聚焦铁路桥梁创新攻关
蒙华铁路三门峡黄河公铁两用大桥

  ① 蒙华铁路三门峡黄河公铁两用大桥钢桁梁顶推施工现场。李孝佺 摄

  ② 石济客专济南黄河公铁两用桥航拍图。 朱晓晨 摄

  ③ 成贵铁路宜宾金沙江公铁两用大桥施工现场。马永红 摄

  编者按 桥,是交流融通的象征。一座桥梁的建成,往往凝聚着两岸的人们多年的企盼和向往。在大规模铁路建设进程中,一座座各具特色的铁路桥梁横空出世,像一道道彩虹点缀在千山万水之间,熔铸着铁路建设者的智慧、心血和汗水,也寄托着他们瑰丽的梦想。

  黄河故道 创造顶推新纪录

  ■本报记者 李孝佺 本报通讯员 曹建强 陈习文

  5月26日,蒙华铁路三门峡黄河公铁两用大桥钢桁梁首段顶推成功。记者走进中国铁建大桥工程局集团蒙华铁路13标项目部三门峡黄河公铁两用大桥施工现场,目睹了令人震撼的钢桁梁顶推施工,也对大桥施工创新攻关过程有了更深入的了解。

  打通4万米水下桩道

  三门峡黄河公铁两用大桥主桥位于黄河三门峡库区,大桥南岸为河南省三门峡市,北岸连接山西省运城市。全长1142.5米的主桥桩基数量为456根,最大钻孔深度120米,每根桩基有效长度在88米到98米之间,全部桩基加在一起总长超过4万米。

  5月上旬,主桥最后一根钻孔桩混凝土灌注完成,稳固密集的桩基为大桥在河床下筑起了一座钢铁长城。

  三门峡一带黄河河道内的地质条件极其复杂,自上到下分别为粉土层、粉细砂层、粉质黏土层、细圆砾土层等,河道内存在两层胶结层,厚度和深度变化不一,桩基成孔难度极大。为解决提高主桥桩基的钻进速度问题,项目部技术人员决定采用“分散打法、逐层击破”的施工方法。

  他们在黏土地层厚度超过10米且坚硬地层厚度小于3米的地层中使用三翼刮刀钻头施工,增加泥浆循环空间,并在钻头上部增加配重,从而提高钻头的稳定性与切削能力,减少提钻次数;在黏土地层厚度不超过10米且坚硬地层厚度小于5米的地层中使用四翼刮刀钻头施工,保证钻孔的速度和稳定性;在坚硬地层超过5米厚的地层中使用组合式牙轮钻头,改变钻进方式,全力突破卵石层。“三头轮换”的方法加快了主桥桩基的成孔速度。

  项目部引进泥浆分离机,出孔的泥浆经过沉淀池后再过一遍泥沙分离机,重新注进孔内,泥浆得以不断循环过滤,整个钻孔过程中泥浆含沙率平均保持在4%以下,有效保证了成孔质量。

  项目部技术人员使用超声成孔检测仪进行检查,通过查看超声波图像,监控孔深、孔径、孔位、孔形倾斜度等参数是否满足设计要求,确保成孔合格率。

  6套移动模架展示架梁新功

  三门峡黄河公铁两用大桥北引桥架梁施工为90孔墩高50米至70米、跨度40米的现浇简支梁,需要安装5套铁路移动模架和1套公路移动模架。负责北引桥施工的项目部二工区经理金世勇说:“我们在宁夏、内蒙古区域曾干过十跨黄河的公铁大桥,但没遇到过公铁两用共建、难度这么大、风险这么高的桥梁施工,这对我们施工技术和安全是一个极为严峻的考验。”

  项目部成立攻关小组,组织有关部门人员多次研讨,还聘请多位国内桥梁专家评审施工方案。经过多次技术论证,项目部确定了目前在国内比较新颖的施工方法:移动模架采用连续千斤顶整体提升、分段拼装后顶推合龙的安装方法;移动模架高墩拆除采用连续千斤顶下放,与整体提升共用提升架。此项技术创新,一举破解了超高、超宽墩移动模架安装、拆除的技术难题。

  4.3万吨钢桁梁平稳顶推

  三门峡黄河公铁两用大桥主桥为钢桁梁,采用顶推法施工。

  顶推法施工主要依靠大量横向和竖向千斤顶来完成作业。项目部经理李庆丰告诉记者,大桥全部钢梁被分成若干段,各桥墩上加设混凝土托梁,与墩顶共同形成一个平台,平台上布置横、竖向千斤顶和多条平行的光滑轨道,每条轨道上用钢链穿起一个正方体滑块,作为钢梁在移动过程中的“车轮”,再用安装在各墩顶的横向液压千斤顶拖动钢梁及滑块在墩顶轨道上平移。反复循环后,钢梁从大桥一端“行驶”到另一端,最终完成全部梁体的架设。钢梁总长1142.5米,重4.3万吨,其顶推长度、顶推重量将创下同类型世界桥梁之最。

  在总跨度1140米的12根墩柱上,架设4.3万吨的钢梁不是一件容易的事情,对墩柱的承载能力是一个巨大的挑战,尤其是顶推过程中,单个千斤顶的集中受力均在千吨级以上,稍有受力不均,墩柱及托梁都将超出荷载,造成开裂。

  为此,项目部强化了顶推装备,将常规顶推施工中需布置的2个竖向千斤顶和1个滑块分别增加到3个和2个,最大限度地分散、平衡墩柱受力,确保整个顶推过程的平稳顺利进行。

  随着千斤顶数量的增加,顶推过程又面临着一个新的困难。全桥共设置千斤顶140余个,每个千斤顶在拖动、顶升钢梁的瞬间,需要步调、力度一致,否则,钢梁会偏离轨道甚至变形。

  顶推同步控制系统是由计算机、泵站组成的一套控制系统。泵站根据指令调整对各液压千斤顶液压油量的输送,确保各千斤顶动力相同,一旦钢梁出现偏向,泵站立即停止液压油的输送,千斤顶立刻复位,实现了对顶推过程的同步性控制和线路纠偏。目前,大桥钢桁梁已顺利顶推50多米。