋樑集高墩、大跨於一體，主跨249米，是世界最大跨度的上承式連續鋼桁梁鐵路橋;最高的3號橋墩達154米，相當於54層樓高度，位居同類橋樑世界第一。
這座大橋兩側自然岸坡高達70度，橋面到江面高差237米，施工場地狹窄、交通不便，且大橋的設計施工技術國內外可以借鑑的先例不多，橋樑施工難度大，安全風險高。如何有效克服建設現場地形地貌複雜、大跨度懸拼架設、超高墩施工等難點？中鐵四局的建設者們摸索出了一套“金點子”。
優選方案 消除架樑安全風險
元江雙線特大橋鋼樑架設作為施工部署的“心臟”，如何選擇架設方案對安全如期建成該橋具有決定性影響。
根據原先設計規劃，選擇有纜索吊和吊索塔架輔助的架樑方案，需在元江兩岸安裝一座高達130米、100噸纜索吊，用於鋼桁梁杆件水平運輸和安裝邊跨前三個起始節間鋼樑，並在起始節間鋼樑上安裝2台架樑吊機，利用架樑吊機由邊跨向主跨雙向懸臂架設鋼樑，在主跨跨中進行合龍。
大橋航拍。陳于飛攝
但由於該橋橫跨紅河深切峽谷區，地質條件複雜，經過現場勘查研究和數據分析，原設計方案中纜索吊、吊索塔架位於隧道淺埋隧道上方，極易在安裝、施工、拆除過程中發生山體塌方。
為確保鋼桁樑架設安全穩定，技術人員根據橋樑結構形式，創造性提出“無纜索吊和吊索塔架輔助架樑方案”。“這個方案使用兩台架樑吊機由兩側邊跨向主跨雙向懸臂架設，鋼樑在主跨跨中合龍，消除了吊索塔架和纜索吊施工面臨的山體塌方等安全風險壓力。”中鐵四局玉磨鐵路項目部總工程師歐陽石介紹。
經過20餘次技術論證，並綜合運用BIM信息化技術對整個橋樑架設過程中的各個工況進行建模，此方案可確保整個架設過程安全可控。
精確合龍 保證橋樑線形控制
中鐵四局玉磨鐵路項目部四分部總工程師謝露介紹，在架樑過程中會出現最長懸臂達124.5米的工況，而且這裏山高谷深，地勢險要，風大、温差大，鋼桁梁本身受温度影響大，“如何做好橋樑線形控制是能否實現精確合龍的關鍵所在。”
為滿足鋼桁梁線形調整需要，項目部在施工過程中建立了一套監控量測系統，運用全站儀、GPS設備觀測線形變化，在杆件上安裝應變片感知鋼樑形變程度。
工作人員在橋台及各墩頂佈置三維智能千斤頂及抄墊板等縱橫移糾偏裝置，並在墩頂安裝球形支座，利用墩頂縱橫移糾偏裝置和温度調整法，分步驟調整合龍口縱向偏差，從而確保主橋精確合龍。
分析建模臨時墩鼎力支護
“考慮到現場環境保護需要和施工難度情況，在精確計算橋墩受力數據，確保橋墩滿足橋面承重和自身載荷的前提下，大橋共設置4個主墩和2個橋台。”中鐵四局玉磨鐵路項目部四分部項目經理王炳巖説。
在鋼桁樑架設過程中，由於主墩間距過大，不能滿足鋼桁梁懸拼架設的需要，項目部參考同類型橋樑架設方案，並根據本橋樑結構特點，通過建模計算，量身設計了11組臨時墩支架用於輔助鋼桁梁懸臂架設，其中L6號超高臨時墩達133米，相當於48層樓高，創國內同類超高臨時墩之最。
工人正在進行螺旋加固作業。陳于飛攝
根據橋樑架設需要，每個臨時墩需承受4000噸的荷載，還要面對山谷地區高達20米每秒的風速考驗，這對臨時墩的穩定性和安全構成極大挑戰。
在超高臨時墩的結構選型上，技術人員通過分析國內常規橋樑格構柱支架製作工藝，結合對現場地質地貌、自然條件的考察，並使用計算軟件對超高臨時墩支架受力狀態分析，最終設計確定超高臨時墩在使用國內常規格構柱支架的基礎上，在每片桁下面製作一組支架，兩組之間用細杆連接起來，確保了超高臨時墩在滿足荷載的前提下更加穩固。
高墩減重 貢獻中國智慧方案
元江雙線特大橋最高的3號橋墩高達154米，相當於54層樓房的高度。“這座‘第一高墩’重量將超過12萬噸，加上2.1萬噸的鋼桁梁，在不通過火車的情況下，橋墩底部要承受約15萬噸的重力。”中國中鐵二院土建一院副總工程師劉偉説，施工人員對橋墩底地質勘探時發現，斷層和滑坡體較多，地質破碎，地底結構不足以承受如此大的重量。
2019年8月20日，元江特大橋最高墩154米的3號主墩封頂，是世界同類橋樑最高墩。王有星 攝
為降低結構重心，減少大橋的地震作用力，建設單位先後邀請三位中國工程院院士參加橋式方案研討會，經過多次比選優化，最終提出由兩個鋼筋混凝土空心墩通過墩頂橫樑和中間“X”型鋼結構橫向連接的施工工法，在確保承重達標的前提下，實現減輕橋墩重量達30%。
“隨着山區鐵路建設的快速推進，未來新型、輕盈、養護工作量小的高墩是艱險山區鐵路橋樑的發展方向。”劉偉介紹，元江雙線特大橋這一國內首創的工法也為類似地質條件的橋樑建設貢獻了中國智慧方案。
中老鐵路國內玉溪至磨憨段總長508.533公里，預計2021年國內段建成通車，屆時昆明至西雙版納客車旅行時間僅需3小時左右。（經濟日報記者曹松 通訊員 李松 王有星）
來源：經濟日報新聞客户端