论文摘要

刘家峡大桥是西北地区跨度最大的桥梁,特色鲜明,景观优美。大桥施工环境复杂,常年风速大、气温低,针对国内最大直径钢管混凝土索塔结构,其承建方中交第一公路工程局有限公司自主创新的多项技术填补了国内空白。“与山相伴与水亲,苦乐交融度冬夏,呕心沥血三年作,锐气迸发战果硕”,正是对刘家峡大桥项目部工程人的真实写照。

1 工程概况

刘家峡大桥为折(甘肃临夏折桥)达(兰州市西固区达川镇)二级公路控制和重点工程,跨越黄河刘家峡水库,打通了黄河三峡库区的交通瓶颈,对发展黄河中上游经济和促进民族团结具有重要意义。大桥为主跨536m的单跨双铰钢桁加劲梁悬索桥,是西北地区跨度最大的桥梁(见图1)。总投资2.4亿元,由中交第一公路工程局有限公司承建,中交一公局第一工程有限公司参建。大桥于2010年12月31日开工,2013年12月27日通车,并于2016年获得中国建筑工程鲁班奖。

 

2 施工重点及难点

1)桥梁位于库区,地形陡峭,地质条件独特,进场便道蜿蜒曲折(见图2)。该桥是国内首次将钢管混凝土桥塔应用在大跨度悬索桥中,桥塔位置施工场地狭小,钢塔安装难度大(见图3)。

2)常年风速大且风环境复杂,是国内同规模桥梁中最窄的桥梁(宽跨比最小),对桥梁抗风设计、猫道抗风设计提出挑战(见图4)。

3)该地区气候特点夏短冬长,在-15℃气温下调整基准索股垂度值属于国内外首例,理论公式在低温环境下的计算结果是否正确,没有先例验证,没有经验可循(见图5)。

4)库区为饮用水水源地一级保护区,环保要求极高,对项目的绿色施工提出了更高要求。

 

3 施工关键技术

针对地形、气候、环境条件复杂等难题,项目部通过技术创新,攻坚克难,顺利完成建设任务。

1)国内首次设计建造大直径钢管混凝土桥塔结构,管内设计剪力钉。通过足尺模型试验确定混凝土配合比、自应力值和无损检测指标,解决了钢管混凝土密实、无脱粘的难题(见图6)。

2)桥塔钢管直径3m,厚50mm,为减少拼装焊接次数,采用大节段安装。桥塔处场地狭窄,桥塔较高,研究应用自爬升起重门架,利用钢塔自身的支撑力,解决了大吨位钢管节段安装难题(见图7)。

3)设计阶段首次研究应用风动翼板、下中央稳定板、挡风板局部封闭改变风场的综合抗风技术,施工阶段采取猫道设计重型横向通道、加密猫道门架,采用塔侧锁定等措施增强整体刚度,解决了在强风区域建造钢桁梁悬索桥的难题(见图8,9)。

4)国内首次通过实测数据修正理论计算的方法确定低温下垂度值的变化规律,解决了低温下主缆索股架设精度控制难题(见图10,11)。首次研发应用索力索长调节装置,实现了钢桁梁全部先悬挂后刚接的施工工艺,避免了因安装误差造成的附加应力。

5)采用低水化热混凝土配合比、双掺技术、分层分块浇筑、管冷工艺等措施,严格控制锚碇分层混凝土浇筑的时间间隔和内外温差,保证了锚碇大体积混凝土强度均匀,仅有表面微小裂纹,尺寸、保护层厚度均满足要求,隐蔽工程验收合格(见图12)。

6)采用旋转走行轨道焊接桥塔钢管、采用先悬挂后刚接工法安装钢桁梁,保证了各类钢结构加工、安装精度合格、高强螺栓施拧均匀,焊缝检测合格率100%(见图13)。

7)大桥景观设计融入伊斯兰民族建筑风格,体现了人文、自然环境与结构设计一体化的理念,使该桥成为具有鲜明地域文化的标志性建筑(见图14)。

 

4 绿色施工

1)节能 桥塔避雷针、航空障碍灯均采用太阳能供电,节能效果显著(见图15)。

2)节材节地 采用自主研发的自爬升门架,相比常用落地式吊装设备节约了钢材和施工场地。

3)节水 将锚碇降温的冷却水循环利用于混凝土养护,并采用节水型水龙头。

4)环境保护 桥上油漆施工采用滚涂,做好防护措施,防止油漆随风吹至水中。土方均用防尘密目网覆盖。

 

5 工程质量控制

1)桩基检测 本工程桩基共36根,检测均为I类桩,合格率100%(见图16)。

2)桥塔钢管焊缝 钢管管径尺寸精确,最大偏差6mm;桥塔垂度值最大偏差9.3mm,小于容许偏差10mm,优于设计要求。混凝土经过超声波无损检测及预埋声测管检测,钢管内混凝土填充饱满无脱粘和空洞现象,强度均匀。加劲梁杆件尺寸控制良好,螺栓群孔位定位精确。所有焊缝经超声波和射线检测均达到I级合格率100%。成桥后加劲梁线形良好,吊索索力分布均匀,符合设计及规范要求。

3)锚碇地基承载力、摩阻力满足要求,混凝土温度裂缝控制良好,未发现贯通性裂纹,局部表面干缩裂纹宽度在0.2mm以内,通过表面封闭进行处理,混凝土强度偏差小,整体性好,各项指标符合设计及规范要求。

4) 桥面宽度15m,其中行车道铺装宽度为11m,两侧人行道部分各宽1.5m,桥面横坡2%,位于纵坡2.5%的竖曲线上。行车道铺装面积约5800m²。钢桥面铺装采用专用集料,严格控制环氧树脂搅拌温度和投料时间,保证了钢桥面铺装黏结密实,通车后历经3个寒暑,无裂缝、无推移等病害发生(见图17)。

 

6 结语

刘家峡大桥整体线形优美,桥面平顺,行车舒适,成桥动静载试验结果表明,桥梁各项指标均满足设计要求,安全可靠。大桥建设推广应用了住建部《建筑业10项新技术(2010)》中的9大项共12小项,获得国家级、省级工法10项,专利11项,获得省部级科学技术奖,省级QC成果,并获得甘肃省建设工程飞天金奖,省优秀工程勘察设计奖、科技示范项目、平安工地等称号。

“凌波踏水通天堑,巧夺天工铸传奇”,这座宏伟而壮美的大桥,是连接临夏至兰州的交通纽带,是黄河上游一颗璀璨的明珠。大桥的完美竣工见证了建造过程中的艰辛与困难,凝聚了工程人的智慧与汗水。正是由于他们对事业的热爱与执著,对工作尽职尽责,才建造出我国一个又一个品质工程。

文/中交一公局第一工程有限公司 李 红

 

 

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