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多项“首创”!世界首座公铁两用双层斜拉—悬索协作体系大桥是怎样建成的?

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11月6日,历时3年多攻坚克难,由铜陵市综合交通投资集团有限公司投资建设、中铁大桥勘测设计院集团有限公司(以下简称“中铁大桥院”)设计、中铁大桥局集团有限公司(以下简称“中铁大桥局”)施工的世界首座公铁两用双层斜拉—悬索协作体系大桥——铜陵长江三桥正式迎来通车时刻。

这座主跨988米、路线全长11.88公里的超级工程,以“高速公路+城际铁路+货运铁路”三位一体功能,成为串联长三角的“黄金纽带”,将有效提升区域过江通道通行能力,进一步完善国家和省高速公路网。

▲铜陵长江三桥全景图(供图:中铁大桥局)

自2022年1月4日大桥开工,到如今大桥正式通车,铜陵长江三桥项目部全体建设者创造了一项又一项施工纪录,用“铜陵速度”谱写了一首大桥建设的“交响曲”。

斜拉—悬索:最大的亮点和最大的难点

铜陵长江三桥位于铜陵长江公路大桥上游720米处,这里正是长江铜陵段水道最窄处,无疑是建设跨江通道的绝佳选址。综合当地繁忙的通航需求、高标准的环保要求、长江的防洪需要及经济角度考量,大桥主桥采用988米一跨过江设计,以双层公铁两用结构承载多重功能——上层为六车道高速公路,下层为时速120公里双线普通铁路和时速250公里双线城际铁路,并预留350公里高铁接入条件。

为了保证大桥既能承载“四线铁路+六车道高速公路”的超大活载,又能满足高铁行车的安全舒适性要求,铜陵长江三桥创新性采用了斜拉—悬索协作体系。中铁大桥院总工程师、大桥总设计师肖海珠介绍,斜拉—悬索协作体系桥梁是一种结合斜拉桥与悬索桥优势的创新结构形式,既可实现超大跨度,又能通过斜拉索增强主梁刚度,提升行车平顺性和安全性。

“斜拉—悬索协作体系,是本桥的最大亮点,也是最大难点。”中铁大桥局铜陵长江三桥项目总工程师姚森直言,这种协作体系绝非简单的“1+1”叠加,其结构复杂性决定了大桥建设过程中将要面临更加严峻的挑战。

作为世界首座公铁两用双层斜拉—悬索协作体系桥梁,同时也是世界跨度最大的同类型桥梁,铜陵长江三桥具有结构新、跨度大、荷载重的特点。作为该桥型“第一个吃螃蟹的人”,施工无先例可循,工程施工难度大,且项目工期紧、施工标准高,为了又快又好地完成项目建设,项目部提出了“科学组织,创新求稳,稳中求好,好中求快”十六字建设理念,为工程推进锚定方向。

中铁大桥局铜陵长江三桥项目部总指挥长刘幸福对这一理念作出清晰阐释,科学组织,指要理顺生产关系,抓住当前项目建设的关键节点,在宏观上为项目推进创造良好条件;创新求稳,则是通过技术、工艺、工装、设备和材料等方面的创新,以项目为载体、“四化”为支撑,持续推进标准化管理,在稳步推进之中求安全,在安全之中求质量,在质量之中求工效,在创新之中求品质,即做到“稳中求好”“好中求快”。

在这一理念的指导下,大桥跑出施工生产的“铜陵速度”,创造了长江中下游跨江桥梁施工建设速度的新纪录,实现了公路桥提前半年通车的目标。

大桥还在3号主墩钻孔桩施工中创下了79小时单桩成孔、单月完成35根桩、95天完成全桥主墩132根钻孔桩突击任务,刷新了长江上超大直径超长深度钻孔桩施工新纪录。主缆索股架设以平均每天6.75根的速度进行,创造了1天17根的纪录,仅用时56天便完成全部索股的架设。

技术攻坚:高效建设的核心支撑

创新技术是促进项目快速化施工的关键。一手抓科技攻关、一手抓项目施工,根据工程进展,积极开展创新技术的课题策划和研究,是打造“铜陵速度”的秘诀。

大桥建设中,中铁大桥局依靠技术、工艺、设备、材料创新,实现了五个“首创”,即首创六大信息化管理系统、双层钢桁梁斜拉悬索协作体系、斜拉索和吊索交叉区段的新型构造错节间锚固、复合型地下连续墙锚碇基础、大尺寸复合板桩嵌岩重力锚基础。同时还拥有10项创新工艺,共申请专利32项。

▲铜陵长江三桥供图中铁大桥局

智能建造的探索实践,更让施工效率实现质的飞跃。主塔施工过程中,世界首个9米分段智能液压爬模成功应用,大幅提升了施工效率。“为实现主塔智能化、绿色化、快速化建造,我们将施工标准节从传统的6米提升至9米。”姚森介绍,与传统的6米节段施工相比,该工法减少了12个施工轮次,在同等带模养护条件下,理论上可节约工期约120天,实际最快效率达每天1.3米,综合效率为每天0.83米。此外,项目部通过与高校联合,对主塔混凝土进行了抗裂性专项设计,通过优化混凝土配合比、布置双层冷却水管、设置防裂钢板网、使用智能蒸养设备等措施,保证混凝土内实外美。

钢桁梁安装的线形控制及合龙,是该项目最为复杂的工序之一。为了保证钢桁梁架设的速度和质量,同时在成本上取得均衡点,项目部创造性采用了“提前施工南岸钢梁顶推和悬臂架设,一套架梁工装不对称安装上部结构”的施工方法,即主桥钢桁梁采用2节间大节段工厂匹配制造、现场整体起吊安装,边辅跨节段采用顶推施工,悬臂段则采用1600吨架梁吊机吊装,悬索段采用2台900吨缆载吊机吊装。

大跨度公铁大桥成桥线形是铁路行车安全和舒适性的重要保障,这也意味着铜陵长江三桥钢桁梁安装的线形控制必须非常严格,做到节段精确称重、构件精密测量、索力精确控制等环节,确保安装线形满足设计要求。对此,姚森介绍,大桥创新地采用了一系列线形主动调整措施,包括加大斜拉索张拉端锚杯长度,使得可调节范围更大,线形调整更有保证;吊索张拉端采用承压可调式结构,通过特殊设计的张拉装置,实现20厘米以内的调节等。

生态守护:长江画卷上的“绿色答卷”

八百里皖江奔涌,碧波浩渺,鱼跃鸟飞,江豚吹浪,造就铜陵一方山清水秀的形胜之地。铜陵长江三桥穿越安徽铜陵淡水豚国家级自然保护区实验区、皖洲自来水厂饮用水源二级保护区、规划老洲江北水厂饮用水源二级保护区,环保要求极为严苛。除了保护以白鱀豚长江江豚和中华鲟为代表的长江淡水珍稀水生野生动物,更要呵护沿江湿地鸟类和长江淡水生态系统,将生态保护贯穿工程始终。

不多挖一方土,不多砍一棵树,不多铲一块草皮,不污染一滴水;施工区域或道路全封闭、全隔离、全监控;表土剥离植物移植做到应移尽移……铜陵长江三桥项目部用实际行动擘画绿色答卷,守护“碧水蓝天”。

从项目部到4号墩的施工现场,要走过一条洒满绿荫的林荫小道。小道树木四季常青,周围虫鸣清唱,只是置身其中,大自然的活力便扑面而来。这条生机盎然的小路是大桥项目二分部的施工便道,它的名字叫做“幸福大道”。它穿过茂密的树林,尽最大的可能保留了原有的绿色植被。

进入“幸福大道”,有两条硬性规定,一是必须佩戴安全帽,进入这条路即意味着进入施工现场;二是通过此路段的车辆非紧急情况禁止鸣笛。分部安环部人员和监控设备全天候值守,将环保要求落到实处。

▲日出时刻的铜陵长江三桥(供图中铁大桥局

绿色理念已深深融入每个建设者心中,渗透到施工的每个环节:在大桥工地上,施工便道排水沟每隔一段距离就设有混凝土沉砂池,用于施工污水沉淀,沉砂池内泥沙定期清运,确保施工现场排水畅通;混凝土搅拌站配有七级污水处理池,施工废水经多次沉淀及智能处理后可用于路面洒水……

为了避免长江江豚栖息地被破坏,在设计方面,大桥桥位设在了江豚不活跃的水域,首创的千米级斜拉—悬索设计一跨过江,使大桥建设远离喜走深槽沙坝的中华鲟和在长江深槽水域洄游的其他珍稀物种。

在施工方面,铜陵长江三桥从建设之初就非常重视长江生态保护,项目部专门成立生态环保部,绿色施工打造生态工程。为保护好长江江豚,在大桥施工过程中中铁大桥局专门安装了噪声监测及淡水豚报警系统“听豚”设备,减少施工对长江江豚的影响,这是国内首次在长江涉水施工中应用实时预警保护技术

项目部还编制了生物多样性管理办法和工作手册,对工程人员进行保护长江珍稀生物专项培训;主桥水中主墩建设采用了围堰挡水施工工艺,确保了施工水域中水生物的生存活动空间;栈桥采用扩大基础施工方式,避免了钢桩插打产生的震动;采用低噪声的旋挖钻机,以非长江江豚敏感频率工作;基础在枯水期施工,使繁育的江豚与作业区隔离,在中华鲟幼鱼洄游期前完成栈桥和主塔基础施工。

中铁大桥局建设者们牢固树立“零缺陷、零隐患、零遗憾”的理念,不断提高安全、质量和环水保意识,严格落实各项管理要求,实现了安全零事故、环保零投诉、工程质量一次达标,践行了“打造成铜陵亮丽新名片”的建设诺言,并荣膺“中国长江经济带ESG优秀案例”桂冠。

飞虹横卧贯南北,长江奔腾启新程。铜陵长江三桥,是铜陵人的梦想之桥、未来之桥、发展之桥,它不仅是长三角画卷上的“颜值担当”,也是区域经济提速升级的“黄金通道”,更是活力四射的城市“生命线”。这座大桥将滋养万千铜陵民众,让千年古城焕发出新的生机。未来,大桥人将继续砥砺前行,为区域发展注入活力,为桥梁事业续写崭新篇章!

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文|中铁大桥局集团有限公司 刘佩娅

编辑:李贝贝

校对:马紫璇

审核:余大鹏 苗挺节

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