沿江施技 橋跨金沙

文/圖 四川沿江宜金高速公路有限公司 黃紅亞 布赫 李強 G4216線屏山新市至金陽段高速公路ZX2項目部 李寶清 陳旭 本刊特約記者 唐浩

G4216屏山新市至攀枝花高速公路（以下簡稱“沿江高速”）屏山新市至金陽段起于屏山新市鎮(zhèn)，止于金陽蘆稿鎮(zhèn)，是目前四川高速公路建設中，地質環(huán)境最復雜、造價最高、施工難度最大的一條高速公路。在眾多控制性工程中，卡哈洛金沙江大橋無疑是工程體量和建設難度最大的工程之一。對此，施工項目部通過新工藝、新技術，采用實測數(shù)據(jù)與理論計算數(shù)據(jù)相結合等方法，制定相應方案，克服了混凝土體積大、結構物線性復雜等難題，優(yōu)質高效地完成了項目節(jié)點目標，保障了施工進度。

沿江高速宜賓新市至金陽段是《國家公路網規(guī)劃（2013年-2030年）》中G4216成都至麗江高速公路和《四川省高速公路網規(guī)劃（2014-2030）》中G4216沿江高速”改為“宜賓—雷波—金陽—寧南—攀枝花高速公路”的重要路段，于2020年9月開工建設，工期5年，預計2025年實現(xiàn)通車運營。該項目全長約174公里，橋隧比高達92%，因所處位置的特殊地質條件，是目前四川在建高速公路中，地質環(huán)境最復雜、造價最高、施工難度最大的一條高速公路。

作為項目中工程體量和建設難度最大的控制性工程之一，卡哈洛金沙江大橋(以下簡稱“大橋”)因其所跨河流而得名。工程駐地位置偏遠、生態(tài)環(huán)境脆弱、地質條件差，施工條件艱苦。由于大橋位于深山峽谷區(qū)，沿途溝壑縱橫、重巒疊嶂，既有道路安全防護設施不足，臨江、臨崖路段多，彎急、坡陡、路窄，通行條件極差、施工難度極大。

智能制造攻堅克難

施工過程中，項目部以智能化手段推進技術攻關。工程師利用BIM技術，將大橋主塔關鍵部位和結構復雜部位生成三維模型，將抽象的技術難題可視化，同時利用多個安裝在懸崖峭壁上的攝像頭，實時監(jiān)控各操作環(huán)節(jié)，以確保施工安全可控。項目部還利用信息化平臺，集成大數(shù)據(jù)管理進行數(shù)據(jù)推算，對原材料追本溯源，確保主塔建設質量。截至目前，大直徑樁基鋼筋籠安裝、高邊坡框架基礎錨塊基坑快速開挖、高陡邊坡防護施工、大噸位內傾式格構鋼管安裝等施工難點被一一攻克。

先進技術創(chuàng)造紀錄

建造在深山峽谷中的大橋為雙塔單跨度鋼混組合梁懸索橋，主跨達到1030米，在懸索橋歷史上開創(chuàng)了3項世界首次，即首次應用框架基礎作為永久結構參與懸索橋錨碇整體受力，首次應用鋼管-混凝土格構柱結構作為懸索橋索塔，首次應用鋼-混組合面板與鋼桁梁結合作為懸索橋橋道系。

據(jù)項目負責人袁文介紹，大橋左線長1825.7米，右線長1826.5米，兩座主塔分別坐落于四川省涼山彝族自治州雷波縣卡哈洛鄉(xiāng)寶山鎮(zhèn)和云南省昭通市黃華鎮(zhèn)境內。其中，四川岸主塔高175米，云南岸主塔高197米，是四川省在建同類型橋梁第一高塔。

大橋主塔為四肢鋼管混凝土格構空心柱結構，由四肢格構柱及柱間混凝土肋板形成單箱單室截面的塔身，以及兩道鋼-混凝土結構波形鋼腹板橫梁組成。主塔外形采用圓潤流暢的圓弧形，一方面能夠提升抗擊金沙江江面強風的能力，另一方面可使橋塔外觀線性更加優(yōu)美。

施工駐地溪洛渡庫岸地質以粉質黏土、堆積層碎石、高階地卵石為主，地質復雜多變，難以著力，因此需將40根直徑2.5米至3米、長65米至72米、重達53噸的鋼筋籠超深樁基打入地下幾十米的復雜地層。為解決“豆腐上插筷子”的難題，項目方還需對注漿加固周圍軟弱地層，以此形成群樁基礎，用于托舉寬大厚實的承臺與主塔荷載。

卡哈洛金沙江大橋效果圖

內外兼修提質增效

四川岸8號主塔承臺長29.5米、寬23.25米、高6米；云南岸9號主塔承臺長28.5米、寬21米、高6米，按施工圖紙需澆筑15412.5立方米混凝土，耗用鋼材2072.1噸。由于施工區(qū)域完全無覆蓋層，強風化泥質粉砂巖、碎石土地質情況復雜，承臺數(shù)量多，這給施工組織、安全管控增加了巨大難度。

按混凝土澆筑要求,如此大體積的超長超厚超寬混凝土只有連續(xù)性澆筑,才能保證大橋建設質量。同時,大體積混凝土在凝固過程中還會產生大量水化熱，由于這些水化熱聚集在承臺內部不易散發(fā),會產生巨大的溫度應力,如不采用有效降溫措施,會導致混凝土內部及表面產生裂縫,甚至是貫穿性裂縫,嚴重影響承臺混凝土的強度及性能。因此,連續(xù)澆筑、優(yōu)化混凝土配比、有效降溫等成為建設關鍵。

據(jù)了解，超大體積承臺分成兩次澆筑,每次澆筑高度為3米。8號主塔承臺分別于2021年11月15日、12月30日順利澆筑完成,連續(xù)不間斷用時分別為32小時、33小時,奠定了主塔施工基礎。為達到混凝土最為直接的物理降溫效果,項目部一方面優(yōu)化生產工藝,在保證混凝土強度及性能的前提下，選用低水化熱和凝結時間長的水泥品種,摻用可降低水化熱的外加劑,改善粗集料級配等方式;另一方面,對承臺內部進行水化熱仿真模擬計算,繪制出承臺內部溫度云圖,并由此制定承臺內部的“清剿”路線和點位，以更清晰直接地找到潛伏的水化熱。為做到萬無一失,項目方還采用了“智能溫控監(jiān)測系統(tǒng)”,實時監(jiān)測大體積混凝土的內外溫度,隨時采取“內降外保”控溫措施、以達到最佳澆筑和養(yǎng)護效果。

實時監(jiān)控精準定位

面對四川岸、云南岸主塔的摩天高度，如何讓橋塔鋼管精準定位安裝？如何讓橋塔保持圓潤流暢的線型？

“為解決新型鋼管格構柱索塔施工難題,項目部首先運用BIM、Revit等軟件三維建模，通過模型掌握索塔各個結構部位的空間尺寸，然后采用最高精度0.5級的徠卡TS60全站儀進行三維坐標法放樣，以此能將結構物精度控制在2毫米以內。”ZX2項目副總工程師李寶清介紹道。

由于大橋基礎區(qū)域兩岸呈“V”字形、地形坡度大（四川岸坡度達15°～25°),且處于山體滑坡群中,惡劣的地形地質條件與橋面凈空高的河谷橋梁特征造成大橋便道、護坡、樁基、基坑施工難度大、安全風險高。為確保橋塔線型圓潤流暢，四川岸8#塔柱主管共分15個節(jié)段，云南岸9#塔柱主管共分17個節(jié)段，采用分節(jié)段安裝的4根鋼管（根據(jù)受力需要不同區(qū)段采用不同的尺寸，從上到下采用φ1600*34mm、φ1700*36mm、φ1800*38mm、φ1800*40mm）與型鋼橫撐、斜撐形成骨架，骨架采用型鋼構件，與立柱鋼管間采用節(jié)點板拼接或焊接連接，橫橋向設置水平撐，縱橋向設置水平撐和交叉斜撐。由于橫橋向截面設計坡度5.53%、順橋向設計坡度1.69%，因此對精度要求極高。若遇上強烈江風天氣,則會進一步加大施工難度，不只如此，由于鋼管格構柱索塔對環(huán)境溫度、日照、風力變化等因素較為敏感,這也給每日施工造成了許多不確定性。

“當塔柱施工上升到幾十米高的時候,看似龐大的橋塔就會因為重力原因出現(xiàn)傾斜，上升到100多米時，傾斜幅度會更大。” 據(jù)項目負責人介紹,“要解決這一系列棘手難題，唯一的辦法就是通過檢測，并采用實測數(shù)據(jù)與理論計算相結合的方法制定出相應的控制、調整、施工方案，這一過程循環(huán)往復，直到施工全面完成。”

建設難題一個接一個，項目方憑借數(shù)字監(jiān)控、云服務、BIM等技術一一破解。隨著大橋主塔首節(jié)段鋼管格構柱混土澆筑的順利完成，為沿江高速如期實現(xiàn)全線通車奠定了基礎。通車后，沿江高速將結束四川省雷波縣卡哈洛鄉(xiāng)至云南省永善縣黃華鎮(zhèn)無高速公路的歷史，并形成內暢外聯(lián)、互聯(lián)互通的大交通網絡格局。沿江高速的建成對于貫徹落實長江經濟帶發(fā)展戰(zhàn)略,促進“川滇”兩省沿線旅游資源開發(fā)具有積極意義。