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中交二公局第二工程有限公司贵黄高速公路第六经理部阳宝山特大桥主缆AS法施工内容简介
日期:2020-11-30      作者:尚永      来源:公路与铁道工程学院      点击数:

“天无三日晴,地无三尺平。”是人们对贵州天气、地貌最直观印象。贵黄六标项目地处黔中地区的贵定县北部山区,以布依族、苗族聚居为主,经济落后,交通不便。项目跨越独木河两岸,日常往来仅有一条临崖而修的低等级924县道,“独木桥”、“五道拐”即是对这条路的形象描述,经常发生事故和堵车。坡陡弯急,但又非常重要,是项目生产生活运输的“交通命脉”和“生命线”。

贵州又被形容为中国当代的“桥梁博物馆”,境内近年来修建了大量有影响力的大型桥梁,几乎涵盖了所有桥型。贵黄六标项目主要负责修建的阳宝山特大桥就是全线控制性工程,上部主缆架设施工系国内首次采用AS法施工工艺,技术难度大,系统集成高,精度要求严,已被中交集团、贵州省列为重点科研课题。

一、贵黄高速项目简介

贵(阳)至黄(平)高速公路是《贵州省高速公路网规划(加密规划)》的重要组成部分,为《贵州省交通运输“十三五”发展规划》省级重点实施项目,被评为贵州省2018PPP样板工程。项目建成后比贵瓮通道缩短39公里,比沪昆通道缩短60公里,是贵阳东出长三角经济区最便捷的高速通道。对完善全省高速公路网络,提升贵阳至长江三角洲、长株潭城市群通道运输能力具有重要意义。可有效改善黔南、黔东南等少数民族地区公路交通网络结构,推动沿线资源开发,为决战脱贫攻坚、决胜同步小康和奋力打造少数民族先行示范区提供强有力的支撑。

项目起于贵阳市南明区永乐乡,与尖小高速相接,经乌当区、黔南州龙里县、贵定县、福泉市和黔东南州黄平县,终点与余凯高速相接。项目主线全长120.606公里,概算批复总投资229.48亿元,设计时速100公里/小时,路基宽度33.5米,采用双向六车道高速公路标准建设。

项目采用PPP+EPC+股权合作”模式建设,股权结构为政府出资人持股40%(其中:贵州高速集团36.04%,黔南交建3.96%),社会资本方持股60%(其中:中交二公局22%(牵头方)、贵州高投21%、中交四公局16%、中交一公院1%)。

建设单位:贵州中交贵黄高速公路有限公司。

建设期36个月,运营期(含收费期)30年。

二、贵黄六标工程施工简介

贵黄六标项目起点桩号K38500,终点桩号K43074,线路总长4.574km,合同造价12.01亿元。主要施工内容为:石头寨特大桥、阳宝山特大桥、茅草坪大桥、杠高寨大桥(分离式桥梁)、1710m路基(K38500K38930K41170K42140K42360K42670)。项目于20179月开工建设,计划20206月完工。

阳宝山特大桥简介

阳宝山特大桥位于贵州省黔南州贵定县新巴镇和德新镇境内,大桥横跨独木河大峡谷,是贵黄高速控制性工程。

阳宝山特大桥为主跨650m单跨钢桁梁悬索桥,两岸索塔均采用由塔柱、横梁组成的门式框架结构,塔柱为普通钢筋混凝土结构,横梁为预应力混凝土结构。其中贵阳侧索塔高186.5m,由两个塔柱,三道横梁组成;黄平侧索塔高143m,由两个塔柱,两道横梁组成。索塔均采用矩形整体式承台+群桩基础,两岸塔柱承台平面尺寸均为20.2m×13m×6.5m,每个承台下设6Φ3.5m的挖孔灌注桩。

两岸锚碇均为重力式锚碇,以中风化基岩为基础持力层,主要结构由散索鞍支墩、锚体、前锚室、基础等几部分组成,采用预应力锚固体系连接主缆索股。阳宝山特大桥引桥由两部分组成,分别位于贵阳岸和黄平岸,均采用40m预应力混凝土T梁架设。

三、阳宝山特大桥总体内容

1.大桥的主跨径

650米。

阳宝山特大桥全长1112米,主跨为650米单跨钢桁梁悬索桥,主梁采用板桁结合结构形式。

2.大桥主塔的高度

贵阳侧主塔为186.5米,黄平侧主塔为143

3.桥面距峡谷的高度

392米。

大桥的桥面距独木河谷底垂直高度316米,塔顶距独木河谷底垂直高度392米。加上山区多雾,真是宛如穿越在云雾之中。

4.大桥桩基

两个索塔桩基直径均为3.5米,最深58米。

为保证主塔稳如山岳,主塔承台下面的桩基直径长达到有58米深,与整个岩体连接在一起。贵阳侧主塔下面有12根桩基,黄平侧主塔下面有12根桩基。

5.锚碇

贵阳侧锚碇重约15万吨,黄平侧锚碇重约13.75万吨。

6.主缆

总重量4619.94

主缆是整个大桥的生命线,全桥共2根主缆,总重量4619.94吨,主缆中心间距36.0m。其中1—10号通长索股由336根钢丝组成,11—36 号通长索股由320根钢丝组成,贵阳岸的两根背索均由192根钢丝组成。主缆所有钢丝均为直径5.35mm高强度镀锌钢丝。

主缆采用预制平行钢丝索股,主缆计算跨度为:170+650+210m,垂跨比为1/10

7.钢桁梁

每片重量约220t

阳宝山特大桥采用的是板桁结合体系的钢桁架梁,钢桁梁宽36m钢桁梁由杆件组成,链接杆件的螺栓共有81多万个。杆件拼装成6.4米高11.6米长的钢桁梁节段,逐个节段吊到距河面的高度300多米。由57个节段组成,标准梁段长度11.6m,重量约250t

8.缆索吊

跨径650米,吊重280吨。

大桥钢桁梁将采用缆索吊进行逐块安装。缆索吊跨径650米,吊重可达到280吨。缆索吊控制系统采用公司自主研发、目前世界上最先进的智能化集成控制及远程监控系统。智能化集成控制系统是在每台卷扬机钢丝绳出绳位置安装传感器,利用计算机网络技术和数据仿真技术在主控制台显示屏幕上实时显示缆索吊跑车的位置、吊钩高度以及每台卷扬机钢丝绳的张力、出绳长度和速度等数据信息。通过显示屏幕上按钮,实现各台卷扬机的联动控制或单台控制。通过集成控制和视频监控系统,确保缆索吊和卷扬机的同步性、可控性,提高施工效率和精度,有效保证施工安全。

四、建设重难点

1.技术重难点

1)锚碇开挖

阳宝山特大桥两岸主塔、锚碇基坑开挖量大,特别是贵阳侧主塔、锚碇基坑开挖量非常大,锚碇开挖方量约50万立方,开挖深度最大的锚碇基坑深达114m,且纵坡为顺向坡,主塔基坑开挖形成较高的基坑边坡,基坑防护是施工重点。

2)主缆AS”法架设

大桥上部主缆架设国内首次采用AS”法工艺,仅有国外同行相关资料可供借鉴,施工过程中不确定因素较多,需要尽量做足施工准备工作。

3)钢桁梁安装

受山区施工场地限制,大桥钢桁梁运输、拼装困难,且大桥两岸塔前均无钢桁梁起吊场地,钢桁梁安装施工难度大。经反复论证,钢桁梁拼装场地选定在距离黄平侧塔200米外的一处场地,通过现场拼装平移至塔下来起吊,从单侧组织吊装。

2.施工面临的困难

1生态保护

20115月,习近平总书记在贵定调研生态保护工作时,强调“绿水青山就是金山银山”的绿色发展理念。贵黄项目正好处在甘溪国家森林公园范围内,区内森林覆盖率高,环境优美,项目生态环境保护责任重大。

贵黄项目坚持绿色发展理念,制定了完善的环境保护与水土保持体系、制度、方案及办法,依法完善林业、用地、环保手续,严格按照设计规范科学组织施工,最大限度减少对植被的破坏,并根据施工情况及时进行防护、覆绿、恢复工作,用实际行动践行可持续发展战略。

2)施工条件

本项目属于投资项目,又地处大山深处,地势险要,高低起伏,两岸往来非常不便,开车单趟绕行就需要一个半小时。基础设施也很差,水、电、路、通讯、驻地、施工场站等均需自己解决。项目20179月进场,从征地开始,然后修建施工便道、场站,接通水、电、通讯,前后用时4个多月,仅修建施工便道就超过了10公里,付出代价很大。

3)施工管理

本项目战线长,条件差,施工内容多,技术难度大,又要跨独木河两岸实施,且两岸工程量相当,所以对施工组织、资源调配、日常管理都带来很大挑战。

项目先后在2017年和2019年进行了两次全面策划,根据实施中的主客观因素变化进行了科学分析,制定了切实可行的实施方案;日常工作中充分利用网络信息化资源,梳理工作流程,细化工作责任,加强沟通交流,有效推动了施工生产。

3.AS法施工组织

阳宝山特大桥主缆AS法施工是本项目最重要的技术创新工作。

1)悬索桥主缆架设主要工艺对比介绍。

现代悬索桥均采用高强钢丝主缆。高强钢丝主缆,根据其不同法架设方式,可分为预制平行索股法(Prefabricated Parallel Wire Strands,简称PPWS法)和空中纺丝法(Air Spinning Method,简称AS法)两种。

PPWS法是将若干根钢丝组合成具有正六边形截面的平行钢丝束,用纤维强力带包扎定型,形成平行钢丝索股,两端安装锚头,然后打盘上卷运输到施工现场,经现场架设后形成主缆。通俗讲就是把索股在工厂提前制造,运输到现场直接架设,减少了各工序的相互干扰和气候影响,制作质量能得到更好的控制。

AS法则是利用牵引系统纺丝轮在空中牵拉钢丝,多次反复,当钢丝达到一定数量时,对钢丝进行梳理、调整后捆扎,形成平行钢丝索股。通俗讲就是利用牵引机械往复拽拉平行高强镀锌钢丝,在现场制作平行钢丝索股的主缆架设。该工艺对隧道锚、岩锚等要求锚面较小的特殊环境适应性强,可以广泛运用到山区运输条件差、超大跨径(主跨2500m以上)的悬索桥建设。

我国之前一直没有使用过该工艺,所以也没有掌握该项技术,而AS法是国外悬索桥主缆施工的主流技术。所以研究掌握该项技术,可以补充和完善我国主缆施工工法,填补国内技术空白,还可以制定我国主缆AS法技术标准,推动行业技术进步,开拓海外市场,具有显著的市场应用前景和重大现实意义。

2)保障设备

阳宝山特大桥主缆AS法架设,根据功能划分,整套系统主要包括:钢丝回倒系统、纺丝地面系统、牵引系统。

钢丝回倒系统,是整套AS系统的基础,其功能是将标准的5.35mm钢丝通过压接设备连成一整根钢丝,通过张紧装置使钢丝带上张力后盘到工字轮上,为后续纺丝做准备工作,主要包括放丝盘、放丝盘支撑轮、张紧装置、测力测速装置、收线机。

纺丝地面系统,也就布置在AS法场地内用于现场纺丝的系统,主要包括放线机、平衡塔、转向轮及钢丝压接设备。

纺丝牵引系统,顾名思义就是现场纺丝用于牵引的一整套系统,主要包括牵引卷扬机、ɸ32牵引索、纺线轮、及各导向托压索轮。

AS法施工整套设备都是专用设备,全部是国内自主研发制造,并通过了出场检测,满足设计要求。同时技术人员常驻工地,现场指导操作。

3)施工组织

由于是全新技术工艺,项目非常重视施工组织,重点加强培训学习、现场组织两个方面工作。

培训学习方面,提早深入了解学习国外资料,聘请韩国人员提供技术支持并开展技术交流,并结合我国悬索桥施工技术,系统开展全员培训,提前优化施工中可能出现的技术和质量问题方案。

现场组织方面,AS法相比PPWS法对人员需求更多,项目在两岸散索鞍、锚碇及主索鞍、中跨等关键位置都安排有现场技术员,每个点各配备4-6名施工人员,定人定岗,进行一对一纺丝培训及对讲机口令培训。设备组根据现场指令统一指挥纺丝系统,对设备操作人员进行一对一指挥。还成立了AS法专家小组,现场及时解决可能出现的问题和故障。

五、对当地社会经济发展的意义

贵黄项目所在的新巴镇和德新镇,一个以布依族为主,一个以苗族为主,都是经济非常落后的少数民族聚居区,脱贫攻坚任务艰巨。新巴镇历史上还是红军长征的路经之地,红军曾在19354月和19361月两次经过新巴镇,沿途留下了许多有价值的宣传标语和所用物件以及一些美丽的传奇故事,是一项无形的旅游资源。

1.交通方面

这条路建成通车以后,将极大地改善当地的交通条件,纳入贵阳一小时经济圈,彻底解决人流、物流、商流交通问题,对少数民族同胞的出行、求学、生产生活带来极大便利。

2.经济方面

项目所在地名优土特产众多,各具特色。烤叶种植已有五十多年的历史,是贵州省首种烤烟之县,素有“高原烟都”的美誉。云雾雪芽因生产于境内云雾山麓一带而得名,又因盛产于仰望苗族山寨又称“鸟王茶”。新巴有悠久的紫蒜种植历史和较深的文化底蕴,素有“红色老区”、“文化之乡”、“紫蒜之乡”等荣誉。通车后依托目前较为成熟的电商平台,将使当地特产走出大山,走出贵定,走出贵阳,有效带动村民脱贫致富。

3、旅游方面

贵定县旅游资源丰富,有甘溪国家级森林公园、音寨、阳宝山、落北河、金海雪山和大观园等旅游景点,这条路通车后,将给当地的旅游业带来更大的机遇和发展。因气候宜人、空气质量较高,这里将会因为通车带来更多的观光旅游的游客,促进当地旅游业的发展。

六、现阶段取得的一些成绩

多次组织国内知名桥梁专家、学者进行各项方案评审及审查,承参与贵州省地方标准的编写,承办中交二公局桥梁建设与发展总结研讨会暨阳宝山特大桥主缆AS法施工专项技术交流会,中交集团2020年技术交流会。

荣获贵黄高速2020年第二季度、第三季度综合考核第一名,荣获贵黄高速2020年上半年施工单位平安工地考核第一名;荣获中交二公局先进基层党组织;荣获中交二公局二公司优秀项目部;荣获贵州省交通建设工程质量监督局2019年度平安工地、品质工程及标准化施工示范合同段。

 


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