11月28日,由中铁六局北京公司承建的国道109高速公路工程安家庄特大桥上跨丰沙铁路转体桥,在4台千斤顶的牵引下,左、右幅分别逆时针旋转25°、24°完成华丽转身,成功跨越丰沙铁路、永定河、国道。国道109高速公路为京西地区首条高速公路。工程位于北京市门头沟区王平镇安家庄村,安家庄特大桥上跨丰沙铁路转体桥是109新线高速唯一一座转体桥,是全线控制性工程,为全球首例墩顶双转体曲线钢桁梁斜拉桥。桥梁左幅为钢桁梁斜拉桥,转体重量15800吨;右幅为连续钢桁梁桥,转体重量9400吨,转体桥采用墩顶同步转体法施工。
转体仪式上,北京市委副秘书长、应急管理局局长李志杰,北京市交通委员会副主任赵子龙,北京市门头沟区区长吕晨飞,中国中铁副总裁、总工程师孔遁等领导出席仪式,共同见证特大桥“华丽转身”。集团公司总经理、党委副书记王波,副总经理、总工程师王东旭,副总经理、总经济师马祥春,副总经理占有志,以及北京公司负责人等参加仪式。
9厘米“钢甲”挑战航母级焊接工艺新纪录
工程建设之初,墩柱施工就遇到了难题。由于桥墩位于永定河河道内,为满足行洪要求,减少桥墩占用河道面积,最小墩柱直径仅有3米,对墩柱本身的承载力和施工工艺提出了极高的要求。设计采用特殊钢管混凝土结构,须在混凝土桥墩外定制一件特殊的“钢甲”,以提高墩柱的承载力。施工要先将9厘米厚的钢板和4毫米厚的不锈钢板压合一体,然后卷成直径3米的圆管,现场再将5个圆管组装焊接成30米高的墩柱,无论是对钢板轧制、双板压合、卷曲成型,还是焊接工艺都提出前所未有的考验。施工中,采用“管柱内外交替焊接”等施工方法,保证了高强度厚板焊接质量,焊接工艺及精度堪比航母级别。
2159吨钢盖梁创全国单座钢盖梁重量之最
墩柱上的钢盖梁犹如大桥的“肩膀”,直接承载了主梁全部的荷载。钢盖梁总长60米,宽7米,高8米,立起来相当于地面20层楼的高度,重达2159吨,属于超大超重型盖梁。为便于安装和运输,钢盖梁划分为8个节段,采用地面倒装分段制造,从两端依次向中间进行安装,在跨中位置进行合龙。且钢盖梁临近丰沙铁路,施工安全和质量控制成为首要大事。为确保临近既有线施工安全,采用500吨的履带吊进行盖梁吊装,精准定位吊车站位,从地面、空中进行立体式现场盯控。在确保施工安全的基础上,严格控制吊装就位精度和焊接质量,在钢盖梁设计、加工、组拼、吊装各环节周密部署,确保钢盖梁吊装万无一失。
2097种杆件百米高空拼装大型钢“积木”
安家庄特大桥转体桥主梁左幅长496米,右幅长342米,均采用钢结构设计,钢材用量达2.2万吨。全桥钢结构由形态各异的2097种钢“积木”组成,最重的单个117吨,最大长度16米、宽4.5米。由于桥梁位置处在线路曲线段,桥梁的空间位置和斜拉索索力,会随着曲线钢桁梁拼装进度、风力、温度发生动态变化,需要动态调整桥梁线形及斜拉索张拉,施工控制难度大,安全风险高。项目部邀请国内知名专家进行指导,从源头严控钢桁梁成品的加工制造精度和出厂质量;对现场杆件的放样、复核等测量工作采取队伍、项目部、监测单位三级控制,建立拼装反馈机制,及时对线型进行调整,为安装精度上了一把“保险锁”;利用360度无死角监测系统,精准把控“积木”拼接误差控制在毫米级,确保工程精益求精。
转体体系繁琐北斗护航墩顶双转体实现毫米级
整座大桥的转体系统位于30多米的高空,是转体施工的“心脏”,其结构十分复杂。左右幅两个转体球铰位于同一钢盖梁的不同位置、球铰外的两个柔性环形滑道与盖梁的结合复杂、转体前需进行多次体系转换,转体系统复杂。球铰、滑道及撑脚空间位置控制难度大。且248米大悬臂曲线钢桁梁实现双幅同步转体、实时监测、精准就位难度大。项目成立了科技创新团队,开展技术攻关,邀请国内知名专家现场指导,特邀桥梁大师把脉定向。施工期间应用BIM模型指导施工和深化图纸,确保加工及一次拼装精确到位;创新应用激光三维扫描技术验证加工精度;采用BIM+GIS技术提前模拟拼装施工,降低二次调整的风险。研究应用了“小型焊接机器人”“磁吸式高空焊接保温装置”“大吨位落梁滑块卸落装置”,改造了悬拼吊机,有效解决了焊接、冬季施工、体系转换、悬拼施工中的难题。转体施工过程中,采用智能化同步控制牵引系统、智能化实时可视监控系统,实时掌握转体桥的状态,同时,采用北斗定位智能监测系统,实现“线上模型+线下实体”同步转体,大大提高了转体施工安全性。
国道109新线高速公路是京西地区第一条高速公路,是北京市重点民生工程。项目建成后,将成为连通河北与京西地区的快速交通走廊,有效缓解京西北、西南交通压力,促进地区经济发展,为京津冀一体化协同发展注入新动能。此次转体盛况得到社会各界广泛关注。人民日报、新华社、中央电视台、经济日报、科技日报、工人日报、中新社等主流媒体进行报道,环球网短视频全平台全过程全球直播,观看人数超过1000万人。
(郜丽丽 侯赛赛 /文 吴瑶/摄)