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速350公里最大主跨的無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(以下簡稱南玉鐵路)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。陽光照在橋面上，光影綽約。
由廣西交通投資集團主導(dǎo)建設(shè)的南玉鐵路，是廣西首條全額投資建設(shè)，設(shè)計時速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工程。
全長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)計時速350公里最大主跨的無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。”廣西鐵路投資集團黨委書記、董事長陳華梁告訴記者，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”的又一次成功實踐，中國飛速進(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)項目總工程師翁建棟打開大橋施工的影像記錄，向記者介紹起來。
大橋主墩承臺長30.6米、寬23.2米、高6米，面積約一個標(biāo)準(zhǔn)籃球場大。每個承臺下各有20根樁基，樁徑2.8米，長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程，仍記憶猶新。
2020年新年剛過，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，有一次樁基灌注后，并沒有發(fā)現(xiàn)異常。第二天，施工人員到現(xiàn)場一看，樁孔內(nèi)的混凝土全“跑”了，沒入深不可測的溶洞里。
最終，施工方采取對孔內(nèi)拋填片石、加黃泥、灌低標(biāo)號混凝土，用鋼護筒穿過溶洞等措施，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，需要對巖石進(jìn)行水下爆破，開挖至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，還可能因為滲水問題存在施工安全隱患。
怎么辦？
研究團隊大膽提出“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卷之中。
記者注意到，主墩筑島上，護坡被排列整齊的綠色膜袋所覆蓋。
“這是主墩施工的另一項技術(shù)突破。”中鐵廣州工程局南玉鐵路5—2標(biāo)項目負(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——
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個鋼混結(jié)合段，28個標(biāo)準(zhǔn)段，1個合龍段。
“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，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面對面“坐”在橋面中間，像兩個“鋼鐵俠”，隨時待命。
“橋面吊機裝配有智能操作系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、安全警報系統(tǒng)、自走形系統(tǒng)等，可對吊裝過程進(jìn)行全方位掌控。”羅陽明介紹。
“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)，兩座橋面吊機協(xié)同將合龍梁穩(wěn)穩(wěn)落在導(dǎo)梁上，實現(xiàn)毫米級合龍，大橋在郁江上方順利“牽手”。
焊接鋼梁縫時，火花四濺，現(xiàn)場歡呼雀躍。
“大橋施工人員來自全國各地，大橋開工建設(shè)以來的艱辛和壓力，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，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)計院有限公司橋隧院副總工程師歐陽輝來手指的方向，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64對，每一對索強勁有力地拉著一節(jié)箱梁。
當(dāng)聽聞國內(nèi)有斜拉橋出現(xiàn)高強螺栓斷裂脫落，導(dǎo)致大橋暫停運營的新聞后，歐陽輝來坐不住了，立即帶領(lǐng)團隊行動起來，尋找萬全之策。
一開始，歐陽輝來想用國外的一種號稱“永不松動”的螺栓。但這種螺栓價格高，一旦采用，在后期運維上還可能會遭遇“卡脖子”問題。
為此，他多方尋覓，終于發(fā)現(xiàn)國內(nèi)有廠家生產(chǎn)一種防松動、防脫落、高密封防水性能的高強螺栓環(huán)槽鉚釘新構(gòu)件。
“高強螺栓環(huán)槽鉚釘在鉚接過程中，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，解決了高強螺栓長期工作下易斷裂脫落的技術(shù)難題。”歐陽輝來言語中透著使用國產(chǎn)零部件的自豪，這也是國內(nèi)首次在高速鐵路斜拉橋中使用高強螺栓環(huán)槽鉚釘。
無砟軌道平順線形，導(dǎo)流板抑制渦振——
列車全速平穩(wěn)駛過大橋
“349、350、351……385km/h”駕駛員推動操縱桿，列車提速，駕駛艙屏幕上的數(shù)值不斷變化，最終定在每小時385公里的最高實驗?zāi)繕?biāo)速度值上。
2024年10月18日上午，高速綜合檢測列車“黃醫(yī)生”從南寧東站出發(fā)開往玉林北站，跑出了滿分成績。
當(dāng)記者問起列車通過百合郁江特大橋時的行駛狀態(tài)，羅陽明坦言：“列車駛過大橋也就7秒鐘左右，完全沒有感覺。”
沒感覺就是最好的感覺！
百合郁江特大橋采用無砟軌道技術(shù)，是列車能全速通過大橋的關(guān)鍵。
高鐵軌道分為“有砟”和“無砟”軌道兩種形式。相比之下，無砟軌道的平整度更高、穩(wěn)定性更強，列車通過無砟軌道“如履平地”；而列車通過有砟軌道時，道砟容易被吸起擊打列車底盤，造成安全風(fēng)險，因此，高鐵通過有砟軌道曾一度以時速250公里為界限。
但無砟軌道對施工工藝要求極高，對變形控制要求尤其苛刻。以往，受技術(shù)限制，國內(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)計要滿足一級航道的通航要求，南玉鐵路全線須保持350公里的時速。面對巨大挑戰(zhàn)，設(shè)計單位進(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。列車通過大橋時，豎立的硬幣都不會倒。”中鐵廣州工程局南玉鐵路5—2標(biāo)項目實驗室主任張國慶笑著說。
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)致振動卻可能成為隱藏的危機。實施風(fēng)洞實驗測試是特大橋抗風(fēng)性能檢測的重要一環(huán)。
“之前，鐵路斜拉橋跨度很少有超過300米的，知道為什么嗎？”羅陽明向記者解釋，跨度越大，風(fēng)致振動影響就越大。
2020年，廣東虎門大橋“跳舞”的新聞上了熱搜，羅陽明心里“咯噔”了一下。
當(dāng)時，虎門大橋正在維修，橋兩側(cè)擺滿了注滿水的水馬，改變了鋼箱梁的氣動外形。在低風(fēng)速的情況下，產(chǎn)生的渦振帶動橋梁產(chǎn)生共振，虎門大橋這才發(fā)生晃動現(xiàn)象。
“百合郁江特大橋?qū)儆诖罂缍刃崩瓨?，是風(fēng)致振動的敏感結(jié)構(gòu)，中跨基本為鋼箱梁，阻尼低，易出現(xiàn)風(fēng)致振動現(xiàn)象。為此我們開展了風(fēng)洞實驗測試。”羅陽明感觸頗深。
通過采用1∶50的全橋模型進(jìn)行風(fēng)洞模擬，建設(shè)團隊對橋梁的線形調(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。這樣，無論在低風(fēng)速還是高風(fēng)速情況下，大橋都不會產(chǎn)生渦振。
一系列的技術(shù)攻關(guān)，換來風(fēng)馳電掣般的舒適體驗。
“南玉鐵路通車在即，屆時，全區(qū)14個設(shè)區(qū)市均實現(xiàn)開通高鐵。廣西將成為西部地區(qū)首個市市通高鐵的省份。”陳華梁表示，這將為廣西經(jīng)濟發(fā)展注入“強心劑”，加快推動北部灣經(jīng)濟區(qū)和粵港澳大灣區(qū)“兩灣聯(lián)動”。
采訪結(jié)束，太陽西斜。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)新時代的動人樂章。□ 駱 怡 吳麗萍
