曹春寧

中鐵上海投資集團有限公司安徽指揮部 安徽 合肥 230041

正文：

南廣鐵路西江特大橋(以下簡稱“西江特大橋”）是我國首座中承式鐵路鋼箱梁提籃拱橋，具有技術(shù)含量高、施工難度大的特點。施工單位2009年初中標后，面臨極大的施工和成本壓力（預(yù)計虧損近1億元，虧損幅度約15%），為此施工單位從施工方案和設(shè)計變更兩個方面入手開展“二次經(jīng)營”工作，取得了良好的社會和經(jīng)濟效果。

1 項目簡介

西江特大橋位于西江三榕峽上游，是南廣鐵路的關(guān)鍵性控制工程，全長618.3米，主橋跨徑450米，一跨過江，是世界鐵路同類橋梁最大跨度橋梁，鋼箱拱肋截面尺寸為15×5米，截面高度為世界第一。

西江特大橋橋址處接近西江彎曲段頂部，河面寬度410m，河床最大深度約80m。西江深切，形成峽谷，兩岸為中低山，山坡陡峭，山上植被茂密。橋址區(qū)屬亞熱帶濕潤型季風氣候，雨量充沛，年平均降水量1671mm。西江為山區(qū)季節(jié)性河流，雨季河水暴漲爆落。全年平均風速1.7m/s，受南海海洋氣候影響，為臺風活動侵襲經(jīng)過的地區(qū)之一，平均每年3.1次臺風。本橋位所處西江河段為II級航道，通行船舶噸級為2000t，線路與河流基本正交。廣州臺后為G321國道，南寧側(cè)無既有道路。

本橋初步設(shè)計概算6.37億元，施工單位投標降造后中標價為5.80億元，中標后預(yù)計實施成本6.80億元。

2 上部結(jié)構(gòu)施工方案比選

本橋設(shè)計推薦的上部結(jié)構(gòu)施工方案為“邊段豎轉(zhuǎn)+中段提升”，施工單位中標后結(jié)合多方面因素發(fā)現(xiàn)原方案存在諸多不確定因素且臨時設(shè)施投入過大，經(jīng)研究建議使用“纜索吊機節(jié)段懸拼”方案，并進行了詳細的方案比選。

2.1 “邊段豎轉(zhuǎn)+中段提升”方案介紹

方案概述：拱肋分為三大段在拼裝場地進行組拼，其中拱肋邊段水平投影長度為166m，弦長194m，重量為7000t，拱肋中段水平投影長度為108m，重量為2900t。三大段拱肋分別通過船運至相應(yīng)位置，拱肋邊段采用豎轉(zhuǎn)施工，邊段豎轉(zhuǎn)到位后，利用邊段拱肋頂端安裝的拱上吊架，整體提升拱肋中段。拱肋合龍后，再進行吊桿安裝和橋面系施工。

拱肋“邊段豎轉(zhuǎn)+中段提升”方案及各階段索力示意圖

2.1.1 拱腳預(yù)埋段安裝

用500t吊船安裝拱腳預(yù)埋段。

2.1.2 拱肋拼裝

拱肋在工廠組拼成適當長度的節(jié)段，通過船運至拼裝場地碼頭，利用碼頭吊機吊裝，然后由棧橋和場地軌道運輸至組拼場各個位置進行拱肋拼裝。拼裝場占地約25000m2，場內(nèi)設(shè)3臺400t門吊吊裝拱肋組件。拱肋在拼裝支架上拼裝，拼裝完成后轉(zhuǎn)換支撐體系使拱肋支撐到移動支架上，然后拆除拼裝支架。

2.1.3 拱肋下河及運輸

拱肋支撐在移動支架上（總重約8000t），由組拼場滑移至下河碼頭，直至15000t駁船上，由駁船運輸至橋位。

拱肋下河示意圖

2.1.4 橋位處拱鉸對位

橋位處邊段拱肋對位調(diào)整方法：

⑴水平位置調(diào)整：a、在定位船上收放拉纜；b、移動支架的前后滑動。

⑵豎向位置調(diào)整：通過調(diào)整壓重水在不同隔艙中的重量分布來改變駁船縱向傾斜度，從而改變拱腳豎向高度（調(diào)整范圍1m）。

2.1.5 邊段拱肋豎轉(zhuǎn)和中段拱肋提升

拱座處設(shè)置吊索塔架，塔高130m，一個吊索塔架頂共設(shè)60臺350t千斤頂，同步張拉實現(xiàn)邊段拱肋豎轉(zhuǎn)。

2.1.6 “邊段豎轉(zhuǎn)+中段提升”方案存在的風險及難點

⑴拱肋下河困難

拱肋預(yù)拼場及棧橋要經(jīng)歷2010年一個洪水期，根據(jù)行標《鐵路大型臨時工程和過渡工程設(shè)計暫行規(guī)定》要求“6.5.3 施工棧橋梁底高程不應(yīng)小于設(shè)計的施工水位”，棧橋頂高程不得低于+14.5m，而拱肋下河時間在2010年的枯水期（2010.10以后），為滿足下河和拱鉸安裝的要求，棧橋頂高程又不得高于+5.1m，否則，拱肋很難下河。

⑵拱肋運輸風險

①通過調(diào)查，目前國內(nèi)能滿足拱肋及支架（約8000t)運輸條件的駁船僅廣州打撈局“重任1500”一艘，屬緊缺受控資源，對工期的保證存在很大的不確定性；

②在船體上支撐拱肋的支點反力達1200t，船體龍骨加固工程量大，加固困難；

③拱肋運輸距離1.5km或以上，裝載拱肋的駁船抗風穩(wěn)定能力較弱，在運輸過程中存在安全風險。

⑶通航限制

本方案江面全封航時間過長，存在三次封航，預(yù)計每次超過2天；半封航時間預(yù)計至少10天（辦理全封航可能性很?。?。

⑷拱鉸對位時，對水位控制要求嚴格

拱鉸對位期間，如果水位有稍大變化，將對拱鉸產(chǎn)生很大影響（豎轉(zhuǎn)鋼絞線束安裝調(diào)整約需10天以上，其間水位若有＞1m的變化，會直接影響甚至破壞已對位拱鉸）。

⑸拱肋豎轉(zhuǎn)提升設(shè)備數(shù)量龐大，控制風險高

邊段拱肋豎轉(zhuǎn)和中段拱肋提升過程中，一座塔架需60臺350t連續(xù)千斤頂控制以不同力量同步提升，自動控制系統(tǒng)不成熟需要重新開發(fā)，并且豎轉(zhuǎn)過程中必須人為介入，對工期和安全均帶來一定風險。

2.2 “纜索吊機節(jié)段懸拼”方案介紹

方案概述：主拱肋開始三個節(jié)段利用500t浮吊安裝，其余節(jié)段采用“纜索吊機節(jié)段懸拼”施工，單個拱肋共劃分成41個拱肋節(jié)段，單個節(jié)段重量不超過300t。具體步驟如下：

2.2.1 開始三個節(jié)段的安裝

拱座施工完成之后，在扣塔拼裝期間，利用500t浮吊完成拱腳第一節(jié)段的安裝，待扣塔拼裝完成之后，安裝拱肋第二、三節(jié)段和對應(yīng)的扣錨索。

2.2.2 剩余節(jié)段、吊桿及橋面系的安裝

纜索吊機跨度布置為：250m+476m+250m，承受集中荷載420t，纜索吊機試吊合格后，首先開始拼裝剩余節(jié)段鋼箱拱，直至主拱合龍，然后安裝吊桿和提升邊跨橋面系，最后安裝中跨橋面系，直至橋面系合龍。

拱肋節(jié)段采用單榀吊裝，吊裝時主索需橫移，纜塔頂設(shè)置主索橫移設(shè)備。

2.2.3 “纜索吊機節(jié)段懸拼”方案的實施難點

⑴纜索吊機主跨為476m，集中荷載420t，塔架高度達到180m，纜索吊機的規(guī)模較大；

⑵纜索吊機在拱肋吊裝過程中，需要不斷的左右橫移鞍座；

⑶單個扣塔和纜塔的錨碇反力分別達到5400t和1800t，設(shè)計難度大。

2.3 綜合分析及結(jié)果

2.3.1 兩種施工方案優(yōu)缺點比較

2.3.2 工期比較

經(jīng)分析“邊段豎轉(zhuǎn)+中段提升”方案全橋工期共34個月，“纜索吊機節(jié)段懸拼”方案全橋工期共35個月。

2.3.3 實施成本比較

經(jīng)測算“邊段豎轉(zhuǎn)+中段提升”方案全橋成本約6.8億元，“纜索吊機節(jié)段懸拼”方案全橋成本約6.5億元。

2.4 方案比選結(jié)果

通過對西江特大橋上部結(jié)構(gòu)兩種不同施工方案的分析比較，并經(jīng)鐵道部工管中心、業(yè)主單位組織的多次專家評審會研究，認為“纜索吊機節(jié)段懸拼”方案是成熟的、可控的，而其它方案存在諸多不成熟和不可控的工序、方法。因此，選擇“纜索吊機節(jié)段懸拼”方案。

3 施工方案變更

本橋初步設(shè)計階段拱肋施工方案推薦采用豎轉(zhuǎn)+大段提升的施工方法，施工單位進場后結(jié)合現(xiàn)場實際情況和自身情況，綜合考慮大噸位船舶運輸、西江水位季節(jié)性變化及封航作業(yè)的不確定性，建議將原初步設(shè)計批復(fù)的豎轉(zhuǎn)大段提升方案優(yōu)化為纜索吊拼裝方案，經(jīng)部工管中心組織專家論證并下發(fā)相關(guān)函件決定同意施工單位的建議，拱肋施工由豎轉(zhuǎn)+大段提升方案變更為纜索吊裝節(jié)段懸臂拼裝方案。由于施工方案的變化，導(dǎo)致大臨工程發(fā)生較大變化，主要表現(xiàn)在：扣塔高度增加；增設(shè)纜塔、纜塔錨碇、纜索、鞍座及轉(zhuǎn)向設(shè)備；現(xiàn)場拼裝場地面積減??；豎轉(zhuǎn)鉸取消等。豎轉(zhuǎn)+大節(jié)段提升方案和纜索吊裝方案相關(guān)工程數(shù)量見下表：

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根據(jù)施工方案的變化以及相應(yīng)工程量的變化情況，經(jīng)設(shè)計院詳細測算并結(jié)合大橋主體結(jié)構(gòu)優(yōu)化情況，報請部鑒定中心批準，西江特大橋原投資63792.49萬元，變更后投資68601.50萬元，工程投資增加4809.01萬元（見下表）。

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4 結(jié)論及啟示

西江特大橋施工單位中標價5.80億元，變更前本項目面臨巨額虧損風險，施工方案變更在確保方案本身可行的同時，還充分考慮了施工單位既有的大型施工設(shè)備和周轉(zhuǎn)材料的重復(fù)利用，實施過程中既增加了收入又減少了成本，施工單位在本項目最終實現(xiàn)了成本和收入的平衡。南廣鐵路已于2014年12月全線開通，西江特大橋在結(jié)構(gòu)形式、跨度、構(gòu)造和施工工藝等方面均有較大創(chuàng)新，多項指標達到國內(nèi)先進水平。本項目的二次經(jīng)營工作卓有成效，帶給我們很多重要的有益啟示。

（1）工程項目尤其是結(jié)構(gòu)新穎、施工難度大、施工方案復(fù)雜的項目，臨時工程和措施項目占造價比重大，進入現(xiàn)場實施階段后施工方案對實施成本影響較大。施工單位中標后，能否結(jié)合自身優(yōu)勢組織對施工方案進行詳細研究和比選，選擇最切實可行和最經(jīng)濟的方案，是項目成功與否的關(guān)鍵。

（2）由于施工單位中標后變更施工方案往往面臨較大壓力，保持多方面的有效溝通，有禮有節(jié)的取得業(yè)主、上級主管單位和業(yè)內(nèi)專家的理解、認可和支持至關(guān)重要。

（3）鐵路項目在現(xiàn)行管理體制下，臨時設(shè)施的Ⅰ類變更成功案例不多，西江特大橋在業(yè)內(nèi)有一定影響力，本項目施工方案Ⅰ類變更取得的“突破”和成功實施，為類似項目提供了重要的有益借鑒。