文/圖 廣西南天高速公路有限公司 藍翼 麥輝升

從1980年主跨390米的克羅地亞克爾克大橋到1997年主跨420米的萬州長江大橋（原名萬縣長江大橋），再到2016年主跨445米的滬昆高鐵北盤江特大橋建成，上承式勁性骨架混凝土拱橋跨徑增大55米，用時近36年。6年后，在建的天峨龍灘特大橋要將紀(jì)錄再次提升155米，以精湛的技藝、過硬的品質(zhì)、優(yōu)雅的姿態(tài)連起紅水河兩岸青山，成就橋梁史上一大壯舉。截至2022年5月5日，這座由廣西交通投資集團有限公司投資建設(shè)、計算跨徑達600米的世界最大跨徑上承式勁性骨架混凝土拱橋共完成了36個拱肋節(jié)段、8道箱型橫聯(lián)、14道X橫撐安裝，項目施工取得階段性成果。

1497米纜索吊裝斜拉扣掛系統(tǒng)

蜿蜒的紅水河從廣西壯族自治區(qū)河池市天峨縣緩緩流過，碧波如鏡。在靜謐的河水之上，在建的世界最大跨徑上承式勁性骨架混凝土拱橋——天峨龍灘特大橋猶如飛虹，連起兩岸青山。

天峨龍灘特大橋跨越龍灘水庫庫區(qū)，位于龍灘水電站上游6公里處，是南丹至天峨下老高速公路（南天高速）的控制性工程之一。大橋全長2488.55米，其中主橋作為世界上首座跨徑突破600米大關(guān)的上承式勁性骨架混凝土拱橋，橋面總寬24.5米，主梁為10米×40米預(yù)制T梁；兩岸拱座均為明挖擴大基礎(chǔ)，主橋拱肋節(jié)段采用纜索吊裝斜拉扣掛工藝施工；纜索系統(tǒng)跨徑布置為253米+894米+350米，采用雙主索道設(shè)計，設(shè)計吊重為2×110噸，主、扣塔采用分離式設(shè)計，主塔安裝于4#、7#墩0#塊上，扣塔安裝于5#、6#墩0#塊上。

創(chuàng)新一 鋼構(gòu)件運輸與加工

難點

天峨龍灘特大橋勁性骨架共分為48個拱肋節(jié)段，用鋼量累計達8572噸，累計焊縫達7.2萬米，鋼結(jié)構(gòu)零部件總數(shù)高達15.5萬件。如加上底板模板，最重拱肋節(jié)段重量達200噸。由于天峨龍灘特大橋跨越天峨龍灘水庫庫區(qū)，雨、旱季水位高低差可達到45米。在惡劣的自然條件下?lián)寱r間、趕進度，在保證鋼構(gòu)件質(zhì)量的同時，起吊運輸成為一大首要解決的難題。

創(chuàng)新

天峨龍灘特大橋技術(shù)團隊引進了廣西交通建設(shè)中起重力矩最大的桅桿吊，該設(shè)備基礎(chǔ)由“群樁基礎(chǔ)+承臺+鋼管立柱”組成主要受力結(jié)構(gòu)，整機起升高度為平臺以下45米，平臺以上高度60米，起吊半徑可達65米，分220噸主鉤和110噸副鉤，兩者配合起吊，解決了雨、旱季水位高低差問題。改造2000噸運輸船為深艙結(jié)構(gòu)，并充分利用長48米、寬10.8米的船艙空間，不僅可確保運輸中拱肋節(jié)段的整體重心降低4米，通過安裝節(jié)段安放底座以確保拱肋節(jié)段運輸穩(wěn)定，提高水上運輸?shù)陌踩?，還能同時運輸箱型橫聯(lián)和橫撐等構(gòu)件，無縫對接纜索吊裝系統(tǒng)，在加快吊裝速度的同時，減少船舶的水上往返次數(shù)。

此外，技術(shù)團隊經(jīng)過大量數(shù)據(jù)驗算和實體試驗，制定出勁性骨架各構(gòu)件加工、骨架拼裝等共27項工藝評定標(biāo)準(zhǔn)，并建立完備的質(zhì)量保證體系，把構(gòu)件加工和拼焊平面尺寸誤差控制在了毫米范圍，最大程度保證了鋼構(gòu)件品質(zhì)。

創(chuàng)新二 分離式斜拉扣掛裝備

難點

天峨龍灘特大橋橋址位于天峨縣龍灘自然保護區(qū)，施工區(qū)域場地狹窄，且大橋地處“U”形峽谷，兩端坡高山陡，導(dǎo)致施工作業(yè)場地狹小，物資運輸不便，組織管理難度大。

創(chuàng)新

針對大橋特點，技術(shù)團隊經(jīng)反復(fù)比較，確定主橋拱肋節(jié)段吊裝施工的斜拉扣掛體系采用分離式布置方案，并研發(fā)出分離式斜拉扣掛裝備，有效提高了拱橋拱肋節(jié)段斜拉扣掛施工效率與施工質(zhì)量，保證了施工安全。

研制插銷式扣索錨固端裝置拱肋節(jié)段扣掛點采用錨拉板式設(shè)計，并與扣索分配梁銷軸連接，分配梁則與扣掛錨固塊銷軸連接，使扣索分散錨固，不僅實現(xiàn)了扣索快速安裝，還提高了拱肋節(jié)段扣掛效率，降低了高空人員作業(yè)強度，保障了人員作業(yè)安全。

2022年2月27日，天峨龍灘特大橋首節(jié)段吊裝。

研發(fā)組合式預(yù)應(yīng)力扣地錨結(jié)構(gòu)由于橋面投影兩側(cè)均為高陡邊坡或深谷，造成扣掛系統(tǒng)尾索錨固十分困難。對此，技術(shù)團隊充分利用橋墩承臺，沿尾索拉力相反方向設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索，形成組合式預(yù)應(yīng)力地錨結(jié)構(gòu)；通過優(yōu)化錨固張力與尾索張拉的程序，解決了尾索錨固與地錨位移控制兩個難題。

研制扣索自平衡智能張拉設(shè)備分離式扣掛結(jié)構(gòu)的同一束扣索、尾索豎向角不一致，張拉過程產(chǎn)生的不平衡水平力可能導(dǎo)致墩柱偏位，影響墩柱安全。通過在扣索、尾索的張拉端設(shè)置自平衡的智能張拉設(shè)備，按照索力水平分力為零的原則進行控制，保證了墩柱受力平衡。

創(chuàng)新三 百米級長錨索組合式扣地錨

難點

巨型古滑坡堆積體、破碎的強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、順層坡、局部裂隙發(fā)育等復(fù)雜地質(zhì)導(dǎo)致大橋無法實現(xiàn)吊扣合一，給施工帶來了極大困難。

創(chuàng)新

天峨龍灘特大橋南丹岸存在一處巨型古滑坡堆積體，其扣地錨型式為“樁基承臺+長錨索”的組合體系，最長錨索達120米，屬國內(nèi)外罕見，這對扣地錨設(shè)計與施工，以及主拱圈吊裝時的扣索和錨索的張拉順序造成了極大影響。

桅桿吊對拱肋節(jié)段空中翻身工藝

對此，技術(shù)團隊基于古滑坡堆積體中百米級長錨索試驗數(shù)據(jù)，針對其施工過程中所遇到的塌孔、下錨索困難、群錨施工存在偏位和交叉可能性，以及超長錨索長期預(yù)應(yīng)力損失等難題，展開超長錨索施工關(guān)鍵技術(shù)研究，通過在加固后的承臺預(yù)埋斜拉扣掛系統(tǒng)的相關(guān)預(yù)埋件和喇叭形錨索鉆孔管道，在保證承臺水平力控制的前提下，研究確定扣索張拉端、錨固端、扣塔位置及構(gòu)造，通過計算、確定扣索根數(shù)與張拉力，確定扣地錨的布置，提出合理科學(xué)的扣掛施工工序，并建立起一套完整的“樁基承臺+超長錨索”組合式扣地錨施工技術(shù)，為克服古滑坡堆積體施工難題提供技術(shù)參考的同時，也避免了開挖山體所帶來的垮塌風(fēng)險。

創(chuàng)新四 鋼管拱桁加工與制作

難點

綜合超大跨徑鋼管混凝土勁性骨架加工制造具有制造周期長、工序多、累積誤差大；材料級別高，結(jié)構(gòu)分段焊接制造，焊接變形導(dǎo)致裝配過程更加復(fù)雜且變形校正難度大；結(jié)構(gòu)尺寸大、制造精度要求高；零部件形狀尺寸多樣，單元件的安裝具有方向性，結(jié)構(gòu)配套難度大等特點，600米級跨徑拱橋的勁性骨架加工制造顯得尤為重要。然而，勁性骨架零部件加工、安裝誤差累積，焊接變形累積及骨架受力后的形變，也影響著勁性骨架的精確合龍及結(jié)構(gòu)安全。

創(chuàng)新

針對這些問題，技術(shù)團隊對各零部件的精確加工制造、裝配安裝、焊接質(zhì)量與焊接變形控制、拱肋線形控制等展開了深入研究，特別是針對600米大跨徑鋼管勁性骨架的吊裝，技術(shù)團隊研發(fā)設(shè)計了一系列數(shù)字化的橋梁纜索起重裝備：一是研發(fā)基于PLC控制的纜索起重機電氣控制系統(tǒng)，將裝備由模擬信號控制向數(shù)字化控制升級，不僅可幫助管理人員動態(tài)掌握電流、電壓、轉(zhuǎn)矩及卷揚機的限位、制動狀態(tài)等信息，出現(xiàn)問題時還可快速找到根源所在，大大提高了設(shè)備運行的精確性；二是研發(fā)新型300噸級纜索索鞍、跑車、吊具，可實現(xiàn)多索道起重機的快速組合與橫移，提高裝備使用效率的同時，極大降低了裝備故障率；三是研發(fā)裝配式重型塔架，實現(xiàn)桿件、構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、生產(chǎn)，降低高聳塔架的安裝、拆除風(fēng)險，提高塔架周轉(zhuǎn)率，節(jié)能環(huán)保。數(shù)字化的橋梁纜索起重裝備將更加便捷化、人性化，為系統(tǒng)安全、拱肋安裝精度控制提供有力的保障。

創(chuàng)新五 研發(fā)外包混凝土多環(huán)多段澆筑工藝及裝備

難點

天峨龍灘特大橋勁性骨架拱肋節(jié)段的順利合龍，僅拉開了大橋重難點建設(shè)的序幕，外包混凝土施工才是決定大橋建設(shè)成敗的關(guān)鍵。天峨龍灘特大橋拱頂徑向截面高8米,拱腳徑向截面高12米,當(dāng)鋼構(gòu)拱肋合龍后，需外包混凝土約3萬立方米，形成大橋最終的受力主體。施工過程中，由于結(jié)構(gòu)受力體系會不斷變化，且國內(nèi)外目前尚無同類型施工經(jīng)驗借鑒，一旦施工控制不當(dāng)，極易造成拱肋變形過大、局部應(yīng)力超標(biāo)等情況，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或混凝土開裂。

創(chuàng)新

研發(fā)多環(huán)多段澆筑工藝，解決不均衡加載引起的混凝土開裂問題。工藝研發(fā)的總體思路為：豎向分環(huán)，減小加載的荷載，利用已澆筑環(huán)的強度，降低骨架的受力，提高安全儲備；縱向分段，分析拱肋受力控制點的影響線，以相互平衡為原則確定各分段的澆筑順序，實現(xiàn)外包混凝土的安全澆筑。

廣西交通建設(shè)中起重力矩最大桅桿吊吊裝節(jié)段下船

2022年4月10日，天峨龍灘特大橋拱肋吊裝過半。

研發(fā)外包混凝土模架裝備，解決高空傾斜施工混凝土等難題。裝備研發(fā)的思路為：以高空作業(yè)地面化為原則，底模在拱肋吊裝節(jié)段同時安裝，減少高空作業(yè)量。拱肋為變截面，以外包混凝土施工段為單元，設(shè)計易于安拆、調(diào)整的模板單元，確定模板的吊運移動路徑，再結(jié)合設(shè)計懸吊式組合式腳手架，解決高空作業(yè)施工作業(yè)平臺問題。

作為首座跨徑突破600米大關(guān)的上承式勁性骨架混凝土拱橋，天峨龍灘特大橋在橋梁建設(shè)史上具有里程碑意義。從歷史維度審視，天峨龍灘特大橋?qū)⒒炷凉皹蚩鐝绞澜缂o(jì)錄一次性提高了155米，并在全球首次建立起一整套600米跨勁性骨架混凝土拱橋的建造關(guān)鍵技術(shù)。從現(xiàn)實維度審視，天峨龍灘特大橋施工建造涵蓋拱橋、斜拉橋、懸索橋、梁橋四大基本橋型原理及工藝，對推動大跨度拱橋施工工藝和方法進步，具有廣泛的科研價值和深遠的社會意義。從未來維度審視，天峨龍灘特大橋?qū)⑦M一步彰顯勁性骨架混凝土拱橋剛度更大、日溫差不敏感、耐久性好等優(yōu)勢，拓寬該橋型建造及適用范圍，為我國乃至全球在山區(qū)、峽谷區(qū)域修建鐵路、公路提供技術(shù)支撐。