經(jīng)濟日報：世界第一高橋見證中國質(zhì)量——千里咫尺 云貴一家
文章來源：經(jīng)濟日報 發(fā)布時間：2019-05-08
無人機航拍的北盤江大橋。（歐東衢攝）
2016年12月29日，橫跨貴州省六盤水市都格鎮(zhèn)和云南省宣威市普立鄉(xiāng)的北盤江大橋正式建成通車。（浦超攝）
2016年9月10日，北盤江大橋成功合龍。（貴州省高速公路公司供圖）
北盤江大橋建設(shè)工地。（貴州省高速公路公司供圖）
2018年5月，北盤江大橋榮獲第35屆國際橋梁大會古斯塔夫斯金獎。（資料圖片）
縮千里為咫尺，連云貴為一家。
在烏蒙山脈深處，一座大橋橫跨在峽谷之上，將貴州與云南緊緊連在了一起。這座大橋就是享譽中外的橋梁明星——杭瑞高速貴州畢節(jié)至都格（黔滇界）公路北盤江大橋。
北盤江大橋，長1341.4米，橋面至枯水期水面的高度差達565米，接近上海中心大廈的主體高度，位居世界之首；大橋東、西兩個主橋墩高度分別為269米和247米；主橋為七跨連續(xù)鋼桁梁斜拉橋，跨徑達720米，目前在世界同類型橋梁中排名第二。有外國網(wǎng)友在觀看北盤江大橋的視頻后留言說，“中國用超級工程證明自己”。
從橋面俯瞰川流不息的北盤江，猶如一條溪流。但為了征服這條“溪流”，建設(shè)者們付出了無數(shù)的智慧、汗水和心血。
設(shè)計，既經(jīng)濟又環(huán)保
在遍布山地丘陵的貴州省修建道路，橋梁是必須要邁過的一關(guān)。而在北盤江峽谷地區(qū)建造一座世界級水準的橋梁，面臨的挑戰(zhàn)和困難就更大了。在貴州高速公路集團有限公司副總工程師周平看來，這些困難和挑戰(zhàn)主要表現(xiàn)在，北盤江兩岸地勢陡峭、地形變化急劇、局部風環(huán)境復雜。同時，霜凍、大霧、暴雨、暴雪、酸雨等氣象災害頻發(fā)，再加上峽谷地形場地狹窄，運輸及施工條件極差，修建難度可想而知。
雖然面臨眾多設(shè)計難題，但中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司沒有被嚇住，他們選擇迎難而上，于2009年接受了北盤江大橋的設(shè)計任務。從那時起，承擔設(shè)計任務的團隊數(shù)次勘查現(xiàn)場，統(tǒng)籌考慮塔基安全、施工方便等要求后，確定了北盤江大橋的跨徑應該在670米以上。
跨徑670米意味著什么？“這一數(shù)字超出了梁式橋、拱橋、混凝土斜拉橋的適用跨徑范圍。”中交公路規(guī)劃設(shè)計院北盤江大橋設(shè)計團隊負責人彭運動說，綜合考慮橋位所處地形條件、施工可實施性等因素，適合北盤江大橋的建設(shè)方案只能在鋼桁架梁斜拉橋、鋼桁架梁懸索橋兩個方案中比較選擇。
此前，西部地區(qū)高速公路跨越深山峽谷的大跨徑橋梁基本都選擇了懸索橋方案，如貴州壩陵河大橋、湖北四渡河大橋和湖南矮寨大橋等，中交公路規(guī)劃設(shè)計院也在懸索橋的設(shè)計上積累了豐富經(jīng)驗，似乎懸索橋是必然的選擇。
但是，北盤江大橋的建設(shè)地處在深度石漠化山區(qū)，采用以往的方案面臨諸多困難和局限——兩岸均為高達500米的高陡邊坡，岸邊均為懸崖峭壁，且分布了一些溶蝕裂隙帶，懸索橋型錨碇的大開挖對邊坡穩(wěn)定和安全影響較大。同時，橋址區(qū)基巖地層為可溶性的碳酸鹽巖地層，地下水活動頻繁，這對橋梁地基基礎(chǔ)的安全形成嚴峻考驗，很難找到適合懸索橋的錨碇位置。
同時，對于主跨徑為500米至800米的山區(qū)大跨徑橋梁，鋼桁梁斜拉橋在經(jīng)濟性上比懸索橋具有更強的競爭優(yōu)勢，對環(huán)境影響也較小，鋼桁梁斜拉橋無疑是一個既經(jīng)濟又環(huán)保的選擇。
為此，中交公路規(guī)劃設(shè)計院組織精兵強將，組建了一支強大的橋梁設(shè)計隊伍，經(jīng)過多輪比對論證，最終決定采用主跨徑720米的鋼桁梁斜拉橋。
主體方案確立后，選擇合理的施工方案被提上了日程。據(jù)介紹，北盤江大橋橋位地勢險要，兩岸索塔坐落于懸崖邊，主梁架設(shè)成為最大難點。如果采用常規(guī)的對稱懸臂拼裝方案，由于地形急劇變化缺少喂梁平臺，工期難以保證；采用邊跨落地支架中跨纜索吊機的施工方式，至少需要投入約1.5萬噸支架，不僅施工成本巨大，還面臨較高的支架施工風險。
一時間，施工設(shè)計陷入僵局。
關(guān)鍵時刻，設(shè)計團隊迎難而上，經(jīng)過查閱大量資料，精心對比，在一次次挑戰(zhàn)自我、否定自我的過程中，敏銳地抓住“主橋兩岸端部設(shè)計標高與山坡頂部地面標高接近”的細節(jié)，創(chuàng)造性地提出在邊跨增設(shè)一個輔助墩，邊跨采用頂推的施工方案——邊跨鋼桁梁頂推與索塔同步施工，邊跨鋼梁就位后，主跨采用橋面吊機進行拼裝。
中交公路規(guī)劃設(shè)計院負責人表示：“這種施工方法在斜拉橋施工中屬首次應用，可以大大降低山區(qū)高支架施工風險，施工工期也比懸索橋方案縮短了半年時間，更重要的是對橋下水域無污染，不會破壞岸坡穩(wěn)定。”
基建，解決“三通”難題
設(shè)計藍圖落實了，2012年12月27日北盤江大橋正式動工建設(shè)。其中，大橋東、西索塔分別由中交第二航務工程局有限公司和貴州省公路工程集團有限公司建設(shè)。
但是，在建設(shè)初期，如何建立完備的基礎(chǔ)設(shè)施成為新的“攔路虎”。據(jù)介紹，北盤江大橋項目駐地位于海拔1500米的山頂，不通水、不通電、不通路，基礎(chǔ)設(shè)施條件極為惡劣。
通路是第一個坎。在“地無三尺平”的山區(qū)建一條施工便道，要付出常人難以想象的努力。為了修路，項目承建方、中交二航局北盤江大橋項目部常務副經(jīng)理喻文浩，上山下山走過了無數(shù)遍，總共穿壞了3雙鞋，才建好1條施工便道。
通水是第二個坎。山腳是奔騰不息的北盤江，山上卻缺乏水利工程，只能采用窖井儲水——在雨水充沛的季節(jié)里將雨水儲存在窖井內(nèi)，以備平時用水。這種靠天吃水的方法根本無法滿足施工需要，為此建設(shè)隊伍曾嘗試聘請打井隊挖井，但聽說要施工的位置后，打井隊沒到實地考察就一口咬定這里沒水。最終，建設(shè)隊伍憑借在貴州多年的施工經(jīng)驗，用“在半山腰修建蓄水池，利用水泵將北盤江的水逐級引至山頂”的辦法解決了用水難題。
通電是第三個坎。在崎嶇的山路上，重達1噸多的變壓器只能依靠最原始的辦法來運輸。最終依靠32個工人用撬棍將變壓器送到了指定位置，花了將近一個月。此后，又耗時3個多月，架設(shè)起近百根電線桿。
攻關(guān)，成就世界工程
基礎(chǔ)設(shè)施建好了，施工也進入了攻關(guān)期。隨著工程建設(shè)的深入，北盤江大橋的施工面臨著山區(qū)大體積承臺混凝土溫控、超高索塔機制砂高性能混凝土泵送、山區(qū)超重鋼錨梁整體吊裝、邊跨高墩無水平力的鋼桁梁頂推、大跨鋼桁梁斜拉橋合龍5大技術(shù)難題。
首先，北盤江大橋橋深墩高，承重能力強，但受彎受拉能力有限，大橋輔助墩高84米，相當于28層樓高，對這樣的大高個，上部稍有風吹草動都會引起下方的劇烈晃動。對此，他們創(chuàng)新性地采用了模塊化鋼桁梁自動頂推為鋼桁梁頂推開啟雙保險。
據(jù)介紹，施工采用的鋼桁梁步履式頂推技術(shù)，大大減輕墩身所受的水平力，從而控制輔助墩根部的彎矩，通過中交二航局武港院的技術(shù)攻關(guān)，鋼桁梁步履式頂推可以自動調(diào)節(jié)不同工位鋼桁梁自重分配的不均勻性，實現(xiàn)了頂推過程中荷載轉(zhuǎn)換、支撐系統(tǒng)往復移動、橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)步前移的功能。通過循環(huán)“頂—推—降—縮”幾個步驟逐步完成鋼梁的頂推，實現(xiàn)鋼桁梁的豎向、順橋向的移動或調(diào)整，最終完成重達6600噸的邊跨鋼桁梁頂推施工。
其次，北盤江大橋項目地處山區(qū)，混凝土只能采用機制山砂，但由于機制山砂級配不均勻，形成的潤滑層厚度難以保持一致，導致機制山砂泵送的難度隨著高度增加不斷加大，在泵送中途容易出現(xiàn)堵管、爆管等情況。但泵送混凝土又是最經(jīng)濟安全的輸送方法，能將混凝土的性能保持在最佳狀態(tài)，進而為確保工程質(zhì)量打下堅實基礎(chǔ)。
為了解決這一矛盾，大橋建設(shè)團隊提前一年就開始研究相關(guān)解決方案。據(jù)介紹，同泵送高度對混凝土配合比的要求不同，100米以下的工藝相對成熟，基本采用一種配合比方案，100米以上每增加50米就需調(diào)整一次配合比，越到高處對混凝土流動性要求越高，到230米以后調(diào)整次數(shù)增多，幾乎每20米就要調(diào)整一次。
針對不同原材料、不同外加劑給出不同主塔高度的配合比，工作量很大。試驗主管李愛軍在主塔混凝土配比試驗時，常常加班到深夜，“這些試驗數(shù)據(jù)必須走在施工的前面，才能保證工程進度”。李愛軍說。
盡管進場道路十分艱險，但北盤江大橋項目部最終建設(shè)了1.26萬平方米的標準化混凝土攪拌站，有效保證了工程所需混凝土的生產(chǎn)供應。
值得注意的是，關(guān)鍵部位的特種構(gòu)件是保障大橋百年使用壽命的重要一環(huán)。由于大橋所處地區(qū)常年潮濕多雨，且受峽谷橫風影響，為最大限度保證行車連續(xù)性和舒適性，降低行車對橋體結(jié)構(gòu)的沖擊作用，僅能在大橋兩端設(shè)置4條伸縮縫。
“這對伸縮裝置提出了更高要求，除了要良好地適應橋梁伸縮變化外，還必須具備良好的防腐性能。”山西省交通科學研究院院長趙隊家說。
為了盡可能減少行車對伸縮縫和梁體的沖擊作用，山西省交通科學研究院提出了整體伸縮縫頂面內(nèi)彼此中梁與邊梁的高差都在正負0.5毫米之內(nèi)的要求，“相當于一枚硬幣厚度的四分之一”。最終，在相關(guān)技術(shù)人員的共同努力下，圓滿完成了各項任務。
周平介紹說，北盤江大橋從開始修建直至合龍，取得了5大創(chuàng)新成果，包括“縱移懸拼”新工法、鋼桁梁整節(jié)段梁底軌道縱移懸拼、“中縱梁+次橫梁”梁板新型結(jié)構(gòu)體系、山區(qū)峽谷自然風場非平穩(wěn)數(shù)學模型和山區(qū)大跨徑橋梁車輛行駛安全性及駕乘舒適性的評價準則、斜拉索凝凍監(jiān)測等新型健康監(jiān)測系統(tǒng)，
2016年9月10日，北盤江大橋?qū)崿F(xiàn)合龍，當年12月29日順利通車。北盤江大橋的建成通車，標志著貫穿我國東中西部7省、全長3404公里的杭瑞高速公路建設(shè)取得了重大進展，貴州又新增1條出省通道，云南宣威城區(qū)至貴州六盤水的車程從此前的5個小時縮短為1個多小時，實現(xiàn)了“一橋橫貫東西，天塹變通途”，黔川滇三省交界區(qū)域快速融入了全國高速公路網(wǎng)。
此外，北盤江大橋的建成通車，在橋梁建設(shè)領(lǐng)域也具有重要意義，大橋建設(shè)在橋型選擇、施工方法、混凝土運用等10多個領(lǐng)域探索創(chuàng)新，攻克了許多技術(shù)難題，取得了一批具有國際領(lǐng)先水平、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的科技創(chuàng)新成果，形成山區(qū)特大跨徑鋼桁梁斜拉橋“設(shè)、建、管、養(yǎng)”全壽命周期的技術(shù)集群，為其后的六廣河大橋、紅水河大橋、平塘特大橋、鴨池河大橋的建設(shè)提供了技術(shù)支撐和保障。（記者 吳秉澤 王新偉）
【責任編輯：宋詞】
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