用户名:  密码:   刊号:ISSN1001-554X/CN11-1956/TU  
 
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再次走进天兴洲大桥——建筑机械杂志社
工程现场 作者:user 加入时间:2007/3/14 12:12:55 点击:4751 
 
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工程报道SITE REPORT
    再次走进天兴洲大桥
    贺彩宏
中国大桥史上的最新记录,由武汉天兴洲公铁两用长江大桥创造。目前正在建设中的天兴洲大桥打破了我国建桥史上的多个纪录,由此可以说是世界第一。
504m的跨度超过了当今世界公铁两用斜拉桥中跨度第一的丹麦厄勒海峡大桥(主跨490m);
铁路4线并行的设计震惊世界,成为目前世界上第一条4线铁路并行的桥梁;
设计荷载达2万t,是世界上荷载量最大的公铁两用桥;
客运专线设计速度200km/h,作为我国第一座铁路客运专线的大跨度斜拉桥,按250km/h作动力仿真设计。
……
早在2004年天兴洲大桥刚开工建设时,《建筑机械》记者就曾走进大桥工地作了深入报道。2006年11月,我们再次来到天兴洲大桥,为您近距离揭示这座标志性大桥闪耀光环下的背后故事。
再次来到武汉天兴洲大桥,虽然一切不同于2004年初次见到的景象,但全然没有陌生感,眼前的一切仍然是那么熟悉。抬眼望去,横架于长江上的天兴洲大桥已雏形初现。
武汉天兴洲大桥位于武汉市青山区至汉口谌家矶一线,武汉长江二桥下游9.5km处的天兴洲分汊河段上,正桥全长4657m,上层为公路,桥面宽27m,设6个机动车道;下层为铁路,设4条并行轨道。大桥由青山岸向汉口岸方向孔跨布置为15孔40.7m箱梁+1092m钢桁梁斜拉桥+62孔40.7m箱梁+268.4m混凝土连续箱梁+4孔40.7m箱梁。这一国家“十一五”重点建设项目,由湖北省和铁道部合作建设,工程总投资110.6亿元,接近前5座长江大桥投资额总和的2倍,工期为4年,计划于2008年8月竣工。 繁忙的建设景象绵延于长江两岸,除大桥2号和3号正桥桥墩及附近部分桥墩外,大桥的桥墩部分基本施工完毕,对此大桥的建设者们加班加点,功不可没。承建此次大桥任务的主要单位是中铁大桥局集团有限公司、中铁七局集团公司、中铁十二局集团公司和中港二航局,工程分为正桥和引桥两部分,其中正桥和北岸引桥是工程的重点标段。
正桥为公铁双层,长2842.1m,由中铁大桥局集团有限公司承建,斜拉桥主跨就位于正桥的2号和3号桥墩上。从正桥两端开始公铁分离,正桥以北的引桥,是由中铁十二局集团公司与中港二航局分别平行进行自正桥设计分界点至滠口站、谌家矶站的铁路和公路施工。中铁七局集团公司负责大桥北岸引桥TZQ-1标的铁路施工。在中铁十二局的施工现场,记者看到了在铁路桥梁施工中采用的移动模架技术,截止记者采访日期,中铁十二局已经完成了其中的7孔桥的施工。
天兴洲大桥是武汉第6座长江大桥,也是市区内继长江一桥以后兴建的又一座公铁两用长江大桥。一桥飞架南北,长江天堑变通途。一头是长江南部的新武汉火车站,一头是长江北部正在兴建的亚洲最大的铁路编组站——武汉北编组站。此桥的建成将会形成一南一北,客货两通的格局。

正桥
正桥概况
正桥作为天兴洲大桥的主体采用了独特的结构设计,长1092m双塔三索面钢桁梁斜拉桥。上层公路6车道,桥面宽27m; 下层铁路按4线设计,其中两线Ⅰ级干线,两线客运专线。主梁为板桁结合钢桁梁,N型桁架,3片主桁,桁宽30m,桁高15.2m,节间长度14m。主塔采用混凝土结构,倒Y型,承台以上高度188.5m。主塔两侧共有451根斜拉索,为最大截面直径7mm镀锌平行钢丝,最大索力约1250t。主塔基础均采用直径3.4m钻孔灌注桩,2号墩32根,3号墩40根,承台采用双壁钢吊箱围堰施工。首次采用3片主桁、3索面的新型结构形式; 公路桥面采用正交异性板或混凝土与钢桁结合体系,铁路桥面系采用混凝土与钢桁结合体系; 主塔上设有约束梁体纵向位移的大吨位液压阻尼装置。其中2号主塔墩基础首次采用巨型双壁钢吊箱围堰整体浮运锚墩预应力精确定位新工艺; 3号主塔墩基础采用巨型双壁钢吊箱围堰整体浮运重型锚碇定位施工工艺; 首次研制扭矩30tm动力钻机用于3.4m大直径钻孔桩施工。
此外,该桥的施工难度大,平面尺寸长70m×宽44m的巨型双壁钢吊箱围堰工厂整体制造横向下水浮运定位施工难度大,工艺要求高,居同类工程之首; 围堰平面定位精度在5cm内,钢护筒垂直度在1/500内; 3.4m大直径钻孔桩在软硬胶结不均砾岩中施工; 16000m3承台大体积混凝土施工与控制; 新型三主桁制造架设及新型板桁组合结构施工精度高、工艺要求严、施工难度大; 451根截面直径7mm、长271m镀锌平等钢丝斜拉索的制造与安装; 188.5m高主塔垂直度及斜拉索索道管空间定位施工控制; 自重2600t大吨位箱梁整体现浇施工。
解决施工难题
天兴洲大桥采用4线火车的设计,设计时速高达200km/h,高速状态下所产生的振动比较大。如何才能将火车行驶过程中产生的振动控制在乘客感觉舒适的范围之内呢?中铁大桥局天兴洲大桥五公司项目部佘巧宁总工程师向记者介绍道,“天兴洲大桥具有非常好的刚度,并通过采取一些技术来严格控制大桥纵向和横向的晃动幅度。大桥采用了STO抗纵向振动技术,肩挑斜拉索的190m高的2号和3号主塔墩采用长江桥梁史上直径最大的桩——直径3.4m,墩体在河下沉桩深度约80m。这个深度使得大桥和地下的岩层很好地结合起来。虽然桥的载荷巨大,但是完全不用担心大桥的振动,更不用担心地震问题。”
解决了这个问题,下一个问题接踵而来。直径3.4m超大直径桩用什么设备来施工呢?大口径的钻机、大型沉桩设备到哪里去找?据中铁大桥局集团五公司天兴洲大桥经理部张红心经理介绍,“国内目前的大型设备基本满足不了天兴洲大桥的施工要求,对此大桥局自行研制了KTY4000型钻机,从美国进口了APE400液压震动打桩锤,并自行研制了120t水上桅杆吊机来起吊45t重的液压锤。”
同时,大桥的建造还离不开架桥机,佘巧宁总工说,虽然现在我国海上的架桥机很多,但是由于南京长江大桥的净高低,将设备从海上运进内河是非常困难的,为此中铁大桥局正在自行研制起重量为700t的架桥机。截止记者采访,中铁大桥局已经进行到主墩的塔柱施工了,原架设方案是将钢梁一根根吊装散拼,现改为将一节段的钢梁拼好后由架桥机整节段吊装,预计到2007年5月就需要700t架桥机服役了。
在记者采访时,天兴洲大桥已经进行到2号和3号主塔墩的浇筑过程。主塔墩是由下塔柱、横梁、中塔柱、上塔柱4部分组成,其中主塔横梁与斜拉索一起托起大桥梁体,承载4条高速铁路的运行,其荷载量是武汉长江大桥和南京长江大桥的总和。横梁的塔结构是受力最复杂、技术难度最大、一次性浇筑混凝土最多的部位,最长处58m、宽14m、高8m,总体积5500m3,按1m厚度铺开相当于13个国际标准篮球场,是国内最大的桥梁塔墩横梁。通过2次分浇筑有效地控制了裂纹等现象,攻克了大面积横梁浇筑的业内公认难题。

北岸引桥
北岸引桥概况
武汉天兴洲大桥TZQ-1标北岸铁路枢纽桥群由中铁七局集团公司负责施工。位于朱家河、汉北河、新斗马河、滠水河等多条河流交汇处,施工范围约30km2。其主要工程量包括: 总计17.6km长的9座特大桥,其下部结构包括539个墩台(219座桥墩处在河道中)、3361根桩基。谌家矶、滠口两处站场改造,部分京广线改线施工,68万m3的路基土石方施工,以及征用(回收)849亩土地,拆迁各种房屋3.46万m2等。该工程桥梁上部结构以32m T型梁为主,包括14联52跨连续梁。由中铁七局集团第三工程有限公司组建的第一项目分部承建TZQ-1标中5座特大桥的建设,其中长江大桥北岸引桥全长1765.1m,是国内首座按照时速350km有碴轨道客运专线设计标准设计的桥梁,桥梁上部采用900t后张预应力单箱单室简支箱梁。采用直线布置,除北端和中间共有11孔连续现浇梁外,其余为2孔24m和41孔32m简支箱,合计长度1390.1m,占总长度的4/5。这4/5的简支梁在梁场预制,采用与客运专线配套设计研制的500t门吊、900吨级运梁车和架桥机完成简支箱梁的起吊、运输和架设安装。
引桥设计完全采用高速铁路客运专线标准,制梁、运梁、架梁技术标准要求高,架梁作业标准化。墩高梁重,大桥中心里程1598.83m; 跨径组合(由北向南线路前进方向)为: 112m现浇等截面现浇连续梁+64m简支箱梁+48m简支箱梁+768m简支箱梁(+3-32m道岔箱梁+5-32异型连续箱梁)道岔区现浇梁+480m简支箱梁; 除现浇连续梁外其余简支梁均采用客运专线运架设备完成。
新技术新设备
“900吨级高铁运架设备配合施工,国内目前没有成熟的经验可以借鉴,”中铁七局集团有限公司天兴洲大桥项目部张文格总工程师介绍说,“架梁过程中大吨位运架设备的独立作业以及相互间的配合同步和施工安全,是架梁工程的施工难点。对此,中铁七局自行研发了HZQ900型架桥机用于客运专线整孔箱梁的架设。”该机参照国内外现有架桥机的特点,自重562t,整机全长89.15m,宽17.8m,高13.48m,额定起重能力为900t,可架设20m、24m、32m双线等跨及变跨箱梁,并引进了KSC900运梁车辅助作业。现在900t箱梁吊装试验成功,并将正式吊装43孔箱梁,每孔箱梁重900t、长32m、宽13m,其吨位目前为华中地区铁路建设之最。
扩底桩施工技术是在北岸铁路引桥桥梁基础施工中首次采用。在谌家矶右线桥27墩1号桩的混凝土浇注已顺利结束。扩底桩施工技术是先用旋挖钻头钻至桩底标高后,再换成专用扩底钻头进行桩底扩大,使单桩承载力大幅度提高。传统施工通常采用摩擦桩施工技术,靠桩周摩擦力来承受桥墩上部传下的荷载,因此必须有较长的桩身,新采用的扩底桩施工技术则加大桩基底部尺寸,提高了桩端承载力和抗拔力。与采用传统施工技术相比,采用扩底桩施工技术具有多方面的优势:同等截面钻孔桩在相同数量混凝土施工条件下,能有效提高单桩极限承载力; 桩长相同,可使承载力提高16.8%; 在相同承载力情况下,可以缩短桩身6~10m。
武汉天兴洲公铁两用长江大桥的建成,不仅是武汉的新亮点,更是我国大桥史上的惊人之举。它将结束武汉铁路过江仅依靠1958年兴建的武汉长江大桥超饱和独立支撑的局面,使武汉逐步成为我国最大的铁路交通枢纽之一。2008年,全面建成的天兴洲大桥即将展现在世人面前,大桥的建成标志着我国建桥水平一个新的里程碑,并将在世界桥梁史上留下浓重的一笔。
建筑机械杂志社
2018年7月20日
 
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