曾經(jīng),濟(jì)南市平陰縣與聊城市東阿縣隔黃河相望。如今,這座全長3.37公里的大橋?qū)傻鼐o緊連到一起。“這座橋主橋全長782.4米,主橋鋼桁梁用鋼量達(dá)1.5萬噸,相當(dāng)于三分之一個‘鳥巢’(國家體育場)。將如此龐然巨物架于黃河之上,并非易事。”中鐵一局建邦聊泰黃河公鐵大橋項目技術(shù)主管燕相臣說。
難上加難的是,大橋橋梁施工區(qū)域位于黃河巖溶發(fā)育區(qū)域。巖溶在國際上被通稱為“喀斯特”地貌。該工程最復(fù)雜、最大的溶洞位于河道內(nèi)的2號墩,溶腔高度達(dá)11米,最大溶腔相當(dāng)于一個籃球場,整體橋墩位于溶腔上部。
橋梁建設(shè)過程中如何處理這些溶腔?燕相臣表示,他們采取了先注漿后鉆孔的工藝流程,即通過注漿填充溶腔、土體固化穩(wěn)定,再鉆孔打樁。在黃河中打樁,需要預(yù)先在黃河河床內(nèi)打入幾十米的鋼護(hù)筒,然后在鋼護(hù)筒內(nèi)完成打樁。技術(shù)人員將普通單層護(hù)筒施工改進(jìn)為雙層護(hù)筒施工。外層護(hù)筒作為導(dǎo)向護(hù)筒,保證在高流速的黃河水流下,引孔工序一次成孔,護(hù)筒下放效率較原工藝提高50%。內(nèi)層護(hù)筒避免在樁基施工過程中外層泥沙倒灌進(jìn)入溶腔。
燕相臣介紹,前期水中樁基施工,他們采用旋挖鉆機(jī)與沖擊鉆機(jī)配合沖擊成孔。但建設(shè)者在樁基施工過程中,遇到了沖擊鉆機(jī)施工卡錘故障。技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)條件,發(fā)明創(chuàng)造了一種小型沖擊錘,通過利用實心圓柱形沖擊錘對卡錘處周邊的土體、碎石和沉渣進(jìn)行沖擊,從而解決卡錘問題。如今,小型沖擊錘已經(jīng)獲得實用新型專利。
鋼桁梁是由鋼材制成的橋梁結(jié)構(gòu),其特點是強(qiáng)度高、材質(zhì)均勻、具有良好的塑性和韌性,以及優(yōu)秀的可焊性。如何將重達(dá)三分之一個國家體育場的780多米主橋鋼桁梁架于黃河之上?鋼梁吊裝區(qū)域位于黃河灘地、風(fēng)力風(fēng)向不穩(wěn)定。要將1.5萬噸的鋼梁在50米高空頂推約1公里,對于施工的精準(zhǔn)度要求極高。
燕相臣介紹,技術(shù)人員選用“多點同步頂推”技術(shù),減少鋼桁梁架設(shè)施工對河道的干擾和破壞。鋼桁梁頂推架設(shè)作為一項成熟的施工工藝,關(guān)鍵是做到各個環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)同步。為了精準(zhǔn)控制鋼桁梁各頂推點頂推速度同步,技術(shù)人員將鋼桁梁頂推由人工操作轉(zhuǎn)換成智能操作。指揮人員通過可同時控制56臺千斤頂同步運行的智能控制系統(tǒng)和頂升系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制鋼桁梁精準(zhǔn)同步前移。