13日早晨6點35分,濰青高速跨膠濟鐵路橋完成轉體后不久,一列動車從橋下飛馳而過。作為目前國內最重的高速公路跨鐵路轉體橋,濰青高速跨膠濟客專、膠濟鐵路轉體橋的單體重量分別達3.85萬噸、3.79萬噸。如此重的橋體實現華麗轉身,是如何做到分毫不差精準對接的?背后又有哪些不為人知的技術和施工準備?大眾網·海報新聞記者對話負責轉體橋項目的兩位工程師,揭秘兩個3.8萬噸大家伙華麗轉身背后的故事。
單體3.8萬噸國內史無前例 剎停都要提前15分鐘減速
“通過球鉸進行轉體,在公路、鐵路建設上是比較成熟的技術,但單體重量3.8萬噸的6車道高速公路轉體橋,在國內也是史無前例的。”山東高速濟青中線項目公司總經理姜開明坦言,橋梁轉體的兩個多小時里,他和現場所有工程技術人員一樣,心里始終緊繃著一根弦。
姜開明介紹稱,由于橋上是6車道高速公路,橋下是膠濟客專和膠濟鐵路的并行線,同時為保證橋體與鐵路接觸網之間的凈空安全距離,又要求橋梁墩柱足夠高。以上種種因素,造就了這兩座寬度超過40米、轉體跨徑2×85米,混凝土澆筑量6萬多方,總重量達7.64萬噸的轉體橋。
要轉動單體3.8萬噸的大家伙,所需的牽引力也非同一般。“啟動階段需要的牽引力最大,在150噸左右,加速過程也需要120多噸的牽引力,勻速轉體階段則需100噸左右的持續(xù)牽引。”轉體橋項目工程部長佟傳鑫介紹說,為了保證足夠的拉力富余,現場使用了最大拉力可達1000噸的千斤頂。
3.8萬噸的鋼筋混凝土,轉體過程必須保證勻速轉動,急停急剎可能因巨大的慣性造成內部結構損傷。根據前期計算和試轉體的數據,正式轉體末端提前15分鐘就開始慢慢降低千斤頂的牽引力,直到牽引力減為零后,這個3.8萬噸的大家伙仍會在慣性下繼續(xù)轉動20秒左右,才會完全停下。這時,橋體末端離完全對齊仍有60厘米弧長,再經過10分鐘左右的牽引微調,最終實現了橋體分毫不差精準對接。
“轉體過程中,最關鍵的是保證重心穩(wěn)定和橋體平衡,一百多米長的轉體橋,結構偏心不能大于0.1米。”姜開明介紹說,如果梁體重心不平衡,轉體過程中就會發(fā)生側向偏移,因此工程技術人員在轉體前就對橋體進行了重心測算。
佟傳鑫全程參與了3.8萬噸橋體的重心測算,“通俗來說,就是用千斤頂在一側上承臺的位置翹一翹,看用多大的力能把它翹動,再從另一側重復這一過程,從而測算出梁體的重心位置。”佟傳鑫說,經過計算,最終工程技術人員在35號主墩上放置了20.4噸的配重塊,在32號主墩也加了34噸配重。
北斗定位實時監(jiān)測轉體姿態(tài) 國產技術讓“不敢想”變成“有底氣”
“功夫下到平時,從樁基施工、鋼絞線張拉到混凝土澆筑,從工期規(guī)劃、安全管理到人員分配,橋梁轉體過程中可能出現的各種問題,都在設計和施工過程中進行了規(guī)避。”姜開明介紹說,為了最后這兩個多小時的成功轉體,全體工程技術和施工人員已經忙活了一年多。
大眾網·海報新聞記者在橋梁轉體現場看到,監(jiān)控大屏幕上橋梁轉體的偏航角、線速度、傾伏角、俯仰角、整體完成度等各項參數實時滾動,為工程技術人員提供了可視化參考。
作為目前國內最重的轉體橋,橋梁轉體過程中對線形控制、技術精度要求極高。為此,項目方首次使用了北斗定位系統(tǒng)對橋梁轉角及姿態(tài)進行監(jiān)控,實時采集偏航角、俯仰角、橫滾角等數據,通過“全程可視化、控制智能化”提前分析告警。佟傳鑫介紹說,這是行業(yè)內近兩年才開始使用的一項全新技術,與此前橋梁轉體過程中使用的全站儀相比,是一項顛覆性的技術進步。
有著多個轉體橋項目施工經驗的佟傳鑫介紹說,此前轉體過程中監(jiān)測橋體姿態(tài)使用的全站儀是光學儀器,通過人工觀察、口頭報數、人腦判斷的方式來對橋梁轉體姿態(tài)進行監(jiān)測?,F場指揮員接收到的各項數據永遠比實際情況慢半拍,既做不到實時更新,更別提可視化監(jiān)測。
“北斗定位技術應用在橋梁轉體上,大大解放了我們的勞動量,極大提高了生產效率,這樣我們心里也更有底了。”技術嘗鮮后,佟傳鑫喜悅之情溢于言表。除了北斗定位技術,這次橋梁轉體的“轉軸”,也是廣西柳州生產的抗傾覆球鉸,實現了核心技術的全國產化。
記者 賀輝 郭由 報道
“這么大噸位的橋,能保證順利轉體,放在幾年前,這是想都不敢想的技術挑戰(zhàn)。”從事工程施工幾十年的姜開明坦言,原來最多只能做4車道寬度的轉體橋,現在能做到6車道,這得益于最近幾年國產定位系統(tǒng)、軟件信息系統(tǒng)的應用,以及建筑材料、施工方案和施工工藝的不斷迭代升級。“這背后是我們國家基建技術整體實力的穩(wěn)步提高,讓我們敢于嘗試3.8萬噸的轉體橋。”