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9月18日,國道108線禹門口黃河公路大橋正式通車,結(jié)束了重要物流通道國道108線禹門口段6年來無法通行大型運(yùn)輸車輛的歷史。
禹門口為黃河晉陜峽谷南端出口,相傳是大禹鑿龍門的發(fā)生地,故又稱龍門。這里峭壁夾峙,形如門闕,水勢洶洶,聲震山野。龍門山水自古為黃河勝跡,唐代大詩人李白以“黃河西來決昆侖,咆哮萬里觸龍門”的詩句,道出了龍門的湍悍水勢。
禹門口歷來為秦晉交通要沖,國道108線在兩省交界處依賴1973年建設(shè)的禹門口大橋連接黃河兩岸,2006年,該橋經(jīng)檢測被評定為危橋,成為省際大通道的通行瓶頸,交通壓力巨大,亟待重建。但路線走廊處橋位資源受限,水文地質(zhì)條件、自然環(huán)境復(fù)雜,大橋建設(shè)面臨諸多技術(shù)難題。
結(jié)合交通運(yùn)輸部下發(fā)《G108和G205國道改造示范工程實(shí)施方案》中關(guān)于“G108國道山西和陜西省省界路段按一級路實(shí)施”的要求,大橋重建被列入“陜西省十三五重點(diǎn)工程”。禹門口黃河公路大橋于2016年10月開工建設(shè),由中交一公局集團(tuán)有限公司(以下簡稱“中交一公局集團(tuán)”)投資承建,中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司設(shè)計,是我國西北地區(qū)及黃河流域跨徑最大、技術(shù)含量最高、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的橋梁,大橋已于2020年9月正式通車運(yùn)營。
作為連接華北與西北地區(qū)的重要交通要道,禹門口黃河公路大橋的建成通車對促進(jìn)秦晉兩省的物質(zhì)、文化交流,推動黃河兩岸社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展具有積極作用。
由于橋位所處峽谷與漫灘交界處水環(huán)境及風(fēng)場復(fù)雜,大橋建設(shè)過程中面臨無法設(shè)置輔助墩、引橋同跨斜跨兩條鐵路等諸多難題。在國內(nèi)同規(guī)模橋梁建設(shè)缺乏借鑒經(jīng)驗(yàn)的背景下,大橋建設(shè)者堅持技術(shù)引領(lǐng),匯集國內(nèi)眾多橋梁知名專家和工程技術(shù)人員的聰明才智,攻克一個個技術(shù)難題,最終將大橋建設(shè)成為高品質(zhì)橋梁。
黃河在禹門口向橋位延伸的420米范圍,河寬由百余米驟變至千米,建設(shè)者需要克服河勢游蕩擺動頻繁、嚴(yán)重淤積與強(qiáng)烈沖刷更替、冬季冰凌災(zāi)害多發(fā)等難題,其中“揭河底”問題最為獨(dú)特。
“揭河底”現(xiàn)象是黃河獨(dú)有的一種泥沙運(yùn)動規(guī)律,主要發(fā)生在龍門河段,表現(xiàn)為當(dāng)高含沙洪峰通過時,河床遭受劇烈沖刷,將河底成塊、成片的淤積物像地毯一樣卷起,被水流沖散帶走,在幾小時至幾十小時內(nèi)能將該段河床沖深10余米。2017年7月,大橋建設(shè)期間橋位附近再次發(fā)生“揭河底”現(xiàn)象,新華社、央視等媒體報道中這樣描述該現(xiàn)象——只見河水將河底泥土大塊大塊掀起,像土墻一樣立于水中,然后水流再將土墻推倒、打散。當(dāng)時,項(xiàng)目部接到黃河水利委員會發(fā)出的“即將迎來2017年1號洪峰”的通知后,立即啟動防洪應(yīng)急預(yù)案,撤離黃河灘涂、鋼平臺所有設(shè)備和材料至安全區(qū)域,對鋼棧橋、防撞墩、塔吊、液壓爬模進(jìn)行加固處理,封鎖施工區(qū)域……一系列完備的措施,讓剛出水面的橋塔和臨建挺過了大洪水的考驗(yàn)。
禹門口黃河公路大橋由中交一公局集團(tuán)有限公司投資承建,中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司設(shè)計。
主橋涉水工程的高質(zhì)量建設(shè)依賴于準(zhǔn)確詳實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),充分完備的分析研究以及科學(xué)合理的技術(shù)對策。比如:參建單位依據(jù)不同頻率洪峰流量,采用防評計算、“實(shí)體+數(shù)字”模型試驗(yàn)等多舉措得出橋位處洪水沖刷和冰凌沖擊模型,并擬定詳細(xì)對策;全過程檢測河床穩(wěn)定性,充分掌握塔基周邊河床沖刷變化,及時調(diào)整臨時工程方案;依據(jù)主塔局部沖刷試驗(yàn),預(yù)研合理防護(hù)措施;現(xiàn)場采用井點(diǎn)法進(jìn)行大面積降水,防止流砂、管涌等不利影響;采用引孔措施解決鋼板樁穿越大厚度砂卵石層的難題,確?;A(chǔ)施工安全。
“龍門一陣風(fēng),年初到年終”,禹門口附近的風(fēng)場集山地風(fēng)效應(yīng)、狹管效應(yīng)和水面風(fēng)效應(yīng)于一體,橋面高度處的設(shè)計基準(zhǔn)風(fēng)速達(dá)每秒41.9米,大跨度斜拉橋?qū)Υ俗饔妹舾小?/p>
為此,大橋建設(shè)團(tuán)隊對橋梁進(jìn)行了抗風(fēng)監(jiān)測、試驗(yàn)、驗(yàn)算等系列研究,設(shè)置風(fēng)觀測站,取得現(xiàn)場風(fēng)特性觀測數(shù)據(jù),通過數(shù)值分析和風(fēng)洞試驗(yàn)分別建立理論計算模型、確定識別參數(shù)、分析結(jié)構(gòu)災(zāi)變行為,針對性建立氣動力模型,有效指導(dǎo)橋梁的抗風(fēng)設(shè)計和施工工作。
同時,大橋建設(shè)團(tuán)隊在氣動控制措施方面,通過設(shè)置導(dǎo)流板和穩(wěn)定板,改變拉索氣動外形等方式改變其氣動布局,從而達(dá)到提高氣動性能的目的;在機(jī)械措施方面,采用黏性剪切阻尼器及磁流變阻尼器控制拉索振動,采用抗風(fēng)支座來抵抗風(fēng)對主梁的作用力,有效確保大橋施工階段抗風(fēng)安全性和運(yùn)營階段行車舒適性。
受黃河河道相關(guān)規(guī)定限制,大橋不具備設(shè)置輔助墩的條件,其最大雙懸臂長度達(dá)200米,在同類同規(guī)模橋型中尚屬首次。對此,總包單位牽頭,團(tuán)隊工程師迎難而上,采用多套仿真軟件平行開展結(jié)構(gòu)分析,對無輔助墩大跨徑斜拉橋的受力影響以及針對結(jié)構(gòu)剛度、抗風(fēng)、抗震等可能采取的結(jié)構(gòu)補(bǔ)償措施進(jìn)行了詳細(xì)研究;施工過程中,采用臨時墩替代方案解決了雙懸臂強(qiáng)風(fēng)作用下無輔助墩安全施工等一系列難題。
禹門口黃河公路大橋西引橋跨越侯西2條電氣化鐵路,為保證既有線路運(yùn)營安全,連續(xù)梁采用轉(zhuǎn)體施工,該工程兩個T構(gòu)轉(zhuǎn)體橋的旋轉(zhuǎn)總重達(dá)19506噸,且縱、橫向均不對稱,轉(zhuǎn)體采用RPC球鉸系統(tǒng),最大轉(zhuǎn)體噸位達(dá)130兆牛,為當(dāng)時國內(nèi)最大噸位RPC球鉸系統(tǒng)。
圍繞大噸位球鉸轉(zhuǎn)體,總包單位引入BIM和AR技術(shù)。建立BIM模型實(shí)現(xiàn)了碰撞檢查、方案優(yōu)化、工程量計算;通過AR技術(shù)全方位查看關(guān)鍵部位細(xì)部構(gòu)造,采用三維旋轉(zhuǎn)模型進(jìn)行技術(shù)交底,直觀清晰地指導(dǎo)了現(xiàn)場施工,確保超大噸位橋梁高精度轉(zhuǎn)體。
禹門口黃河公路大橋是陜西省第一個落地的PPP示范項(xiàng)目,被列入財政部第三批示范項(xiàng)目名錄。建設(shè)之初,總包單位就提出全面踐行“全生命周期投建運(yùn)養(yǎng)一體化”的管理理念和具體措施。
禹門口黃河公路大橋主橋位于秦晉大峽谷出口(禹門口),主跨565米,是我國西北地區(qū)跨徑最大的斜拉橋。
在中交一公局集團(tuán)和陜西省交通運(yùn)輸廳、韓城市交通局的指導(dǎo)下,總包單位在建設(shè)目標(biāo)、理念、質(zhì)量、安全、科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)、經(jīng)濟(jì)效益及社會效益等方面優(yōu)化項(xiàng)目頂層設(shè)計。一方面使項(xiàng)目公司的稅務(wù)繳納、手續(xù)辦理、資源調(diào)配、征地拆遷、施工環(huán)境保障等工作高效推進(jìn),確保項(xiàng)目建設(shè)全程有序可控。另一方面,施工總承包合同基本實(shí)現(xiàn)建安費(fèi)全額使用,從制度上落實(shí)保障施工單位充分的自主權(quán),減少不必要的招標(biāo)、變更、審批程序,以便過程變更中不影響工程效益。
大橋建設(shè)以100年的使用壽命為根本進(jìn)行全生命周期策劃,統(tǒng)籌開展工作。以總包單位中交一公局集團(tuán)為核心,集行業(yè)兄弟單位、子公司優(yōu)勢,在投建運(yùn)養(yǎng)一體化模式下,通過充分論證、綜合對比施工技術(shù)的可行性、經(jīng)濟(jì)性,統(tǒng)籌考慮安全、質(zhì)量、進(jìn)度、運(yùn)營養(yǎng)護(hù)等因素,形成了從前期規(guī)劃、勘測、設(shè)計,到施工、監(jiān)理、檢測、監(jiān)控,再到后期運(yùn)營、養(yǎng)護(hù)等“一盤棋”工作格局。
為改變傳統(tǒng)“建設(shè)項(xiàng)目成本控制僅針對各自承擔(dān)階段,割裂工程全壽命周期質(zhì)量、成本內(nèi)在聯(lián)系”的現(xiàn)狀,項(xiàng)目建設(shè)階段,總包單位即著手謀劃,多方學(xué)習(xí),組織行業(yè)專家編制了《禹門口黃河大橋運(yùn)營養(yǎng)護(hù)手冊》,圍繞百年大橋的愿景,使設(shè)計、施工、監(jiān)控與后期運(yùn)營養(yǎng)護(hù)深度融合,組織參建單位與外部專家咨詢團(tuán)隊開展多種形式的技術(shù)、科研活動,以“全壽命周期質(zhì)量成本最優(yōu)”為目標(biāo),論證研討并形成多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)方案,實(shí)施推廣服務(wù)項(xiàng)目的全要素、全周期,為大橋順利建設(shè)和中長期安全運(yùn)營保駕護(hù)航。
9月18日,禹門口黃河公路大橋的建成通車,中交一公局集團(tuán)以高品質(zhì)設(shè)計、高精度施工、高水平管理作為中交橋梁名片向陜西、山西人民兌現(xiàn)了最初的承諾。4年前期方案論證,2年勘察設(shè)計,4年建設(shè)施工,這10年是一段艱苦卓絕但激動人心的建設(shè)歷程。盡管工程技術(shù)難度大,但在總包單位統(tǒng)一籌劃下,各參建單位不僅圓滿完成了建設(shè)任務(wù),還積累了一系列成功且可供推廣借鑒的經(jīng)驗(yàn)。
項(xiàng)目公司連續(xù)4年被評為陜西省干線公路“AA”級信譽(yù)企業(yè),承辦省級質(zhì)量提升現(xiàn)場觀摩會1次,申請并獲得省部級工法、QC和專利20余項(xiàng),發(fā)表論文30余篇,已獲得省部級優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)工程獎1項(xiàng),全國優(yōu)秀工程咨詢成果獎1項(xiàng)。
2019年9月18日,習(xí)近平總書記在鄭州主持召開黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會并提出了“黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展”的重大國家戰(zhàn)略。禹門口黃河公路大橋建成通車,將積極支撐這一重大戰(zhàn)略,對連通秦晉兩地,完善國家路網(wǎng)結(jié)構(gòu),服務(wù)脫貧攻堅和沿黃經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展具有重大意義。與此同時,大橋建設(shè)取得的各項(xiàng)管理、技術(shù)成果也將進(jìn)一步應(yīng)用服務(wù)于西部山區(qū)、沿黃地區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)計建設(shè),服務(wù)于黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展。