记者 矫 阳 王延斌 通讯员 闫娜

  山东省济南市平阴县与聊城东阿县隔黄河相望。

  在平阴县与东阿县下游2000米处,一座钢桁梁公铁两用桥展露新姿。这座桥是在建聊泰铁路黄河公铁桥,全长3.37公里,其中跨越黄河段782.4米。

  “聊泰铁路黄河公铁桥是国内最大跨径钢桁梁公铁两用桥,也是目前黄河上施工结构形式最复杂的公铁桥之一。”中铁一局聊泰铁路黄河公铁桥项目经理王晓勇说。

  近日,聊泰铁路黄河公铁桥工程收尾工作正在紧张进行中。

  在“千层蛋糕”里捅“马蜂窝”

  聊泰铁路黄河公铁桥设计复杂。整个桥体由钢桁梁、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,是目前黄河上施工结构形式最复杂的公铁两用桥之一。

  据设计人员介绍,聊泰铁路黄河公铁桥设计有多项创新。钢桁梁采用斜桁架设计,增强了主梁的横向刚度,以满足列车行驶条件;采用带内力安装腹杆的方式,可大幅缩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。为尽力减少桥梁自身用钢量,设计还采用栓焊结合施工方式,增加了钢梁的稳定性。最终,全桥设计用钢量为1.4万吨。

  东阿县与平阴县,地面标高低于黄河。为满足后期通航要求及连接既有105国道,钢桁梁桥设计呈缓缓的“人”字形坡度。

  聊泰黄河公铁桥桥梁施工所在管段,岩溶发育十分活跃。地质勘探报告显示,施工区域河床土质层种类繁多,有粉砂层、粉质黏土层、黏土层以及岩石层等。“这样的地层犹如千层蛋糕,而桩基施工区域内的溶腔分布,更似镶嵌在千层蛋糕中的马蜂窝。”中铁一局聊泰黄河公铁桥项目总工程师刘军说。

  在这样的地质条件下进行桩基施工,如同在千层蛋糕里捅马蜂窝,还要保证千层蛋糕不变形。

  施工难度再大,也要保证施工质量和黄河河床安全。

  2号墩位正处在一个高11米,分布范围达300多平方米的溶腔上部。若施工过程处理不慎,将导致大的透水事故,引起黄河河床塌陷、栈桥平台垮塌等安全事故。

  “对此,我们制定了特殊工艺流程,先注浆后钻孔,保证岩溶中的桩基安全施工。”刘军说。

  同时,项目技术小组还进行了创新,改普通单层护筒施工为双层护筒施工。

  “外层护筒为导向护筒,在黄河高流速下,可使引孔工序完成一次成孔,护筒下放效率较原工艺提高50%;内层护筒则保证在桩基施工过程中,外层泥沙倒灌进入溶腔。”王晓勇说。

  据介绍,双层护筒工法属于国内领先技术,为同类型施工作业提供了宝贵经验,丰富了我国桥梁建设技术体系。

  18层楼高度精准“穿针引线”

  将重达1.4万吨、780米长的主桥钢桁梁架于黄河之上,绝非易事。

  “为减少钢桁梁架设施工对河道的干扰和破坏,我们采用了多点同步顶推技术。”刘军说。

  聊泰黄河公铁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。

  钢桁梁顶推架设桥梁是一项成熟的施工工艺,关键核心是做到各个环节的精准同步。

  聊泰黄河公铁桥主桥钢桁梁共由21540个构件、303720颗高强螺栓、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,该地风力风向并不稳定。在这样的环境下进行钢桁梁拼装,相当于在18层楼的高度上“穿针引线”。

  为做到“安全、环保、高效”施工,建设者采用了智能、仿真等多项先进技术。

  项目技术团队结合测量数据、综合考虑横纵向风力,预先在地面进行模拟拼装,将高空作业危险降到最低。项目技术团队还将钢桁梁顶推操作由人工操作转换成了智能操作。“我们选用的智能控制系统和顶升系统,可同时控制30多台千斤顶同步运行。指挥人员通过电脑、WiFi即可远程控制。系统可记录顶推过程中的每一个施工循环参数,并与设计、监控参数进行综合分析判定,让指挥人员做到每道工序心中有数。此外,项目技术团队还建立了监控预警信息系统,对钢梁变形应变数据进行实时监控。当出现超标及异常数据时,系统会及时报警,保证施工安全。”刘军说。

  避免废水、废渣进入黄河

  聊泰铁路黄河公铁桥建设,还是一项绿色工程。技术团队首创的国家级工艺工法——“泥沙分离器+气举反循环清孔”方法,利用多种设备,对水、细砂、泥浆和钻渣进行分离和二次处理。为确保不让一滴废水、一颗废渣进入黄河,该项目的施工现场被护筒全程围了起来,所有注浆、打桩工作或工序都在该护筒内进行,从而避免护筒内泥浆与河水串通。而水下施工中产生的混杂着泥沙的水被抽取、分离,泥浆重新进入桩孔重复利用,分离出的干钻渣由运渣车运至弃土场。

  在水面之上,项目技术团队在施工现场设置了自动洗车装置、沉淀池等设施。拌和站、预制场产生的碱性废料采用间歇式自然沉淀的方式,被加入适量的酸调节pH值,再进行中和沉淀处理,处理后的水可循环利用。而使用的燃油设备在取得环保施用编号之后,工作人员可用其在施工场地设置隔油池,及时收集所有含油污水,将含油污水进行隔油处理后再将其引入蒸发池,并将收集到的废油回收处理。

  聊泰铁路黄河公铁桥及公路接线工程横跨黄河,连接聊城市东阿县及济南市平阴县。工程建成后,将成为鲁西北地区向南纵向联系的重要通道,为黄河两岸人民出行提供便利。