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2014年 汝郴高速赤石特大桥将建成通车

2012年11月17日 红网


    在湘南秀美的群山中,当你驾车在离地面182米的空中桥面驶过,跨越1000余米长的峡谷,会是一种怎样的感觉?与群山比肩,于云雾缭绕中穿行,这座桥将带给你的是一种飞翔般的驾驶感受。这座桥,正在改写着中国以及世界桥梁建设史,它就是湖南高速公路地标之一的汝郴高速公路赤石特大桥。本报“超级工程”系列之三,我们将为大家解密这座世界第一大跨径高墩多塔混凝土斜拉桥的设计和施工难点。

  设计解密,详勘中发现严重地质问题设计方案被迫变更

  10月4日凌晨4点,正是人们做梦的时分,47岁的安徽阜阳农民工于金龙和十多名工友,则刚从汝郴高速赤石特大桥7#桥塔下来,结束他们的晚班。在湖南,每年7月至10月雨水少,是高速公路建设的黄金季节。在赤石特大桥工地,即使是在国庆长假期间,也基本24小时有人施工。这是因为,建设者们要抢回的不仅是今年上半年雨季对工程进度的影响,还要尽可能缩短因中途发生重大设计变更而推后的19个月工期。

  赤石特大桥的设计究竟发生了什么事?为何会发生如此大的变更?

  “地质详勘时,发现初步设计方案中,几个桥墩所在位置存在严重不良的地质情况,方案无法执行。”建设单位汝郴高速公路建设开发有限公司经理蔡向阳说,大桥的初步设计方案是“4×200m连续刚构”桥型结构,由湖南省交通规划勘察设计院承担勘察设计工作,“初步设计时对地质情况只是初勘,当时没发现有严重的不良地质问题。”

  初步设计方案获交通运输部批复后,2008年2月,设计院开始对大桥主墩位置进行详细的地质勘察。“结果很不好,地质情况非常复杂。有3个桥墩所处区域存在强岩溶发育带和断层破碎带等问题,远远超出预料。”汝郴高速公路建设开发有限公司副经理周栋梁说。

  2008年5月,湖南交勘院启动赤石特大桥的变更设计。2008年11月湖南交勘院编制完成《赤石特大桥变更设计》,提出4个桥型方案,经论证,最后确定了“165m+3×380m+165m”四塔预应力混凝土斜拉桥方案作为推荐方案报批。2009年11月,交通运输部对赤石特大桥变更设计进行批复,同意此方案。

  “新方案以大跨径、少布跨方式跨越严重不良地质区域。”湖南省交通规划勘察设计院副院长胡建华说。

  由于地质情况非常复杂,设计方案变更后,新的问题又随之而来。新设计方案中,赤石特大桥主桥有4个桥塔,编号为5#、6#、7#和8#桥塔,主塔高分别为259.63米、279.13米、286.63米和271.13米。

  湖南省交通规划勘察设计院桥梁勘察设计处高级工程师、副处长龙海滨说,4个桥塔中,只有5#墩所处位置地基的岩石是完整的,6#-7#墩下面的地质情况则复杂很多:含很多大直径卵石、漂石等。这意味着,只能设计成群桩基础,由一根一根深入地下的桩统一撑起承台。6#-8#每座桥塔下面都有34根桩,最长入地102.8米深,最短的入地30多米深。

  看惯了设计得中规中矩的桥梁,当群山中高耸的赤石特大桥墩身,以S形“小蛮腰”映入人们眼帘时,带来一种震撼的建筑美感,宛如少女的“小蛮腰”。

  “我们做了大量的验算,既考虑4塔斜拉桥主塔的受力模式,又充分考虑与环境协调的桥梁美学,提出了原创性的双曲线塔柱和A形桥塔相组合的新型索塔方案,获得国家发明专利。”主发明人、湖南大学土木工程学院桥梁工程系教授邵旭东说,国内大桥桥塔一般是H形和A形的,中规中矩,而赤石特大桥的这种“小蛮腰”设计,在国内目前建成的桥梁中独一无二,“设计成双曲线收腰的S形,不仅在于外观漂亮,更重要的是其在稳定性、抗风抗震等方面更有保障。”

  赤石特大桥属于汝郴高速公路19合同段,由于工程施工难度大,19合同段又分为19A(5#和6#桥塔)和19B(7#和8#桥塔)两个标段,施工单位分别是中铁大桥局股份有限公司和中交第二航务工程局有限公司。两家单位都是国内桥梁建设领域的佼佼者,但在赤石特大桥的施工现场,他们同样面临着巨大的挑战。

  相对处于桥中间的7#墩有比较开阔的施工场地而言,8#墩由于紧连山体,其施工场地局促得多。如果选择机械施工,意味着要挖掉很大一块山体才能满足施工平台的需求。

  难题摆在了面前:机械开挖,环境就得付出代价;人工开挖,就得冒人工安全风险。经过多次对比和论证,从保护环境出发,加上8#墩地下水平不是很高,满足干施工条件,决定选择人工开挖。19B标项目部经理王磊介绍,从考虑工期出发,8#墩34个桩孔同时人工开挖,作业面最多时达150人。

  8#墩最深的桩60.85米,相当于20层楼高,人工开挖面临较多危险。王磊说,深入孔内作业的人员,每个人身上都系有安全绳,当挖到30米左右时,为测试深孔是否缺氧,是否有瘴气、甲烷等毒气,会先放一只小兔子下去。

  “每次用笼子装着小兔子,放到深孔中10至15分钟,小兔子如果没事的话,工人才下去。”王磊说,在19B项目部养了一些兔子,专门用来测试深孔中的氧气和毒气。经过近8个月的施工,8#墩34根桩全部如期完成人工开挖。

  截至今年10月28日,大桥四个桥塔建设进度均已接近桥面高度,进入高空作业状态。随之而来的桥面施工,其难度也是极罕见的。“在182米的高空挂篮施工现浇桥面,难度非常大,牵索挂篮属于超重挂篮施工。”19A标项目经理江雄说。

  所谓挂篮施工,通俗而言,就是在每个桥塔上通过支架(托架)浇筑好第一节桥面梁段(专业表述为0#块)。之后,在这个基础上往两边同时挂一个巨大的“钢筋篮”,再往两边的“钢筋篮”内现浇混凝土,随着斜拉索的安装,“钢筋篮”不断往两边延伸,桥面也就跟着延伸。

  江雄说,高空超重挂篮施工,最关键的是控制好线形和平衡。“一节节浇过去,不能走歪,更不能走偏,否则就跟另一桥墩延伸过来的桥面无法完全对接。”200多米高的桥塔上,为确保两边挂篮施工平衡进行,采取的方法是所有工作都同步:挂篮行走、混凝土浇筑、施加拉力等都是同步的,对称施工。

  这种平衡,也体现在赤石特大桥19A和19B两个标段的总体工程进度上。如果谁进度快了,必须有意控制,等着另一方跟上。在湖南高速公路已建和在建项目中,有两座桥梁称得上地标:湘西的矮寨特大悬索桥和湘南的汝郴高速赤石特大斜拉桥。正在群山中建设的赤石特大桥,还处于“养在深闺人未识”的状态。

  作为高墩多塔混凝土斜拉桥,法国米约桥因其高度而闻名世界,在此类桥梁中高度为世界第一。赤石特大桥虽然高度比米约桥矮了数十米,但其主跨跨度比米约桥宽了近40米,因此摘得世界第一大跨径高墩多塔混凝土斜拉桥的头衔。

  这座世界级桥梁的桥址,就位于湖南省郴州市宜章县赤石乡下欧村和渔溪村之间的河流阶地及河漫滩上,属汝郴高速公路第19合同段,是汝郴高速公路的重点控制性工程,桥位区属于山区地貌。赤石特大桥主桥结构为跨径165m+3×380m+165m四塔预应力混凝土双索面斜拉桥,主桥全长1470米。桥面离地面高182米,相当于60层楼高。大桥预计2014年底建成通车。目前,主桥基础、承台及引桥已全部完成,四个主墩均已进入B横梁施工阶段,塔高接近180米。

  经过数千建设者4年艰苦卓绝的工作,有着湖南高速“地质博物馆”之称的汝郴高速,除赤石特大桥外,拟于2012年12月26日建成通车(赤石特大桥计划2014年底建成通车),今年通车里程为97.97公里。

  汝郴高速公路是国家高速公路规划网G76厦门至成都高速公路湖南境内最东段。汝郴高速主线长112.345公里,采用双向四车道高速公路标准,设计速度为80km/h。预计投资125.6亿元,平均每公里造价1.12亿元。

  湖南省交通运输厅副厅长、省高速公路管理局局长吴国光说,汝郴高速公路的建成,将极大地改善湖南省的交通条件,为湖南乃至西部地区打造出一条快捷出海通道。

  由于地质原因,汝郴高速赤石特大桥存在重大方案变更,目前仍处于紧张建设中,因此12月底汝郴高速公路通车时,过往车辆将绕行赤石特大桥。绕行具体方案如下:

  1.由东向西的过境车辆从里田互通分流到S324向西走41公里从宜章互通上京港澳高速,再往北走32.5公里至水龙互通上郴宁高速。

  2.由西往东的过境小车可从平和互通下分流到X045走17公里后上S324往东走20公里从里田互通上汝郴高速。

  3.由西往东的过境货车从水龙互通分流到京港澳高速往南走32.5公里,从宜章互通下走S324线41公里后从里田互通上汝郴高速。

  4.在里田互通、平和互通和水龙互通按规范要求设置交通分流预告标志牌和分流提示牌,若有大型车从水龙互通进入汝郴高速将被指示在平和出收费站后调头继续上京港澳高速绕行S324。

  最大塔高:286.63米,接近100层楼高。桥面高度:大桥建成后,桥面离地面的高度是182米,相当于60层楼高。

  承重最大的桩:8800多吨。入地最深的桩:102.8米。多边形塔柱:国内目前还没有此形状的塔柱,塔柱外形有24个面,塔内36个面。

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