新视角 IT科技 黄河之上架起公铁桥 多项专利应对挑战

黄河之上架起公铁桥 多项专利应对挑战

科技日报记者 王延斌

“我们这个项目如今已经拿下了3项专利,还有2项正在申请。”4月22日,站在刚刚通车的山东省重点建设项目——建邦聊泰黄河公铁大桥上,中铁一局建邦聊泰黄河公铁大桥项目党支部书记郭庆华向记者表示,“该桥是目前黄河上施工结构形式最复杂的公铁桥之一,更是国内最大跨径钢桁梁公铁两用桥。”

曾经,济南市平阴县与聊城市东阿县隔黄河相望。如今,这座全长3.37公里的大桥将两地紧紧连到一起。

据了解,该桥所处黄河下游地区艾山卡口下游2千米处。“这座桥的主桥全长782.4米,主桥钢桁梁用钢量达1.5万吨,相当于三分之一个‘鸟巢’。将如此庞然巨物架于黄河之上,远非易事。”中铁一局邦聊泰黄河公铁大桥项目技术主管燕相臣说。

挑战黄河之下的“喀斯特地貌”

“该大桥桥梁施工位于黄河岩溶发育区域。”燕相臣说。

岩溶,国际上通称为“喀斯特”地貌。该工程最复杂、最大的溶洞位于河道内的2号墩,溶腔高度达11米,分布有300多平方米,最大溶腔相当于一个篮球场,整体桥墩位于溶腔上部。

如何处理溶腔?燕相臣表示,该项目采取了先注浆后钻孔的工艺流程,即通过注浆填充溶腔、土体固化稳定,再钻孔打桩。

在黄河中打桩,需要预先在黄河河床内打入几十米的钢护筒,然后在钢护筒内完成打桩。燕相臣说,技术人员将普通单层护筒施工改进为双层护筒施工,外层护筒作为导向护筒,保证在黄河水高流速下,引孔工序一次成孔,护筒下放效率较原工艺提高50%。内层护筒避免在桩基施工过程中外层泥沙倒灌进入溶腔。据介绍,该工法属于国内领先技术。

在黄河河道中施工,不仅需要胆量,更需要技术。

燕相臣提到,前期水中桩基施工,采用旋挖钻机与冲击钻机配合冲击成孔。但建设者在桩基施工过程中,遇到了冲击钻机施工卡锤故障问题。技术人员结合现场地质条件,发明创造了一种小型冲击锤,通过利用实心圆柱形冲击锤对卡锤处周边的土体、碎石和沉渣进行冲击,从而解决卡锤问题。

从设计图纸到现场制作冲击锤,再到完全解决问题,技术人员仅用时2天。如今,上述小型冲击锤已经获得实用新型专利。

在18层楼房顶上“穿针引线”

钢桁梁是由钢材制成的桥梁结构,其特点是强度高、材质均匀、具有良好的塑性和韧性,以及优秀的可焊性。如何将重达三分之一“鸟巢”的780米主桥钢桁梁架于黄河之上?

燕相臣介绍,技术人员选用“多点同步顶推”技术,减少钢桁梁架设施工对河道的干扰和破坏。钢桁梁顶推架设作为一个成熟的施工工艺,关键核心就是做到各个环节的精准“同步”。

为了精准控制钢桁梁各顶推点顶推速度同步,技术人员将钢桁梁顶推由人工操作转换成智能操作,选用可同时控制56台千斤顶同步运行的智能控制系统和顶升系统,由指挥人员通过电脑、Wi-Fi远程控制,确保钢桁梁精准同步前移;顶推过程能记录每一个施工循环参数,对设计、监控参数进行综合分析判定,做到每道工序心中有数。建立监控预警信息系统,对钢梁变形应变数据实时监控,出现超标及异常数据及时报警,保证施工安全。

燕相臣说,钢梁吊装区域位于黄河滩地、风力风向不稳定。1.5万吨的钢梁在50米的高空顶推约1公里,不亚于在18层楼房顶上“穿针引线”。

据了解,该项目位于国家重点水质环境保护区,为了不让一滴废水、一颗废渣进入黄河,该技术团队首创“泥沙分离器+气举反循环清孔”方法,通过对泥浆的进行直接筛分,避免了传统施工方法设置沉淀池对周边水源、水质的污染,灌注完成后的桩基泥浆通过运浆车运至下一桩基施工,产生的废弃物可以直接装车运至指定地点,减少了常规方法通过掏除沉淀池造成的污染。

据了解,此次运用的“泥沙分离器+气举反循环清孔”方法也通过了中国公路建设协会组织的专家鉴定,被评价为“国内先进水平”。

(来源:中国科技网)

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