舜网-济南日报
2024-03-27 06:50:10
3月26日,建邦聊泰黄河公铁大桥正式通车。
九曲黄河从山东入海，济南平阴县与聊城东阿县隔河相望。在黄河艾山卡口下游2公里处，建邦聊泰黄河公铁大桥3月26日正式通车。这是国内最大跨径的平弦钢桁梁公铁两用桥，也是目前黄河上施工结构形式最复杂的公铁桥之一。
艾山卡口是黄河下游河道从宽变窄的分界点，人们形象地将卡口以上的河段称之为“大肚子”，而卡口以下的河段则被称为“窄肠子”，这里险滩密布、激流纵横，留下了“自古黄河不夜渡”的说法。秋分到霜降这段时间里，从上游奔腾而来的滔滔河水被禁锢在狭窄的河床内，好似被困住的蛟龙，形成不是壶口却胜似壶口的壮丽景观。
因此，在艾山卡口下游2公里处建设大桥的难度可想而知。面对技术难题、安全管理难题、防汛防洪压力，建设者们团结一心、脚踏实地、勇于创新，勇敢地将大桥“推着”跨过黄河。
修建一座新桥迫在眉睫
既然难度如此之大，那为什么要将桥建设于此呢?
1855年黄河改道之后，因为种种原因，也为了便于管理，以河为界限，重新形成了如今的聊城东阿和济南平阴。为了方便两岸群众贸易交流，1970年建成的平阴黄河公路大桥，成为联系东阿和平阴两县的重要交通设施。50多年过去了，随着交通运量和汽车荷载的日益增加，平阴黄河公路大桥已很难满足交通运输要求。
在哪里修建新桥?
设计单位结合实现京沪与京九两大铁路干线连接的建设方案，在桥位项目前期阶段对桥位方案开展了水土保持、通航论证、基本农田保护、防洪影响、地质灾害、环境影响评价等专题研究，经过综合考虑，结合黄河水利委员会防洪评价，同时得到东阿县、平阴县人民政府同意认可，桥位选址在艾山卡口下游2公里处。
由此，建邦聊泰黄河公铁大桥建设方案应运而生。该工程全长约3.367公里，其中跨越黄河段公铁两用大桥主桥全长782.4米。主桥建设用钢量达1.4万吨，相当于三分之一个“鸟巢”。钢桁梁顶推最大跨度180米，整座桥体由钢桁梁、现浇连续梁、先简支后连续小箱梁组合而成，分上下两层桥面，上层为公路桥面，宽24米，下层为铁路桥面，宽11.4米。桥梁结构形式复杂多样，是目前黄河上施工结构形式最复杂的公铁两用大桥之一。
施工结构形式为什么要这么复杂?
建邦聊泰黄河公铁大桥采用上下桥面板桁组合结构，可有效降低主桁高度，提升主梁刚度。钢桁梁采用斜桁架设计增强主梁横向刚度，以满足列车行驶条件;采用带内力安装腹杆的方式，可大幅减小主桁支点处弦杆弯矩，降低支点处弦杆应力水平。主桁架预拱度设置采用正弦曲线拟合法，相比传统抛物线拟合法可有效降低安装次内力，减小施工难度。为减少钢梁用钢量，采用栓焊结合，增加整个钢梁的稳定性。此外，东阿与平阴地面标高低于黄河，黄河因此成为“地上河”。为满足后期通航要求及连接既有105国道，钢桁梁设计为“人”字形坡度。
在“千层蛋糕”里捅“马蜂窝”
站在黄河岸边，看着滔滔黄河水奔腾而去，人们不禁感叹，在黄河河道中施工，不仅需要胆量还需要技术。
“每一步做实做细，每天脑子里像过电影片段一样将每道工序熟练掌握，没有办法就创造办法，办法总比困难多。”从事了22年施工技术管理工作的项目经理王晓勇在提到水中岩溶桩基施工时说。
为什么在黄河河道内岩溶桩基施工很困难?
建邦聊泰黄河公铁大桥桥梁施工位于黄河岩溶发育区域。管段内最复杂、最大的溶洞位于河道内的2号墩，溶腔高度达11米，分布范围有300多平方米，最大溶腔相当于一个篮球场，整体桥墩位于溶腔上部。如果溶洞处理过程中出现大的“透水”情况，将引起黄河河床塌陷、栈桥平台垮塌等安全事故，施工工期或无限期延后。
地质勘探报告显示，施工区域土质大致分布为粉砂层、粉质黏土层、黏土层、岩石层……
“河床地质就像‘千层蛋糕’，而施工区域溶腔分布仿佛镶嵌在‘千层蛋糕’中的‘马蜂窝’。”谈到施工地质情况时，项目部总工程师刘军说。
设计显示，水中桩基均为嵌岩桩，深入完整岩层2倍桩径。桩基施工就像在“千层蛋糕”里捅“马蜂窝”。
施工难度再大，也要保证施工质量和黄河河床安全。
项目部质量管理小组特别制定了先注浆后钻孔的工艺流程，来保证岩溶桩基的安全施工。同时，将普通单层护筒施工改进为双层护筒施工，外层护筒作为导向护筒，保证在黄河水高流速下，引孔工序一次成孔，护筒下放效率较原工艺提高50%。内层护筒保证在桩基施工过程中外层泥沙倒灌进入溶腔。该工法属于国内领先技术，为同类型施工提供了宝贵经验，丰富了我国桥梁建设技术体系。
前期水中桩基施工，采用旋挖钻机与冲击钻机配合冲击成孔。建设者在桩基施工过程中，遇到了冲击钻机施工卡锤故障问题，尝试运用常规处理方法，例如提锤冲顶法、水下爆破法等，但未达到满意效果，这也导致其他桩孔无法施工，施工一度处于停滞状态。对于黄河上的桩孔来说，每晚一天施工，就有一天的风险，黄河河道内不仅面临着地质复杂的问题，还有汛期的影响。汛期来临，水流变大无法施工，工期将得不到保障。
中铁一局建设者集思广益，针对冲击钻机的施工特点，结合现场地质条件，发明创造了一种小型冲击锤，通过利用实心圆柱形冲击锤对卡锤处周边的土体、碎石和沉渣进行冲击，从而解决卡锤问题。
从设计图纸到现场制作冲击锤，再到完全解决问题仅用时2天。
不让一滴废水流入黄河
水中桩基施工，因地质复杂，根据规范要求，嵌岩桩的清孔标准底部沉渣不大于5厘米。
桩基成孔后如何快速有效清孔，成了施工现场一大难题。
传统冲孔灌注桩施工需要进行两次清孔作业。第一次清孔在桩孔施工达到设计深度以后，利用原成孔机具进行清孔，其目的以替换泥浆为主，清除浮渣为辅，以泥浆性能基本达到要求为标准。第二次清孔是在浇灌桩身混凝土之前，利用灌浆导管进行，其目的以清除沉渣为主，替换泥浆为辅，以孔底沉渣厚度达到设计要求为标准。在岩溶发育的复杂地质环境中，传统清孔工艺施工时间长、效果差、影响施工工期。
中铁一局项目部QC小组通过多次全要素分析，形成国家级工艺工法《泥沙分离器+气举反循环清孔》，利用空压机的压缩空气，通过安装在导管内的风管送至桩孔内，高压空气与泥浆混合，在导管内形成一种密度小于泥浆的浆气混合物。浆气混合物因其比重小而上升，在导管内混合器底端形成负压。下层泥浆在负压作用下上升，与气体形成气浆混合物后继续上升。因为导管内断面积小于导管外壁与桩壁间的环状断面积，便形成了流速、流量极大的反循环，携带沉渣从导管内冲出。利用泥浆净化设备分离出泥浆和钻渣，泥浆重新进入桩孔重复利用。通过制作90立方米铁箱进行废渣沉淀分离，最终分离出的干钻渣由运渣车运至弃土场，避免一滴废水、一粒废渣进入黄河。
钢桁梁最大构件吊重62.5吨
中铁一局建设者是如何将重达三分之一“鸟巢”的780米主桥钢桁梁架于黄河之上的?
建设者选用“多点同步顶推”技术，减少钢桁梁架设施工对河道的干扰和破坏，尤其是减少施工对黄河防洪防汛的影响。
建邦聊泰黄河公铁大桥钢桁梁顶推最大跨度180米、单边顶推总长度781.2米、顶推总重量1.47万吨，顶推长度和重量处于同类桥梁前列。钢桁梁顶推架设作为一个成熟的施工工艺，关键核心就是做到各个环节的精准“同步”。
建邦聊泰黄河公铁大桥主桥钢桁梁共由21540个构件、11.22公里长的焊缝组成。其中钢桁梁最大构件吊重62.5吨，钢件安装高度50米，钢梁吊装区域位于黄河滩地，风力风向不稳定，钢桁梁拼装相当于在18层楼高度上“穿针引线”。
如何保证“穿针引线”一次到位?
建设者结合测量数据综合考虑横纵向风力，预先在地面进行拼装模拟，将高空作业风险降到最低。
为了精准控制钢桁梁各顶推点顶推速度同步，建设者将钢桁梁顶推由人工操作转换成智能操作，选用可同时控制30多台千斤顶同步运行的智能控制系统和顶升系统，由指挥人员通过电脑、W i-Fi远程控制，确保钢桁梁精准同步前移;顶推过程能记录每一个施工循环参数，与设计、监控参数进行综合分析判定，做到每道工序心中有数。建立监控预警信息系统，对钢梁变形应变数据实时监控，出现超标及异常数据及时报警，保证施工安全。
一条钢铁巨龙横跨黄河两岸，凝结着无数建设者攻坚克难、日夜坚守的智慧结晶。项目建成通车后，将缓解济南、聊城铁路枢纽压力，进一步提升山东省内铁路网络化的运能及运力，对于加强济南、聊城、泰安之间的交通沟通联系，助力高水平建设济南都市圈具有重要意义。
