本刊記者喬珂然 通訊員陳應(yīng)高楊?。ㄙF州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司)報(bào)道
貴州,地處中國(guó)大西南,山脈縱橫、溝壑密布,山地面積占比達(dá)90%以上,舊時(shí)有“地?zé)o三里平”的俗諺。上千萬(wàn)少數(shù)民族人口世代居住在這黔中大地林木繁茂的群山之中,綿延不絕的山巒有如一道道密不透風(fēng)的圍墻,千百年來(lái)阻礙著當(dāng)?shù)厝伺c外界的交流。在位于貴州南部的槽渡河峽谷,人們用自己的方式打通了自然壁壘——作為貴州南部高速公路網(wǎng)的控制性工程,平塘大橋是黔南地區(qū)打開(kāi)山門(mén)、突破地形阻隔、互通經(jīng)貿(mào)、交融文化的開(kāi)山力作。
平塘大橋位于貴州省平塘至羅甸高速公路中段,橫跨槽渡河峽谷, 主橋?yàn)?249.5+2×550+249.5)米三塔雙索面鋼混組合梁斜拉橋,橋梁全長(zhǎng)2135 米。平塘大橋?yàn)樯絽^(qū)最大跨徑三塔斜拉橋,其塔高332 米的中塔創(chuàng)下了“最高混凝土橋塔”的世界記錄,被譽(yù)為“最高、最美”橋塔。大橋于2016年4 月29 日開(kāi)工建設(shè),歷經(jīng)建設(shè)者們1300 多個(gè)日夜的不懈奮斗,于2019 年歲末正式建成通車(chē)投入運(yùn)營(yíng)。
平塘大橋項(xiàng)目建成后引起國(guó)際社會(huì)高度關(guān)注,一舉奪得2021 年度菲迪克全球工程項(xiàng)目“杰出獎(jiǎng)”, 這是繼2021 年4月榮獲第38 屆國(guó)際橋梁大會(huì)(IBC)“古斯塔夫·林德撒爾”獎(jiǎng)之后,于當(dāng)年斬獲的又一項(xiàng)國(guó)際大獎(jiǎng)。
平塘大橋所要“征服”的,是橫跨寬約1600 米、高差近600 米的槽渡河峽谷,其工程規(guī)模巨大,橋面標(biāo)高是控制橋梁規(guī)模的最主要因素。由于兩岸接線臺(tái)地地形較為平緩且標(biāo)高大致相當(dāng),若壓低橋面標(biāo)高減小橋梁規(guī)模,則兩岸接線隧道規(guī)模將急劇增加,從而引起全線工程造價(jià)大幅上升,因此平塘大橋的橋面標(biāo)高最終采用了與兩岸接線臺(tái)地基本相當(dāng)?shù)母邩蛭环桨?。設(shè)計(jì)師充分利用山谷中部的高地,將橋型方案布置為主跨2×550米的三塔斜拉橋,與主跨1300米懸索橋方案相比造價(jià)節(jié)省約1億元。更為重要的是,三塔斜拉橋方案還避免了懸索橋兩岸錨碇開(kāi)挖對(duì)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境的破壞,充分體現(xiàn)橋梁工程師環(huán)境友好型的設(shè)計(jì)理念。
橋位處自然風(fēng)光秀美,槽渡河蜿蜒穿越山川田野,沿河村落星羅棋布。與美景遙相呼應(yīng),“多彩貴州”人文風(fēng)貌也在平塘大橋外立面設(shè)計(jì)中得到了充分展現(xiàn)。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)橋塔時(shí),受當(dāng)?shù)夭家雷濉⒚缱宓壬贁?shù)民族文化啟發(fā),將其特有的服飾、舞蹈等元素融入了橋塔造型,使其總體形象彰顯個(gè)性特征,注重視覺(jué)效果,力求讓橋塔造型、體量、色彩等與槽渡河峽谷自然環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一。結(jié)合橋塔結(jié)構(gòu)的受力需求,大橋最終選定了空間“裙擺”形橋塔造型及其配色方案,塔、梁、索相互結(jié)合后形成的橋梁整體造型極具動(dòng)感,宛如三位載歌載舞的少數(shù)民族少女,唱響《我在貴州等你》的迎賓詞。
大型工程的柔美意象,離不開(kāi)鋼筋鐵骨的強(qiáng)力支撐。平塘大橋采用三塔雙索面鋼混組合梁斜拉橋的設(shè)計(jì),三座“裙擺”形橋塔——高度分別為320 米,332 米,298 米——依山勢(shì)分布于峽谷之間?;谒魉偠忍嵘男枰髽?qū)⒊R?guī)板式橋塔的彎曲受力轉(zhuǎn)換成空間巨型桁架的軸向受力結(jié)構(gòu),同時(shí)為了協(xié)調(diào)匹配三塔斜拉橋的全橋體系剛度,中塔采用了與邊塔不同的細(xì)部構(gòu)造:中塔塔柱的順橋向間距為20 米,寬5 米,壁厚1.5 米;邊塔塔柱的順橋向間距為15 米,寬4.8 米,壁厚1.2 米。而大橋斜拉索為空間雙索面、扇形密索體系布置,每個(gè)索塔單側(cè)布置22 對(duì)斜拉索,均采用低松弛鍍鋅鋁合金高強(qiáng)平行鋼絲拉索。塔、梁、索在工程建設(shè)中緊密結(jié)合,共同串聯(lián)成一座兼具力量與美感的世界級(jí)橋梁。
天然河砂一直是合成大型橋梁混凝土所廣泛采用的基本建筑材料,但過(guò)度采砂會(huì)導(dǎo)致河床受損,進(jìn)而影響到水中動(dòng)植物的生存環(huán)境,造成難以修復(fù)的生態(tài)環(huán)境破壞。平塘大橋共有三座連續(xù)變截面空間“裙擺”形橋塔,這些平均高度達(dá)300 米以上的擎天巨柱無(wú)疑需要大量混凝土澆筑,如何實(shí)現(xiàn)建筑材料因地制宜、就地取材,如何以綠色方案減少對(duì)河流生態(tài)的危害,是擺在建設(shè)者面前一道必須破解的難題。
在進(jìn)行專門(mén)研究、開(kāi)展大量混凝土成分配合比試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,平塘大橋的混凝土建筑材料最終獨(dú)辟蹊徑,大量利用了主線路基開(kāi)挖的砂石料進(jìn)行機(jī)械加工,擺脫了對(duì)天然河砂的依賴,在滿足工程建設(shè)需求的同時(shí),解決了路基棄渣污染環(huán)境的問(wèn)題,更避免了河砂開(kāi)采對(duì)當(dāng)?shù)睾恿魃鷳B(tài)環(huán)境的不良擾動(dòng)。索塔混凝土施工中,通過(guò)制備高質(zhì)量機(jī)制砂、優(yōu)選高效減水劑、合理控制粉煤灰摻量、根據(jù)索塔不同施工高度不斷優(yōu)化混凝土配合比,最終成功將C50 機(jī)制砂混凝土一次泵送至塔頂,其垂直泵送高度達(dá)到340 米!
采用創(chuàng)新方式灌筑的平塘大橋索塔如翩翩裙擺,其曲線復(fù)雜、截面尺寸及構(gòu)造連續(xù)變化,施工中通過(guò)調(diào)整每一節(jié)段模板側(cè)邊,使其與設(shè)計(jì)構(gòu)造吻合、匹配,確保了索塔施工質(zhì)量,使索塔以完美的造型守護(hù)好當(dāng)?shù)厍嗌骄G水。
世人常說(shuō)“逢山開(kāi)路,遇水搭橋”,然而在黔南山區(qū)實(shí)踐此語(yǔ)絕非易事。鑒于橋位處運(yùn)輸條件困難,施工場(chǎng)地狹窄陡峭,為保護(hù)生態(tài)、減少占地,并有效提高施工效率和安全性,橋梁工程師創(chuàng)新性地提出了將塔區(qū)橋面作為鋼梁拼裝場(chǎng),充分應(yīng)用自主研發(fā)的多功能新型橋面吊機(jī)裝備,施展了為建造山區(qū)斜拉橋量身打造的“鋼梁整節(jié)縱移轉(zhuǎn)體懸拼施工”工藝。該成套技術(shù)為世界橋梁建設(shè)史上的首創(chuàng),其具體流程為:先在塔區(qū)橋面處拼裝鋼梁?jiǎn)卧纬晒?jié)段梁,再由運(yùn)梁平車(chē)運(yùn)輸至新型橋面吊機(jī)的工作區(qū)域,最后由吊機(jī)提升節(jié)段梁,完成鋼梁整節(jié)段的縱移-轉(zhuǎn)體-懸拼安裝。之后,多功能新型橋面吊機(jī)前移至下一節(jié)段,采用相同方法完成下一梁段安裝。
上述技術(shù)有效保障了梁段架設(shè)的整體性,并大幅減小了橋下施工占地,最大程度地保護(hù)了橋區(qū)生態(tài)環(huán)境。與此同時(shí),鋼梁的高空懸臂拼裝作業(yè)壓力也大幅緩解,有效提升了施工安全性,極大提高了拼裝效率和質(zhì)量,因而非常適合山區(qū)斜拉橋上部結(jié)構(gòu)鋼混組合梁、鋼桁梁的安裝。
“鋼梁整節(jié)段縱移-轉(zhuǎn)體-懸拼安裝成套技術(shù)”開(kāi)創(chuàng)了山區(qū)橋梁工業(yè)化建造的新局面,已成功推廣應(yīng)用于貴州云霧大橋(主跨480 米斜拉橋)、四川江安長(zhǎng)江二橋(主跨2×400 米三塔斜拉橋)等多個(gè)項(xiàng)目中,推廣應(yīng)用前景廣闊,具有顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)保效益。
近年來(lái),交旅融合業(yè)已成為交通基建的新環(huán)節(jié)、新思路。平塘大橋項(xiàng)目在設(shè)計(jì)過(guò)程中積極引入交旅融合理念,將大橋與橋頭服務(wù)區(qū)設(shè)計(jì)統(tǒng)籌結(jié)合起來(lái),配套建設(shè)了中國(guó)首個(gè)山區(qū)交旅融合高速公路旅游服務(wù)區(qū)——“天空之橋”服務(wù)區(qū),該服務(wù)區(qū)距離平塘大橋1.3 公里,設(shè)交互通道與大橋相連,是欣賞平塘大橋和槽渡河峽谷風(fēng)光的絕佳地點(diǎn)。
服務(wù)區(qū)主要由綜合樓、懸崖酒店(服務(wù)樓)、房車(chē)露營(yíng)地、兒童樂(lè)園、停車(chē)場(chǎng)等部分構(gòu)成,以藍(lán)、白兩色為主,以暢游星空為主題。其中,白色基調(diào)的綜合樓分上下兩層,整體造型契合時(shí)空輪的理念,采用鏤空處理,落地弧形玻璃通透明亮,兩側(cè)由空中廊道相互連接。在木質(zhì)結(jié)構(gòu)的大橋觀景臺(tái)上,平塘大橋一覽無(wú)遺,亞熱帶季風(fēng)攜來(lái)的水汽氤氳于山谷間,云霧繚繞的氛圍,有如銀河九天牛郎織女相會(huì)于天橋,近在咫尺,觸手可及。更有依山而建的星云懸崖酒店,其陶土肌理的外墻,與當(dāng)?shù)胤俏镔|(zhì)文化遺產(chǎn)牙舟陶一脈相承。半山腰上建有觀星臺(tái),臺(tái)上架設(shè)天文望遠(yuǎn)鏡,亦可滿足游人觀星攬?jiān)碌哪钕搿3酥?,“天空之橋”服?wù)區(qū)還開(kāi)設(shè)了橋梁科普館、牙舟陶體驗(yàn)區(qū)、農(nóng)產(chǎn)品直營(yíng)店等“交旅融合”全新業(yè)態(tài)。
“天空之橋”服務(wù)區(qū)依托平塘大橋與槽渡河峽谷風(fēng)光,將出行、觀光、旅游、住宿等多種功能緊密結(jié)合,達(dá)成了人、橋梁與自然環(huán)境的完美融合。自2020 年9 月投入使用以來(lái),服務(wù)區(qū)已接待游學(xué)團(tuán)隊(duì)4000 余人,國(guó)內(nèi)外游客50 萬(wàn)人次,已成為貴州自駕游網(wǎng)紅景點(diǎn)。值得一提的是,“天空之橋”服務(wù)區(qū)在給過(guò)往旅客提供高質(zhì)量通行服務(wù)的同時(shí),也為當(dāng)?shù)貏?chuàng)造了數(shù)百個(gè)就業(yè)崗位,促進(jìn)了少數(shù)民族地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。
為結(jié)合交旅融合的新需要,平塘大橋的設(shè)計(jì)指標(biāo)也做出了相應(yīng)的改進(jìn)與加強(qiáng)。大橋主梁采用工型截面鋼混組合梁,由鋼主梁、鋼橫梁和混凝土橋面板組成,主梁頂面檢修道寬度設(shè)為2米。橋面全寬30.2 米,斜拉索橫橋向間距25.7 米, 工字型邊主梁高2.92 米,標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度12 米。預(yù)制混凝土橋面板標(biāo)準(zhǔn)厚度28厘米,在鋼主梁頂面區(qū)域加厚至40 厘米。一橋一驛,相得益彰,共同打造出一幅交旅融合的創(chuàng)新圖景。
如今,大橋兩岸通行時(shí)間從原來(lái)的50 分鐘縮短至2 分鐘,落后的交通條件不再是限制平塘縣區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。作為全國(guó)第一個(gè)“橋旅融合,農(nóng)旅一體化”示范點(diǎn),平塘大橋及其服務(wù)區(qū)投入使用以來(lái),通達(dá)城鄉(xiāng)物流、廣納四方賓客,解決了貧困地區(qū)農(nóng)產(chǎn)品外運(yùn)不便的老大難問(wèn)題,對(duì)加快當(dāng)?shù)孛撠氄薄⒋龠M(jìn)鄉(xiāng)村振興發(fā)揮了重要作用。
凝聚創(chuàng)新基因的平塘大橋,從設(shè)計(jì)規(guī)劃到現(xiàn)場(chǎng)施工,從橋梁美學(xué)到建材選擇,從工業(yè)化建造到打造交旅融合,每一步都踐行著工程建設(shè)者的低碳環(huán)保理念,每個(gè)環(huán)節(jié)都努力契合工程項(xiàng)目與當(dāng)?shù)刈匀?、人文和諧共存的宗旨,堪稱世界峽谷橋梁建設(shè)的典范之作。隨著我國(guó)大型特色橋梁建設(shè)水平的不斷進(jìn)步,更多像平塘大橋這樣的優(yōu)質(zhì)工程,將在昔日交通閉塞的黔貴山區(qū)鋪就“萬(wàn)里高速平原”,共同見(jiàn)證更多屬于新時(shí)代的中國(guó)奇跡。