本刊記者喬珂然 通訊員陳應高楊?。ㄙF州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司)報道

貴州,地處中國大西南,山脈縱橫、溝壑密布,山地面積占比達90%以上,舊時有“地無三里平”的俗諺。上千萬少數民族人口世代居住在這黔中大地林木繁茂的群山之中,綿延不絕的山巒有如一道道密不透風的圍墻,千百年來阻礙著當地人與外界的交流。在位于貴州南部的槽渡河峽谷,人們用自己的方式打通了自然壁壘——作為貴州南部高速公路網的控制性工程,平塘大橋是黔南地區打開山門、突破地形阻隔、互通經貿、交融文化的開山力作。
平塘大橋位于貴州省平塘至羅甸高速公路中段,橫跨槽渡河峽谷, 主橋為(249.5+2×550+249.5)米三塔雙索面鋼混組合梁斜拉橋,橋梁全長2135 米。平塘大橋為山區最大跨徑三塔斜拉橋,其塔高332 米的中塔創下了“最高混凝土橋塔”的世界記錄,被譽為“最高、最美”橋塔。大橋于2016年4 月29 日開工建設,歷經建設者們1300 多個日夜的不懈奮斗,于2019 年歲末正式建成通車投入運營。
平塘大橋項目建成后引起國際社會高度關注,一舉奪得2021 年度菲迪克全球工程項目“杰出獎”, 這是繼2021 年4月榮獲第38 屆國際橋梁大會(IBC)“古斯塔夫·林德撒爾”獎之后,于當年斬獲的又一項國際大獎。
平塘大橋所要“征服”的,是橫跨寬約1600 米、高差近600 米的槽渡河峽谷,其工程規模巨大,橋面標高是控制橋梁規模的最主要因素。由于兩岸接線臺地地形較為平緩且標高大致相當,若壓低橋面標高減小橋梁規模,則兩岸接線隧道規模將急劇增加,從而引起全線工程造價大幅上升,因此平塘大橋的橋面標高最終采用了與兩岸接線臺地基本相當的高橋位方案。設計師充分利用山谷中部的高地,將橋型方案布置為主跨2×550米的三塔斜拉橋,與主跨1300米懸索橋方案相比造價節省約1億元。更為重要的是,三塔斜拉橋方案還避免了懸索橋兩岸錨碇開挖對周圍生態環境的破壞,充分體現橋梁工程師環境友好型的設計理念。
橋位處自然風光秀美,槽渡河蜿蜒穿越山川田野,沿河村落星羅棋布。與美景遙相呼應,“多彩貴州”人文風貌也在平塘大橋外立面設計中得到了充分展現。設計師在設計橋塔時,受當地布依族、苗族等少數民族文化啟發,將其特有的服飾、舞蹈等元素融入了橋塔造型,使其總體形象彰顯個性特征,注重視覺效果,力求讓橋塔造型、體量、色彩等與槽渡河峽谷自然環境協調統一。結合橋塔結構的受力需求,大橋最終選定了空間“裙擺”形橋塔造型及其配色方案,塔、梁、索相互結合后形成的橋梁整體造型極具動感,宛如三位載歌載舞的少數民族少女,唱響《我在貴州等你》的迎賓詞。
大型工程的柔美意象,離不開鋼筋鐵骨的強力支撐。平塘大橋采用三塔雙索面鋼混組合梁斜拉橋的設計,三座“裙擺”形橋塔——高度分別為320 米,332 米,298 米——依山勢分布于峽谷之間?;谒魉偠忍嵘男枰?,大橋將常規板式橋塔的彎曲受力轉換成空間巨型桁架的軸向受力結構,同時為了協調匹配三塔斜拉橋的全橋體系剛度,中塔采用了與邊塔不同的細部構造:中塔塔柱的順橋向間距為20 米,寬5 米,壁厚1.5 米;邊塔塔柱的順橋向間距為15 米,寬4.8 米,壁厚1.2 米。而大橋斜拉索為空間雙索面、扇形密索體系布置,每個索塔單側布置22 對斜拉索,均采用低松弛鍍鋅鋁合金高強平行鋼絲拉索。塔、梁、索在工程建設中緊密結合,共同串聯成一座兼具力量與美感的世界級橋梁。
天然河砂一直是合成大型橋梁混凝土所廣泛采用的基本建筑材料,但過度采砂會導致河床受損,進而影響到水中動植物的生存環境,造成難以修復的生態環境破壞。平塘大橋共有三座連續變截面空間“裙擺”形橋塔,這些平均高度達300 米以上的擎天巨柱無疑需要大量混凝土澆筑,如何實現建筑材料因地制宜、就地取材,如何以綠色方案減少對河流生態的危害,是擺在建設者面前一道必須破解的難題。
在進行專門研究、開展大量混凝土成分配合比試驗的基礎上,平塘大橋的混凝土建筑材料最終獨辟蹊徑,大量利用了主線路基開挖的砂石料進行機械加工,擺脫了對天然河砂的依賴,在滿足工程建設需求的同時,解決了路基棄渣污染環境的問題,更避免了河砂開采對當地河流生態環境的不良擾動。索塔混凝土施工中,通過制備高質量機制砂、優選高效減水劑、合理控制粉煤灰摻量、根據索塔不同施工高度不斷優化混凝土配合比,最終成功將C50 機制砂混凝土一次泵送至塔頂,其垂直泵送高度達到340 米!
采用創新方式灌筑的平塘大橋索塔如翩翩裙擺,其曲線復雜、截面尺寸及構造連續變化,施工中通過調整每一節段模板側邊,使其與設計構造吻合、匹配,確保了索塔施工質量,使索塔以完美的造型守護好當地青山綠水。
世人常說“逢山開路,遇水搭橋”,然而在黔南山區實踐此語絕非易事。鑒于橋位處運輸條件困難,施工場地狹窄陡峭,為保護生態、減少占地,并有效提高施工效率和安全性,橋梁工程師創新性地提出了將塔區橋面作為鋼梁拼裝場,充分應用自主研發的多功能新型橋面吊機裝備,施展了為建造山區斜拉橋量身打造的“鋼梁整節縱移轉體懸拼施工”工藝。該成套技術為世界橋梁建設史上的首創,其具體流程為:先在塔區橋面處拼裝鋼梁單元件形成節段梁,再由運梁平車運輸至新型橋面吊機的工作區域,最后由吊機提升節段梁,完成鋼梁整節段的縱移-轉體-懸拼安裝。之后,多功能新型橋面吊機前移至下一節段,采用相同方法完成下一梁段安裝。
上述技術有效保障了梁段架設的整體性,并大幅減小了橋下施工占地,最大程度地保護了橋區生態環境。與此同時,鋼梁的高空懸臂拼裝作業壓力也大幅緩解,有效提升了施工安全性,極大提高了拼裝效率和質量,因而非常適合山區斜拉橋上部結構鋼混組合梁、鋼桁梁的安裝。
“鋼梁整節段縱移-轉體-懸拼安裝成套技術”開創了山區橋梁工業化建造的新局面,已成功推廣應用于貴州云霧大橋(主跨480 米斜拉橋)、四川江安長江二橋(主跨2×400 米三塔斜拉橋)等多個項目中,推廣應用前景廣闊,具有顯著的社會經濟效益和生態環保效益。

近年來,交旅融合業已成為交通基建的新環節、新思路。平塘大橋項目在設計過程中積極引入交旅融合理念,將大橋與橋頭服務區設計統籌結合起來,配套建設了中國首個山區交旅融合高速公路旅游服務區——“天空之橋”服務區,該服務區距離平塘大橋1.3 公里,設交互通道與大橋相連,是欣賞平塘大橋和槽渡河峽谷風光的絕佳地點。
服務區主要由綜合樓、懸崖酒店(服務樓)、房車露營地、兒童樂園、停車場等部分構成,以藍、白兩色為主,以暢游星空為主題。其中,白色基調的綜合樓分上下兩層,整體造型契合時空輪的理念,采用鏤空處理,落地弧形玻璃通透明亮,兩側由空中廊道相互連接。在木質結構的大橋觀景臺上,平塘大橋一覽無遺,亞熱帶季風攜來的水汽氤氳于山谷間,云霧繚繞的氛圍,有如銀河九天牛郎織女相會于天橋,近在咫尺,觸手可及。更有依山而建的星云懸崖酒店,其陶土肌理的外墻,與當地非物質文化遺產牙舟陶一脈相承。半山腰上建有觀星臺,臺上架設天文望遠鏡,亦可滿足游人觀星攬月的念想。除此之外,“天空之橋”服務區還開設了橋梁科普館、牙舟陶體驗區、農產品直營店等“交旅融合”全新業態。

“天空之橋”服務區依托平塘大橋與槽渡河峽谷風光,將出行、觀光、旅游、住宿等多種功能緊密結合,達成了人、橋梁與自然環境的完美融合。自2020 年9 月投入使用以來,服務區已接待游學團隊4000 余人,國內外游客50 萬人次,已成為貴州自駕游網紅景點。值得一提的是,“天空之橋”服務區在給過往旅客提供高質量通行服務的同時,也為當地創造了數百個就業崗位,促進了少數民族地區的經濟社會發展。
為結合交旅融合的新需要,平塘大橋的設計指標也做出了相應的改進與加強。大橋主梁采用工型截面鋼混組合梁,由鋼主梁、鋼橫梁和混凝土橋面板組成,主梁頂面檢修道寬度設為2米。橋面全寬30.2 米,斜拉索橫橋向間距25.7 米, 工字型邊主梁高2.92 米,標準長度12 米。預制混凝土橋面板標準厚度28厘米,在鋼主梁頂面區域加厚至40 厘米。一橋一驛,相得益彰,共同打造出一幅交旅融合的創新圖景。
如今,大橋兩岸通行時間從原來的50 分鐘縮短至2 分鐘,落后的交通條件不再是限制平塘縣區域經濟發展的瓶頸。作為全國第一個“橋旅融合,農旅一體化”示范點,平塘大橋及其服務區投入使用以來,通達城鄉物流、廣納四方賓客,解決了貧困地區農產品外運不便的老大難問題,對加快當地脫貧摘帽、促進鄉村振興發揮了重要作用。
凝聚創新基因的平塘大橋,從設計規劃到現場施工,從橋梁美學到建材選擇,從工業化建造到打造交旅融合,每一步都踐行著工程建設者的低碳環保理念,每個環節都努力契合工程項目與當地自然、人文和諧共存的宗旨,堪稱世界峽谷橋梁建設的典范之作。隨著我國大型特色橋梁建設水平的不斷進步,更多像平塘大橋這樣的優質工程,將在昔日交通閉塞的黔貴山區鋪就“萬里高速平原”,共同見證更多屬于新時代的中國奇跡。