蘭新高鐵跨蘭西高速特大橋施工紀實

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蘭新高鐵跨蘭西高速特大橋施工紀實

發布日期：2014-10-27來源：本站編輯：靳明偉

[摘要]

　　青海西寧，三面孤絕，自古為河西走廊屏障，是“絲綢之路”和“唐蕃古道”津要，大西北交通要塞和軍事重鎮，素有“天河鎖鑰”“海藏咽喉”美稱。千百年來，天成奇觀的石峽清風、湟流春漲、金蛾曉日、鳳臺留云、五峰飛瀑等“西寧八景”冠絕天下，令無數中外游客心曠神怡。

　　八百載瑞祥夏都銀蛇歡快，三百里錦繡湟川紫氣東來。2013年7月17日，一個足以載入青海鐵路建設史的黃金時刻，蘭新高鐵第二雙線西寧跨蘭西高速公路特大橋橫空出世;她宛如一抹恒久的七彩虹霓，凌空飛跨夏都半空，在“絲路津要”西寧城中鶴立雞群，從而成為比“西寧八景”更加燦爛光耀，流芳百世的靚麗風景線。

　　它的獨立承建者，正是29年前的鐵道兵第十師，如今的中鐵二十一局集團公司。

　　幾天前，筆者應蘭新高鐵第二雙線平西段指揮長范登乾、蘭新項目部經理吳松邀請，專程前往西寧探訪這座新穎奇特，全國絕無僅有，168米預應力鋼筋混凝土連續-鋼桁梁組合結構特大橋。7天的突擊采訪，筆者領略了建設者破譯大橋科技密碼的風采。

　　一橋77跨飛架2700多米宛如貫日彩虹光耀兩個主墩托起168米連續-鋼桁組合橋跨度全國最大結構獨步天下最新潮

　　2009年12月19日，蘭新高鐵第二雙線平安至西寧段鏟土動工。主體工程有5座隧道6131延米，6座特大橋13094延米，橋隧占管段總長 23公里的85.59%，總投資18.75億元。其中，由三公司蘭新項目部負責施工的西寧跨蘭西高速公路特大橋，工程宏偉浩大，設計新穎奇特，備受施工業界和社會各界矚目，被譽為“千里蘭新第一橋”，造價達1.6億元。

　　跨蘭西高速公路特大橋位于青海省西寧市城東區，全長2708.07米，全橋為77跨無砟軌道橋面設計;主橋起自44#墩，止于47#墩。由于新建鐵路與蘭西高速公路呈20°夾角跨越，同時又因受到西寧站站坪高度、韻家口隧道埋深限制，線路高程既不能抬高，也不能降低，主橋梁部只有采用1聯 80+168+80米預應力鋼筋混凝土連續-鋼桁梁組合結構，才能完美保持設計線路整體線性的物理垂合。

　　從橋梁力學設計上講，整體梁部為單箱雙室預應力混凝土連續梁，在中跨156米范圍內，還要加設無豎桿三角加力鋼桁梁，形成連續-鋼桁梁組合結構。這種新結構最大的技術優勢在于，它的物理受力特征與特點是：梁體與鋼桁自重完全由預應力混凝土連續梁承擔，涉及二期恒載(即臨時荷載)和活載(即基本可變荷載，如列車自重及運行產生的離心力和沖擊力等多載荷變化)由鋼桁梁承擔70%;從而使橋梁整體物理剛度大幅提高, 結構徐變變形和氣溫變化位移率也隨之明顯減小;同時又顯著改善了梁端轉角，增強了連續梁剛度薄弱環節;使整個橋梁結構的物理豎向剛度分布更加均勻，有效降低了橋梁建筑高度，以適應高速列車安全平穩行駛的需要。

　　“我雖然是老鐵道兵，在建筑工地摔打滾爬了近三十年;歷經大秦鐵路、寶成鐵路復線、安楚高速、貴廣高鐵，但大多數是與隧道打交道。即便碰碰橋，也只是普通橋梁;除了貴廣高鐵的四寨河雙線特大橋，采用移動模架現澆施工外，其它的沒啥特別高科技含金量。”在大橋現場，范登乾感慨地對筆者說，“這次在蘭新高鐵，我和三公司的吳松，一碰就碰到最難最棘手的特大橋;而且是國內史無前例的連續-鋼桁梁組合結構，跨度也是全國最大。所以接手這座特大橋后，我心里也很不踏實，絲毫也不敢懈怠。因為畢竟到目前為止，涉獵連續-鋼桁梁組合結構橋研究的文獻，國內外幾乎還沒有，更不用說可資借鑒的施工工法和技術指導案例了。”

　　跨蘭西高速公路特大橋，之所以被譽為“千里蘭新第一橋”，除了結構形式全國首創、跨度全國最大外，還在于工程特別宏大。

　　吳松介紹說：“尤其是45#和46#主墩，76根樁基鉆入地下最深達50米;樁基、承臺、墩身、梁體，總計要使用27200立方混凝土;如果平均按2.5倍數概略折算，橋墩重達68000噸。主梁使用鋼筋、鋼絞線、鋼桁等鋼材4135噸，其中，僅鋼桁Q370鋼材用量，就重達769噸。”

　　兩個巨無霸橋墩，宛如天外飛來的巨大隕石，重達72135噸。這兩個橋墩的施工用料量，按每節火車皮拉60噸貨物計算，相當于1202節火車皮拖載的貨物總量。

　　“跨蘭西高速公路特大橋連續77跨凌空飛架長達2700多米宛如貫日長虹光耀，兩個主墩托起168米連續-鋼桁組合橋跨度全國最大結構獨步天下最新潮。”——這是筆者采用寫作楹聯手法，對該橋粗線條的原色描述;雖然形式上少了些“對稱美”，但基本反映了該橋的氣勢和特色。據說開工當年，就被原鐵道部入選《中國高速鐵路大橋大型畫冊》， 2012年已由人民交通出版社正式出版面世。

　　探索填補橋梁技術空白不可或缺富于睿智發掘新大陸靈性反復優化施工方案敢為天下先才能孵出一朵郁金香更清新

　　面對168米連續-鋼桁梁組合結構全國首創，跨度全國最大的技術巔峰，集團公司審時度勢，積極沉穩應對。工程上場后，及時成立了由范登乾、吳松等10人組成的“大橋現場領導小組”、由集團公司副總經理兼總工程師趙彥旭等5人組成的“大橋專家組”，并成立局指、分部兩級科研攻關小組，組織人力、物力、財力展開技術攻關，先后提出了三套不同的拼裝方案。

　　第一套方案——“先梁后桁”：主體梁部采用掛籃懸臂澆筑施工;加勁鋼桁下節點，選擇在1～14#梁段預埋;待兩個邊跨合攏、中跨全橋合龍，過運梁車后，再精確測定下節點預埋位置;按設計節間長度和標高，現場鉆制下節點螺栓孔;搭設鋼桁臨時支架，安裝鋼桁桿件。用2臺16噸龍門吊，從跨中開始安裝腹桿、上弦桿、上平聯和橫聯，并向兩端延展拼裝。

　　第二套方案——“懸臂拼裝”：主梁和預埋鋼桁下節點，與第一套相同，但腹桿連接孔必須事先在工廠加工。拼裝鋼桁梁時，配合龍門吊，逐節向跨中推進。當主梁合龍、張拉、養護完，鋼桁梁已基本拼裝到位;再調整上弦桿和平聯桿，直至鋼桁梁合龍。

　　第三套方案——“拖拉”：主梁和預埋鋼桁下節點施工不變。待中跨主梁合龍、張拉、養護完后，在跨中用4臺16噸卷揚機，分別把兩個邊跨鋼桁梁往中間拖拉;再把腹桿下端插入預埋下節點，配鉆下節點螺栓孔，調整上弦桿和平聯桿，直至鋼桁梁合龍。

　　2010年9月初，集團公司專家組對這三套拼裝方案，先后進行了對比篩選;最后敲定“先梁后桁”為實施定論總體方案;同時以單項科研專題形式，提出《客運專線168米鋼桁組合橋施工技術研究》科研課題;并被中國鐵建股份公司、甘肅省科技廳列為重要科研攻關項目。

　　探索填補橋梁技術空白，不可或缺富于睿智發掘“新大陸”的靈性;反復優化施工方案，有敢為天下先的膽識，才能孵化出美麗清新的郁金香來。

　　2010年12月，為實現跨蘭西高速特大橋，爭創國家“魯班獎”，集團公司正式向原鐵道部申報并獲批立項。

　　2011年6月15日，在原鐵道部工管中心主持下，跨蘭西高速特大橋施工方案評審會在京召開。來自橋梁界的8名專家，嚴格審查了施工圖紙和施工方案，并對其中的設計參數、節點安裝定位、掛籃施工等關鍵環節，提出了更科學理性的改進建議。同年7月初，一場挑戰新工藝技術巔峰的攻堅戰役在西寧打響。

　　敢在太歲星君頭上動圣土也敢在獸王老虎嘴上拔下一把毛敢為高速公路安全下固基礎強身上加鐵甲棚架護體金鐘罩

　　隧道施工最棘手的是下穿，橋梁施工最棘手的是上跨。而蘭新高鐵168米連續-鋼桁梁特大橋，上跨的卻是晝夜車流量達到2萬多輛車的蘭西高速公路。

　　蘭西高速按全立交、全封閉，雙向四車道標準設計，全長220.59公里，是青海公路建設史上的第一條高速公路;是內地直通青海、西藏的交通要道，也是北京至西藏高速的重要組成部分。豪華大巴只需要2個多小時，就可以從蘭州飚到西寧。其間，西北向連接西寧～大通高速，西向連接西寧～湟中高速，南向連接南繞城快速和西寧～塔爾寺高速。

　　在這個“高速巨龍”頭上施工，安全防護和交通管制十分重要和必不可少。有位來自四川宜賓的農民工說：這等于是在“太歲頭上動土”“老虎嘴上拔毛”呀!哪個細節出點拐拐，不惹出驚天大禍才怪。

　　俗語說的好：“人不匪，塊頭再大也沒味。”意思是說，做人做事要有陽剛氣，該強勢的時候，一定要有硬漢作風;否則，活著就沒意思了。為了保障去蘭州來西寧車輛的安全，確保蘭西高速公路無恙，建設者在立體安全防護上，采取了一系列強硬措施。

　　——首先為公路“固基強身”。由于45#、46#主墩承臺體積特別大，規格為26.6×23.6×4.0米，分別“跨界入侵”既有公路邊坡3米多。僅開挖這兩座承臺，就要打直徑1.5米的樁基76根。據保障部提供的數據顯示，設計為八邊形，由38根群樁組成的45#承臺，僅鋼筋鋼材用量就達 212噸，商品砼2180立方，是蘭新高鐵全線橋梁體積最大的鋼混結構物。為了避免開挖基坑時誘發公路變形，甚至突發滑移塌方，建設者又立馬調整開挖方案，除了嚴格按設計施工外，還分別按3米間距，在邊坡處先后打直徑1.1米，深17米的抗滑樁30根，再次為160米路段加固強基。

　　——其次在橫跨公路區段內，搭設長80米、寬24米、高5.5米的剛性棚架，以確保施工萬無一失。

　　行之有效的安全防護措施和交通管制，為高速公路的安全，又上了一道保險。下有固基強身的抗滑樁，上有鐵甲護身的安全棚架。所有過往的車輛，就像駛入“金鐘罩”空間，盡管放心大膽地“飆車”。

　　自動自發培養開拓性新視覺七把科技殺手锏縱橫捭闔解密萬千個細節成就全國結構首創最大跨度連續-鋼桁梁傳奇

　　從某種意義上說，科研創新思維境界的深度，決定了技術工藝精湛的深度。為了在建筑施工業界和國人面前，為中鐵二十一局集團和三公司“長臉”，一舉拿下這個全國第一座結構首創，跨度全國最大的連續-鋼桁梁橋，有效突破大橋下節點精確定位、橋梁施工線形控制、大噸位掛籃施工、下節點摩擦面防護、鋼結構制造與安裝、混凝土質量控制和混凝土加載齡期控制等七大關鍵性技術難題，局指和項目部兩級科研攻關小組，始終抱團作戰，聯袂展開技術攻關。

　　為了把施工的情況說得通俗詳細一點，記者先后采訪了范登乾、副指揮長羅小龍、蔡懷標和吳松、項目總工孫江寧、副經理殷自隨、工程部長趙永輝等人，綜合歸納他們的話說：

　　下節點精確定位：——下節點采用PBL剪力鍵與梁體連接。鋼桁梁下節點板預埋施工的精度，是下一步整孔鋼桁梁順利安裝的關鍵。第一步走不好，下一步就完蛋。首先用測量儀確定下節點板預埋位置的縱向、橫向及標高位置;在預埋區域外圍搭設懸挑平臺,將下節點板放入懸挑裝置;進行粗調使其基本就位;最后通過焊接型鋼與螺栓，調整下節點板縱橫豎向三維坐標精確定位,直至滿足施工要求。

　　橋梁施工線形控制：——由于橋面采用無砟軌道施工，對主線的線形控制要求極高。在施工過程中，對梁體線性變化進行實時監控，采用動態控制線性的施工線性控制措施;從2個邊跨合攏和中跨合龍的情況看，取得了十分滿意的線形效果。

　　大噸位掛籃施工：——主梁施工采用懸臂法和支架法施工，主墩兩側梁段從1#段開始采用懸臂澆注法施工。由于該橋結構非常特殊，跨度超大，建設者又采用4個掛籃施工;通過蘭州交大反復檢算，掛籃總重達到200噸級別，完全滿足了施工安全要求。

　　與此同時，項目部還自主創新了“預應力反拉法預壓工法”。即：在事先加工好的托架上，進行反拉托架預壓施工時，利用千斤頂的徐徐頂力，慢慢消除 4個橋墩，100根直徑1.5m樁基的彈性變形，一舉取代了傳統的掛籃堆載預壓法;不僅確保了施工安全，還省了時間，省了成本，確保了工程優質。

　　針對大噸位掛籃施工的特殊要求，建設者還與德國某公司，聯合研發了直徑28.6mm強度級別達到1860兆帕的預應力混凝專用豎向鋼絞線，并請天津鋼鐵集團有限公司加工;這種新材料、新工藝，到目前為止國內高鐵工程還是首次使用。

　　鋼結構制造與安裝：——設計院按照5天齡期張拉對大橋線性高程的徐變進行檢算，通過改裝滑移內模方案，進一步優化施工組織方案,加快了施工進度。鋼桁的加工采用廠內加工制造模式，經精細加工，初試拼裝，檢查確定精度，整體線性符合設計標準后，才能運至梁體施工現場，進行對孔拼裝鎖固，最后安裝主跨153米的鋼桁。

　　下節點摩擦面防護：——下節點板在施工完成后、安裝鋼桁之前采用聚乙烯保溫板進行包裹，防止在空氣中氧化、生銹，避免在安裝鋼桁時發生銹蝕甚至損壞。

　　混凝土質量控制與混凝土加載齡期控制：——這兩項工藝工序控制，說起來容易，但在西北做起來難度非常大。此西寧不比內地，受限制的因素很多。西寧為典型的大陸高原半干旱氣候，具有空氣干燥、太陽輻射強，晝夜溫差大，冬冷夏涼、風大高寒和冬季周期長的氣象特征。針對這一特點，建設者在澆筑大體積混凝土時，嚴格按鐵道部工管中心專家組江忠貴要求，展開冬季施工專項技術攻關，切實加強混凝土澆筑、泵管保溫、自動水溫控制、蒸氣養護等施工環節上下功夫，解決了色差和冷縫問題。現在已基本形成一整套“大體積混凝土冬季施工工法”。

　　——盡量縮短施工時間，確保橋梁施工安全和質量。冬休期間可以通過在保證混凝土強度的前提下，齡期降為5天進行張拉試驗。

　　——盡量降低水化熱反應，在4米高的承臺上，加設四層￠50散熱管，每層分成兩段，形成8個獨立散熱系統，采用循環水進行冷卻，混凝土入模溫度控制在25℃以下，中心溫度不大于65℃。派專人監測散熱管進出口水溫，傳感器讀數，及時調整進水溫度和流量，使混凝土表面無任何裂縫產生。

　　——混凝土加載齡期控制，這是控制梁體后期徐變的關鍵環節，懸灌梁段的齡期不得少于7天。

　　現代橋梁施工，數字化監測監控至關重要。在集團公司的幫助下，指揮部聯手重慶大學攻關;把資深教授、博士生導師周世軍請到現場，除了參與大橋施工方案優化評審外，并運用目前國內橋梁界最先進的“數據采集、數據雙向傳輸、計算分析與控制決策”施工技術監測和監控系統，對大橋每天的整體動態施工狀況，進行整體智能化、動態化、信息化全程監控，使橋梁施工過程24小時全天候處在安全、高精度和高效率中進行。同時還要求在施工中，定期或不定期在現場召開施工方案專家評審會，以確保該鋼桁組合梁安全、優質、高效的順利施工。

　　這種特大跨度連續-鋼桁梁施工技術的運用，為我國今后重載高鐵跨高速(鐵路)特大橋建設開辟了先例。

　　沒有人能替咱承受任何壓力但沒有人能輕易掠走咱的堅強只要勇于邁步敢于擔當就定能人劍合一順利穿越萬千屏障

　　2013年是蘭新高鐵建設的第四個年頭，也是決戰完勝的收官年。盡管通過倒排工期、7天一個周期循環考核，大橋依然是“卡脖子工程”。眼看 2014年元旦西寧端鋪軌在即，建設工期十分嚴峻。為了不“擋道”，不“拖后腿”，不在西寧“敗走麥城”，平西指揮部在三公司董事長曾繼光、總經理莊乾理、總工柴穎鵬的協調下，于3月26日毅然將二、三分部整合為蘭新項目部。由原二分部經理吳松擔任項目經理，孫江寧擔任總工，趙永輝仍任工程部長。

　　兩部合二為一，絕非只是簡單的部門整合而已。吳松說：“原三分部開創的良好施工局面，要繼續維護保持，要在原基礎上切實加大管理力度，這是確保完成后續施工任務的關鍵。”。而兩部的一攤子雜七雜八的事情，沒有睿智理性的頭腦，是很難把這“一大堆亂麻”理順的。突如其來的整編整合，既要抓工期，又要抓成本;一下子把吳松、孫江寧兩搭檔，再次推向了工期特緊的風口浪尖。

　　人生，本來就是一種深沉厚重的承受。既然心甘情愿地選擇了承受，哪么，首先要考慮的是，怎樣才能支撐自己，如何“硬化”自己。在新班子成員看來，沒有人能替咱們承受任何壓力，但卻沒有人能輕易掠走咱們的堅強;只要勇于邁步敢于擔當，就能人劍合一，順利穿越萬千屏障，邁進永遠屬于自己的美麗殿堂。

　　這不，工程還是原來的工程，工地還是原來的工地，工人還是原來的工人。但新班子就位后，立即調整思路，改變觀念作風。在蘭新建指、局指“思路決定出路”，實打實真抓實干的引領下，全項目上下扭成一股繩，形成人人務實，真抓實干的良好態勢，職工農民工生產積極性高漲。

　　為了全力拼搶工期，吳松身先士卒，帶領建設者晝夜加班加點。6月3日～5日，大橋DK188+100.6～102.6段、 DK187+786.3～788.3兩段邊跨，先后順利實現合攏。第二次以雷霆速度，刷新了三天兩合攏的施工記錄。第一次是2012年10月15～17 日，原二分部施工的2×1135.05米小峽湟水河雙線特大橋。正所謂，“蘭新速度顯崢嶸，又見三天兩合攏”。

　　2013年7月17日，農歷六月初十。有《漢典老黃歷》說，這天是甲申日，有祭祀、祈福、修造、開光等22宜，而且整天無一忌，是7月份難得的黃道吉日。

　　凌晨0點30分，記者與范登乾、局指書記李靖巍、蔡懷標和吳松、財務部長張天祥等，在現場全程目擊見證了最后一方混凝土澆筑完畢的精彩時刻。橋梁隊的8名職工農民工，完成了最后42方混凝土澆筑任務。他們從凌晨1點18分開始施工，全程連續作業3個小時。施工中，他們把混凝土溫度控制在 16～18℃之間，溫度低了，馬上采取措施加溫，就像溫柔女護士呵護病人一樣;而且把每一道工序，銜接得非常緊湊，環環相扣，每一個細節一絲不茍。

　　凌晨4點18分，全橋提前26天合龍。至此，中國造中國第一座首創連續_鋼桁梁組合結構最大跨度橋梁在青海西寧順利合龍。

　　吳松當晚在現場對記者說，168橋是預應力鋼筋混凝土連續-鋼桁梁，必須等梁體中跨養護期過后，才能安裝鋼桁梁，預計需要37天;到那時，全橋才算是真正的建成。

　　7月19日下午3點半，雨后的西寧空氣格外的清新爽爽。筆者頂著高原烈日，登上西寧北山半山腰。放眼遠眺，剛剛合龍的跨蘭西高速特大橋，宛如七彩虹霓飛跨夏都半空;在藍天白云下，更加顯得氣勢恢宏，磅礴大氣。剎那間，一種對建設者無限敬仰之情，在筆者的心靈里深深震撼;并聯想到這座特大橋一開通，連接東南西北的道路，將會出現縮短時間，拉近距離，提高效益，西寧城立馬“飛”起來的奇跡。

　　氣勢如虹大跨長橋，獨步大美絲路津要。如果說絲路津要歷史上，最引人矚目是“西寧八景”的話;哪么，今天的新夏都，最靚麗最震撼最令人心曠神怡的建筑風景線，就是這座2708米的煌煌特大橋。她像一朵最美最燦爛的絕世郁金香，永遠綻放在絲路津要的半空，讓所有西寧甚至整個青海各民族同胞，永遠享受著“蘭陵美酒郁金香，玉碗盛來琥珀光”的浪漫。