世界第一!峡谷深处的高墩奇迹——四川金阳河特大桥6#主墩封顶

信息来源:厅办公室 发布日期:2020-06-23 16:40 浏览次数:


四川省凉山州金阳县,是一个未摘帽贫困县,属于典型的贫中之贫、困中之困,却也有着优质的花椒和水利资源。当下,在这个牵系着脱贫攻坚“目光”的地方,在县城外坡急崖陡的深山峡谷中,正伸展着一座壮丽的“彩虹”——金阳河特大桥。6月23日,金阳河特大桥高达196米的6#主墩顺利封顶,世界最高刚构墩桥梁的高度纪录被金阳河特大桥刷新,成为中国桥梁建设的最新丰碑。

金阳县地处四川西南部,县址依金阳河而建,历经千年暑热风霜,所在山体已出现裂缝,逐年沉降,地质灾害频发,最大落石塌方点位于县城入口处,时刻威胁着当地民众生命财产安全。“隔山不远隔水远”,新旧县城虽只有一河之隔,直线距离1500米,却无跨河通道,车程需要1个多小时,来往十分不便,一座连接两岸的大桥就成了金阳各族人民共同的期盼。经过约四年的前期勘探和审批,2017年11月,金阳河特大桥项目工程正式开工建设。

一、项目基本情况

大桥起于城东绕城公路,止于县城对岸木腊沟,与国道G356线改建公路和规划的金阳新区城市道路相连接,属原S208线金阳县城至通阳大桥段公路改建工程的控制性工程之一。大桥由中国长江三峡集团有限公司援助和金阳县政府自筹建设,四川省公路规划勘察设计研究院有限公司(以下简称“四川公路设计院”)设计,中国电建成都勘测设计研究院代建,四川铁投集团所属四川路桥承建,总投资3.39亿元。大桥采用预应力连续现浇箱梁连续刚构的跨径结构,桥面高出河床约238米,桥身全长757.5米,桥梁主跨跨径200米,设计速度40公里/小时。大桥共2个桥台、8个桥墩,其中,6号主墩高196米。主墩墩柱采用抗震性能好、经济性强的钢管混凝土格构空心墩形式。

二、大桥建设意义

金阳河特大桥作为重点交通项目,不仅承担了国道G356线过河、改善区域交通条件等功能,而且也将联通金阳县新老城区,开辟地质灾害避险疏散“生命通道”,有效拓展城区发展空间。大桥预计于2021年底建成,建成后将大大方便两岸联系,进一步改善区域交通条件,提高民族地区干线公路通行能力和服务水平,并进一步激活金阳新区发展潜力,促进民族地区社会稳定和经济快速发展,给金阳县经济、社会和环境可持续发展注入强大新动力,助推全县脱贫摘帽。

三、大桥建设难点

大桥建设面临四大难题:一是墩柱构造特殊。金阳河特大桥不同于普通的连续刚构桥,其墩柱构造为带内外横隔板的钢管混凝土变径格构空心墩,且项目采用的墩内钢管伸入上部梁的施工工艺又是世界上首次应用,项目可以学习的经验少之又少。二是地形地势复杂。桥梁两岸崖坡陡直,高达70度,桥面距河面238米,施工现场面积狭窄、通行不畅,影响工程物资进出场地,严重阻碍施工进度;同时,桥梁实体横跨高山峡谷,峡谷间时常大风骤起,最大风速达9级(按常规风速超过6级将暂停一切吊装作业),这不仅给高墩安全管理带来了重大挑战,也意味着有效施工时间将大大缩短。三是地质条件脆弱。金阳县位于7级活跃地震带上,全年雨季长达四个月,多大雨暴雨,滑坡、泥石流等地质灾害频发,给现场施工增加了诸多的风险。四是材料运输不便。从金阳县到州府西昌全程218公里,要翻越3座海拔3000米以上的大山,山上终年云雾环绕,冬季冰雪封路,阻碍大型车辆通行,为施工所需材料的运送带来了极大的考验。


四、破解建设难题

为解决建设难题,四川公路设计院遵循“因势造桥,以人为本,舒适和谐,持续发展”的设计理念,经与结构体系较复杂的净跨450米上承式钢筋混凝土拱桥等多个方案综合对比,最终选定结构安全、技术成熟、施工难度相对较小、养护工作量小、美观的连续刚构方案。

金阳县城(天地坝)和新建东区分别位于金阳河河谷两岸高山台地上,国道356线是连接两岸最便捷的通道,由于路线走线高,大桥5号、6号、7号主墩高度分别达到113米、196米和182米,加上桥位处地震动峰值加速度值为0.15g,需按9度设防,而一般钢筋混凝土桥墩自重大,弱化了结构的抗震性能。一般来说,在超高桥墩抗震计算过程中,为满足受力需要就需加大结构尺寸,相应地就增加了结构自重,结构自重增加又不利于抗震,往返循环后增大了下部构造的工程数量和造价。四川公路设计院充分发挥在钢管混凝土桥梁领域的技术优势,在主桥5号、6号、7号主墩采用钢管混凝土组合格构墩,主墩钢管内灌注C80混凝土,破解了这一难题。

针对高墩、大跨、窄桥等特点,四川公路设计院总结应用雅西高速公路腊八斤大桥技术成果,并创造性地开发了高墩大跨窄桥高性能抗震连续刚构结构体系,通过桥墩采用墩顶横向宽度大于主梁梁底横向宽度且桥墩采用变截面设计构成横向强健性构造设计,以及主梁和桥台之间设置纵向约束构造,确保了桥梁体系的纵向刚度和横向刚度均能够满足地震位移控制设计需要,同时,相应降低了桥墩纵向抗震设计计算内力,确保了桥梁的结构安全。经验证,采用该结构体系的桥梁墩底设计内力减小明显,墩底抗震极限承载能力有明显提高。同时墩顶纵向位移能满足地震位移控制设计需要。该结构体系尤其适用于山区超高桥墩、大跨度和窄桥的桥梁设计需要,具有广阔的推广应用前景。

五、创新施工工艺

针对施工上的难题,四川路桥项目部自行研发多项“黑科技”,力克安全风险和技术难关,让大桥建设闪耀出智慧的光芒。

升级桩基清孔技术:振动式滤砂机。针对桩基清孔效率低下的难题,项目研发了一套振动式滤砂机用于成孔桩基的清孔,这是在传统自然沉淀法和圆锥筒沉淀法上的一次创新和升级,将传统清孔时间3天缩短至1天,一次清孔泥浆验收合格率能提高至95%,不仅加快了清孔速度,也极大提高了桩基成孔质量。

研发“高墩神器”:自爬式多功能提升系统。项目研发的自爬式多功能提升系统采用多吊点的设计,由两个联合起重能力达64吨起吊设备和一台独立式塔吊组成,配置4台数控同步连续液压千斤顶提供爬升动力。多吊点的设计可实现钢管安装、C80浇筑、外包及隔板施工同步作业。起重能力的提升,可将以往单根钢管安装方式,优化为在地面提前将钢管组装成片整体吊装;且自爬升的设计,可实现单层钢管安装完成后,再通过提升系统自行爬升实现下一节段钢管的吊装,大大提升了钢管拼装精度和安装速度,还降低了高空作业人员的安全风险。在C80砼浇筑方面,项目结合实际生产情况设计了一款通过性更强的大容量料斗,配合提升系统多吊点提升浇筑,取代了输送泵输送混凝土的传统方式,实现了砼的零损耗。

研发智慧监控系统:超声波智能控制多点水平提升的监控系统。项目研发了一套超声波智能控制多点水平提升的监控系统,在同水平面的各爬升立柱安装超声波发射器,实时获取四个顶升点爬升过程中水平高差数据,并能智能调整下一行程顶升高度,使各顶升点时刻保持水平爬升,确保了提升系统的安全性和提升效率。

“混凝土传奇变身”:自制C80自密实补偿收缩混凝土。项目成功研发出灰岩代替玄武岩、机制砂代替河砂的配比,自制C80自密实补偿收缩混凝土,原材料可就近采购,解决了原材料采购难的问题,节约生产成本124万元。


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