近日，由中交二航局承建的濟南鳳凰黃河大橋主纜架設全部完成，這是世界最大跨度三塔自錨式懸索橋，也是目前黃河上最寬的大橋。
山東濟南鳳凰黃河大橋全長(cháng)3.7公里，主橋長(cháng)1332米，設計采用三塔(鋼塔)自錨式懸索橋結構，兩個(gè)主跨均為428米，整幅全寬61.7米，其橋梁跨徑及梁寬均居同類(lèi)型橋梁世界之最。
中塔封頂攻堅克難
大橋建設之初，中交二航局項目團隊便面臨四大施工難題：一是在黃河非通航水域進(jìn)行超大體量鋼結構施工。全橋鋼結構約11.4萬(wàn)噸，由于黃河不通航，無(wú)大型水上起重設備，施工難度大，風(fēng)險高;二是水中深埋式承臺施工，水中主墩承臺底埋深8米，最大水頭差12米，地質(zhì)復雜;三是超長(cháng)、超重、大懸臂、長(cháng)距離、曲線(xiàn)鋼箱梁頂推施工;四是在非通航水域進(jìn)行上部鋼塔柱大節段吊裝施工。
大橋中塔高126米，采用全鋼結構，位于黃河水上，鋼結構重量達4900余噸。“水中中塔是主橋施工的關(guān)鍵節點(diǎn)之一，施工難度大，曾面臨承臺深基坑施工安全度汛、鋼塔柱大節段運輸及吊裝三大難題。”中交二航局項目部技術(shù)負責人吳在雄介紹。
大橋中塔采用的是35根直徑2米、長(cháng)度100米的群樁基礎，承臺的長(cháng)寬高分別為33.2米、23.2米和5米，封底埋深約10.5米。建設之初，中塔基礎及下部結構施工中面臨著(zhù)嚴峻的安全度汛風(fēng)險。2018年11月，黃河已經(jīng)進(jìn)入枯水季節，但水中主墩施工所需的棧橋及平臺仍未搭建完成。如果不能在來(lái)年5月底汛期之前完成承臺施工，不僅耽誤一年的工期，而且極有可能導致安全和施工質(zhì)量上的風(fēng)險。
水中主墩施工局面尚未打開(kāi)、6個(gè)月時(shí)間、多次工序轉換，形勢非常緊急。項目團隊集中優(yōu)勢資源，最多同時(shí)投入5臺鉆機24小時(shí)連續作業(yè)。60天內完成了主墩35根直徑2米、樁長(cháng)100米的鉆孔樁施工，快速解決了21米超長(cháng)拉森鋼板樁施工，以及復雜的主墩承臺鋼混結合段施工等難題，成功實(shí)現了主墩的安全度汛。
下部結構的完成僅僅只是中塔(主墩)進(jìn)度的一半。由于黃河不通航，且現場(chǎng)附近無(wú)大型水上起重設備，上部的塔柱節段無(wú)法進(jìn)行水上運輸及吊裝。項目部多次組織內外部專(zhuān)家進(jìn)行方案比選及論證，通過(guò)優(yōu)化設計，重新劃分塔柱節段長(cháng)度，將最大重量476噸優(yōu)化為90.5噸，大大降低了安全風(fēng)險。同時(shí)，由于鋼塔柱壁體板厚最大60毫米，焊接變形控制難度大。項目部針對性設計匹配連接裝置，優(yōu)化焊接順序及焊接工藝，有效控制了焊接變形。
箱梁施工“化整為零”
大跨徑、超寬的橋面也給施工帶來(lái)了極大的挑戰。“黃河非通航水域超大體量鋼結構施工是我們面臨的另一大難題。”中交二航局項目部負責人韓景磊表示：“我們主橋鋼箱梁共計4.7萬(wàn)噸，最大節段重量約380噸，由于黃河不通航，無(wú)大型水上起重設備，鋼箱梁重量大、幅面寬，現場(chǎng)施工難度大、風(fēng)險高。”
針對這一難題，中交二航局項目部采用“螞蟻搬家”的方式，主橋鋼箱梁施工以化零為整的原則，采用了“三地”建造模式，即：鋼結構制造基地制作單元件、濟南拼裝場(chǎng)地總拼、橋位處提梁焊接這三種施工方式。
“我們在主橋南北兩端各設計了1座提梁站，通過(guò)提梁站將鋼箱梁調運至橋面，并相向頂推至中塔合龍。”韓景磊解釋?zhuān)?ldquo;頂推合龍時(shí)最多104臺千斤頂同時(shí)工作，相當于104條‘腿’支撐著(zhù)4萬(wàn)多噸的‘軀干’協(xié)同移動(dòng)，難度可想而知。我們通過(guò)優(yōu)化同步程序、增加預頂受力、實(shí)現位移升降同步、增加每個(gè)動(dòng)作到位信號顯示與自動(dòng)判斷識別，實(shí)現了頂推過(guò)程的自動(dòng)化和無(wú)人化，且一個(gè)頂推循環(huán)周期由600秒減少到300秒左右，大大提高了施工的安全性和同步性。”
頂推作業(yè)時(shí)，濟南晝夜溫差能達到20℃之多，主橋鋼箱梁在晝夜溫差影響下熱脹冷縮的變化高達二十多厘米。“我們在合龍口位置鎖定鋼箱梁，借助臨時(shí)墩頂設置的縱向滑移裝置，克服了溫度應力影響下的大跨徑鋼箱梁伸縮這一難題，最終實(shí)現了毫米級的高精度合龍。”韓景磊說(shuō)。
導梁之上引鳥(niǎo)筑巢
鋼箱梁頂推采用智能無(wú)人步履式頂推系統，安全穩定，施工速度快，無(wú)噪音污染。黃河兩岸經(jīng)過(guò)多年綠化和景觀(guān)提升，有不少鳥(niǎo)類(lèi)在此棲息。
據現場(chǎng)施工負責人講述，在頂推過(guò)程中，他們發(fā)現鋼箱梁前探的導梁上竟然筑起了鳥(niǎo)窩，不時(shí)有鳥(niǎo)兒在上面喂食，要知道，主橋鋼箱梁總重4.7萬(wàn)噸，節段最大重量約380噸，單邊頂推距離670米，如此龐然大物在前進(jìn)過(guò)程中，鳥(niǎo)兒竟然絲毫沒(méi)有察覺(jué)。
“這說(shuō)明整個(gè)頂推過(guò)程非常平穩和平順，噪音污染比較小。在頂推的過(guò)程中，我們在橫橋方向，誤差必須控制在兩公分以?xún)??？v橋向在同一個(gè)水平面上，基本上不會(huì )有高差的區別。所以小鳥(niǎo)才能在我們的鋼箱梁上安穩地筑一個(gè)家。”吳在雄說(shuō)。
據了解，鳳凰黃河大橋按照雙向八車(chē)道一級公路標準建設，兼顧城市主干道功能，設計時(shí)速60公里每小時(shí)。大橋目前已完成主橋合龍、三塔封頂和主纜架設等關(guān)鍵節點(diǎn)，今年年內將實(shí)現通車(chē)。
大橋建成后，將直接聯(lián)系南岸新東站與北岸崔寨地區中心，完善區域規劃路網(wǎng)、提高路網(wǎng)運輸能力、改善區域交通出行環(huán)境，推動(dòng)區域經(jīng)濟社會(huì )快速發(fā)展，滿(mǎn)足交通量快速增長(cháng)，提高運輸效益，為濟南市的快速協(xié)調發(fā)展提供便捷、舒適、安全的交通運輸環(huán)境，有力地促進(jìn)濟南市社會(huì )經(jīng)濟的可持續發(fā)展，具有良好的社會(huì )效益。
該工程是濟南市北跨發(fā)展建設黃河新區的重要組成部分，也是實(shí)現濟南“攜河北跨”戰略的一項關(guān)鍵性工程。(屈興鋒 周璇)
