當(dāng)前位置：“琴弦”和鳴，高鐵斜拉橋奪魁
南玉鐵路百合郁江特大橋是世界已建成時(shí)速350公里最大主跨的無(wú)砟軌道高速鐵路鋼箱-混凝土混合梁斜拉橋。（廣西交投供圖）
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冬日的郁江，水流平穩(wěn)、碧綠清澈。
南珠高鐵南玉段(以下簡(jiǎn)稱(chēng)南玉鐵路)百合郁江特大橋，宛如鋼鐵巨龍般橫跨江面，橋塔拉緊的鋼索，像極了琴上的弦。陽(yáng)光照在橋面上，光影綽約。
由廣西交通投資集團(tuán)主導(dǎo)建設(shè)的南玉鐵路，是廣西首條全額投資建設(shè)，設(shè)計(jì)時(shí)速350公里的高速鐵路。百合郁江特大橋則是南玉鐵路的控制性工程和重難點(diǎn)工程。
全長(zhǎng)612米的百合郁江特大橋，以330米的跨度，比2020年建成的主跨324米的商合杭高鐵裕溪河特大橋增加了6米，成為世界已建成設(shè)計(jì)時(shí)速350公里最大主跨的無(wú)砟軌道高速鐵路鋼箱-混凝土混合梁斜拉橋。
“高速鐵路大跨度斜拉橋，跨度哪怕增加1米，都需要付出艱苦卓絕的努力。”廣西鐵路投資集團(tuán)黨委書(shū)記、董事長(zhǎng)陳華梁告訴記者，這增加的6米，凝結(jié)了建設(shè)者們5年多的辛勤汗水和心血智慧。
百合郁江特大橋的建成，是廣西橋梁建設(shè)從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的又一次成功實(shí)踐，中國(guó)飛速進(jìn)步的橋梁技術(shù)再次得到印證。
鋼筋混凝土樁和鎖扣鋼管樁牢牢相扣——
146米高主塔穩(wěn)如泰山
百合郁江特大橋主塔高146米，相當(dāng)于48層樓房的高度。上塔柱采用H形，中塔柱外張，橋面以下塔柱內(nèi)收為鉆石形。
主塔建得高，基礎(chǔ)必須穩(wěn)！
“主橋有兩個(gè)主墩，P4主墩有一半在江里、一半在江面，P5主墩建在陸地上。”12月11日，中鐵廣州工程局南玉鐵路5—2標(biāo)項(xiàng)目總工程師翁建棟打開(kāi)大橋施工的影像記錄，向記者介紹起來(lái)。
大橋主墩承臺(tái)長(zhǎng)30.6米、寬23.2米、高6米，面積約一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)籃球場(chǎng)大。每個(gè)承臺(tái)下各有20根樁基，樁徑2.8米，長(zhǎng)11米至31米不等。
“主塔的穩(wěn)固是大橋安全的根基。但要在地底下巖溶發(fā)育強(qiáng)度高的地方建設(shè)主塔樁基，談何容易！”翁建棟談起樁基施工過(guò)程，仍記憶猶新。
2020年新年剛過(guò)，中鐵廣州工程局橋梁公司的建設(shè)者們就在郁江兩岸打響了主墩樁基施工攻堅(jiān)戰(zhàn)。
“巖石下是空的，溶洞連著溶洞，施工非常困難。”百合郁江特大橋東岸二工區(qū)技術(shù)負(fù)責(zé)人毛良發(fā)回憶，引橋樁基施工時(shí)，有一次樁基灌注后，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常。第二天，施工人員到現(xiàn)場(chǎng)一看，樁孔內(nèi)的混凝土全“跑”了，沒(méi)入深不可測(cè)的溶洞里。
最終，施工方采取對(duì)孔內(nèi)拋填片石、加黃泥、灌低標(biāo)號(hào)混凝土，用鋼護(hù)筒穿過(guò)溶洞等措施，攻克了施工難題。
P4主墩有一半在水里，施工難度也很大。
“水下6至10米處便是巖石傾斜面，若是采取傳統(tǒng)的雙壁鋼圍堰施工方案，需要對(duì)巖石進(jìn)行水下爆破，開(kāi)挖至13米左右，再澆筑混凝土封底。”翁建棟形容雙壁鋼圍堰施工“就像一個(gè)矩形的雙層鋼結(jié)構(gòu)盒子，直接嵌入水下巖層中，圍成作業(yè)空間”。
該方案不僅用鋼量大，成本高，施工進(jìn)度慢，且材料回收利用率低，還可能因?yàn)闈B水問(wèn)題存在施工安全隱患。
怎么辦？
研究團(tuán)隊(duì)大膽提出“水中裸巖鎖扣鋼管樁結(jié)合混凝土錨固樁圍堰施工技術(shù)”方案。
柳暗花明。
“我們直接以天然巖石作為基礎(chǔ)，再按設(shè)計(jì)位置插打鎖扣鋼管樁，就像在巖石上插上巨型‘火柴’，將138根直徑82厘米的鋼管樁圍成矩形。”翁建棟比喻道。
為確保鋼管樁圍堰的整體穩(wěn)定性，施工方在鋼管樁內(nèi)鉆孔至巖層下方3米左右，然后下放鋼筋籠，灌注混凝土，混凝土樁下端嵌入河床巖層中，上端伸入鎖扣式鋼管樁中，與鎖扣式鋼管樁“十指相扣”。
這些樁基深深扎根于河床巖層，使圍堰穩(wěn)如泰山，確保大橋基礎(chǔ)施工的安全性。
“鎖扣鋼管組合樁圍堰簡(jiǎn)化了工序，節(jié)約了成本，將工期縮減了55天。”翁建棟介紹。
兩岸青山映碧水，一葉輕舟任徘徊。
站在百合郁江特大橋中央，兩岸的青山綠水盡收眼底，塔、梁、墩等構(gòu)件，巧妙地融入這幅山水畫(huà)卷之中。
記者注意到，主墩筑島上，護(hù)坡被排列整齊的綠色膜袋所覆蓋。
“這是主墩施工的另一項(xiàng)技術(shù)突破。”中鐵廣州工程局南玉鐵路5—2標(biāo)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、安全總監(jiān)高如亮介紹，以前主要是以拋石頭防止水流沖刷護(hù)坡，“如今給筑島穿上用20厘米厚的膜袋混凝土新材料做成的‘大棉服’，就能保證筑島圍堰穩(wěn)定，保障水域不被污染。”
自主研發(fā)步履式自走行橋面吊機(jī)——
大橋在郁江上方順利“牽手”
主梁吊裝，是百合郁江特大橋施工的另一項(xiàng)巨大挑戰(zhàn)。
大橋主梁由混凝土箱梁和鋼箱梁兩部分組成，邊跨是36米、40米、64米的支架現(xiàn)澆混凝土梁。主跨采用單箱五室鋼箱梁，劃分為2個(gè)鋼混結(jié)合段，28個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段，1個(gè)合龍段。
“架梁前，我們的技術(shù)人員沿江考察，發(fā)現(xiàn)郁江沿線舊矮橋梁多，船閘通航高度及寬度有限制，大型浮吊進(jìn)場(chǎng)困難。”廣西南玉鐵路有限公司常務(wù)副總經(jīng)理、總工程師羅陽(yáng)明曾憂心忡忡。
要解決困難，唯有創(chuàng)新！
建設(shè)方自主研發(fā)了變幅達(dá)20米、吊重達(dá)200噸的步履式自走行橋面吊機(jī)，破解了主梁吊裝難題。
2022年9月19日深夜，百合郁江特大橋進(jìn)入施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)——吊裝最后一節(jié)鋼箱梁。
夜幕籠罩下的大橋，被燈光點(diǎn)亮，宛如一條璀璨的玉帶，橫跨在郁江之上。
兩座紅色涂裝的橋面吊機(jī)面對(duì)面“坐”在橋面中間，像兩個(gè)“鋼鐵俠”，隨時(shí)待命。
“橋面吊機(jī)裝配有智能操作系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、安全警報(bào)系統(tǒng)、自走形系統(tǒng)等，可對(duì)吊裝過(guò)程進(jìn)行全方位掌控。”羅陽(yáng)明介紹。
“高度起升到位，現(xiàn)在往下，注意控制姿態(tài)，下降……”隨著吊裝指令的下達(dá)，兩座橋面吊機(jī)協(xié)同將合龍梁穩(wěn)穩(wěn)落在導(dǎo)梁上，實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)合龍，大橋在郁江上方順利“牽手”。
焊接鋼梁縫時(shí)，火花四濺，現(xiàn)場(chǎng)歡呼雀躍。
“大橋施工人員來(lái)自全國(guó)各地，大橋開(kāi)工建設(shè)以來(lái)的艱辛和壓力，都在主梁合龍的這一刻得到釋放。”那一刻，遠(yuǎn)離家鄉(xiāng)的高如亮和所有的工人一樣激動(dòng)，淚水模糊了他的雙眼。
“斜拉索是斜拉橋的生命線，起著連接索塔和主梁的紐帶作用。”順著中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院有限公司橋隧院副總工程師歐陽(yáng)輝來(lái)手指的方向，記者把目光聚焦到大橋銀色的拉索上。
百合郁江特大橋的拉索呈平行雙索面星形布置，全橋共計(jì)64對(duì)，每一對(duì)索強(qiáng)勁有力地拉著一節(jié)箱梁。
當(dāng)聽(tīng)聞國(guó)內(nèi)有斜拉橋出現(xiàn)高強(qiáng)螺栓斷裂脫落，導(dǎo)致大橋暫停運(yùn)營(yíng)的新聞后，歐陽(yáng)輝來(lái)坐不住了，立即帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)行動(dòng)起來(lái)，尋找萬(wàn)全之策。
一開(kāi)始，歐陽(yáng)輝來(lái)想用國(guó)外的一種號(hào)稱(chēng)“永不松動(dòng)”的螺栓。但這種螺栓價(jià)格高，一旦采用，在后期運(yùn)維上還可能會(huì)遭遇“卡脖子”問(wèn)題。
為此，他多方尋覓，終于發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)有廠家生產(chǎn)一種防松動(dòng)、防脫落、高密封防水性能的高強(qiáng)螺栓環(huán)槽鉚釘新構(gòu)件。
“高強(qiáng)螺栓環(huán)槽鉚釘在鉚接過(guò)程中，將套環(huán)擠壓變形填充在釘桿環(huán)槽內(nèi)，形成牢固的連接，解決了高強(qiáng)螺栓長(zhǎng)期工作下易斷裂脫落的技術(shù)難題。”歐陽(yáng)輝來(lái)言語(yǔ)中透著使用國(guó)產(chǎn)零部件的自豪，這也是國(guó)內(nèi)首次在高速鐵路斜拉橋中使用高強(qiáng)螺栓環(huán)槽鉚釘。
無(wú)砟軌道平順線形，導(dǎo)流板抑制渦振——
列車(chē)全速平穩(wěn)駛過(guò)大橋
“349、350、351……385km/h”駕駛員推動(dòng)操縱桿，列車(chē)提速，駕駛艙屏幕上的數(shù)值不斷變化，最終定在每小時(shí)385公里的最高實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)速度值上。
2024年10月18日上午，高速綜合檢測(cè)列車(chē)“黃醫(yī)生”從南寧東站出發(fā)開(kāi)往玉林北站，跑出了滿分成績(jī)。
當(dāng)記者問(wèn)起列車(chē)通過(guò)百合郁江特大橋時(shí)的行駛狀態(tài)，羅陽(yáng)明坦言：“列車(chē)駛過(guò)大橋也就7秒鐘左右，完全沒(méi)有感覺(jué)。”
沒(méi)感覺(jué)就是最好的感覺(jué)！
百合郁江特大橋采用無(wú)砟軌道技術(shù)，是列車(chē)能全速通過(guò)大橋的關(guān)鍵。
高鐵軌道分為“有砟”和“無(wú)砟”軌道兩種形式。相比之下，無(wú)砟軌道的平整度更高、穩(wěn)定性更強(qiáng)，列車(chē)通過(guò)無(wú)砟軌道“如履平地”；而列車(chē)通過(guò)有砟軌道時(shí)，道砟容易被吸起擊打列車(chē)底盤(pán)，造成安全風(fēng)險(xiǎn)，因此，高鐵通過(guò)有砟軌道曾一度以時(shí)速250公里為界限。
但無(wú)砟軌道對(duì)施工工藝要求極高，對(duì)變形控制要求尤其苛刻。以往，受技術(shù)限制，國(guó)內(nèi)高鐵大跨度橋梁大多采用有砟軌道。
按照規(guī)劃，百合郁江特大橋設(shè)計(jì)要滿足一級(jí)航道的通航要求，南玉鐵路全線須保持350公里的時(shí)速。面對(duì)巨大挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)單位進(jìn)行了大量的技術(shù)攻關(guān)，破解了百合郁江特大橋在列車(chē)荷載、溫度荷載、風(fēng)荷載、收縮徐變等荷載作用下變形復(fù)雜，軌道平順性難以保持等技術(shù)難題。
“橋面線形非常平順，甚至比記者你用的辦公桌桌面還要平。列車(chē)通過(guò)大橋時(shí)，豎立的硬幣都不會(huì)倒。”中鐵廣州工程局南玉鐵路5—2標(biāo)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室主任張國(guó)慶笑著說(shuō)。
日常生活中，微風(fēng)拂面是種享受，但在特大橋的世界里，風(fēng)致振動(dòng)卻可能成為隱藏的危機(jī)。實(shí)施風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)測(cè)試是特大橋抗風(fēng)性能檢測(cè)的重要一環(huán)。
“之前，鐵路斜拉橋跨度很少有超過(guò)300米的，知道為什么嗎？”羅陽(yáng)明向記者解釋?zhuān)缍仍酱?，風(fēng)致振動(dòng)影響就越大。
2020年，廣東虎門(mén)大橋“跳舞”的新聞上了熱搜，羅陽(yáng)明心里“咯噔”了一下。
當(dāng)時(shí)，虎門(mén)大橋正在維修，橋兩側(cè)擺滿了注滿水的水馬，改變了鋼箱梁的氣動(dòng)外形。在低風(fēng)速的情況下，產(chǎn)生的渦振帶動(dòng)橋梁產(chǎn)生共振，虎門(mén)大橋這才發(fā)生晃動(dòng)現(xiàn)象。
“百合郁江特大橋?qū)儆诖罂缍刃崩瓨?，是風(fēng)致振動(dòng)的敏感結(jié)構(gòu)，中跨基本為鋼箱梁，阻尼低，易出現(xiàn)風(fēng)致振動(dòng)現(xiàn)象。為此我們開(kāi)展了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)測(cè)試。”羅陽(yáng)明感觸頗深。
通過(guò)采用1∶50的全橋模型進(jìn)行風(fēng)洞模擬，建設(shè)團(tuán)隊(duì)對(duì)橋梁的線形調(diào)整，將一道梁的導(dǎo)軌位置往外側(cè)移，增加導(dǎo)流板，抑制了振動(dòng)。這樣，無(wú)論在低風(fēng)速還是高風(fēng)速情況下，大橋都不會(huì)產(chǎn)生渦振。
一系列的技術(shù)攻關(guān)，換來(lái)風(fēng)馳電掣般的舒適體驗(yàn)。
“南玉鐵路通車(chē)在即，屆時(shí)，全區(qū)14個(gè)設(shè)區(qū)市均實(shí)現(xiàn)開(kāi)通高鐵。廣西將成為西部地區(qū)首個(gè)市市通高鐵的省份。”陳華梁表示，這將為廣西經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入“強(qiáng)心劑”，加快推動(dòng)北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)和粵港澳大灣區(qū)“兩灣聯(lián)動(dòng)”。
采訪結(jié)束，太陽(yáng)西斜。郁江上波光粼粼，百合郁江特大橋巍然矗立。鋼索被鍍上一層迷人的金色，如滿弦的巨弓，又似橫臥碧波的豎琴，悠然奏響奮進(jìn)新時(shí)代的動(dòng)人樂(lè)章?！?駱 怡 吳麗萍
