科技是国家强盛之基,创新是民族进步之魂。在“十二五”全省经济社会平稳健康发展的情况下,云南省大力发展交通运输事业,尤其在高速公路建设方面成绩斐然,建成了大理至丽江等24条高速公路,新增高速公路里程1372千米。随着云南省高速公路的快速发展,桥梁建设也沿着国际桥梁建设发展史的轨迹全面驶入快车道。云南省桥梁在学习引进国内外先进桥梁技术的基础上,走自主建设和创新发展之路,实现了跨越式发展,取得了一批自主创新成果,推动了桥梁建设的技术水平的提升。不仅在现代桥梁的各种类型上都开始尝试,并且不断地向大跨、重载、轻型、新材的方向发展,大跨径公路桥梁、新型桥梁不断刷新各类桥梁的世界纪录。
特别在特大跨径桥梁的设计与施工技术、大断面长隧道的施工与运营技术上取得了重大突破。技术的进步,孕育了众多享誉世界的重大工程,如亚洲山区最大钢箱梁悬索桥龙江特大桥、世界第一高桥尼珠河大桥,以及运用转体施工的浑水塘特大桥等,为全国公路建设史添上了浓墨重彩的一笔。
·普立特大桥
建成时世界第一高钢箱梁悬索桥——普立特大桥
2015年8月25日,云南普宣高速公路普立特大桥正式建成通车。普立特大桥全长1040米,桥面距普立大峡谷谷底约500米,地形陡峭;主桥设计为单跨628米的钢箱梁悬索桥,由53节长12米、宽28.5米、高3米、重146吨的箱体组成。普立大桥建成耗资7亿,历时4年时间,饱含了建筑工人的血汗与智慧结晶,建成时一跃成为世界第一高桥。
·普立特大桥
普立特大桥以“高”闻名于世,桥塔高153.5米,主塔顶距峡谷谷底653.5米,高度超过200层楼,建成时堪称世界第一高桥。
无论是高度、跨度,还是普立特大桥的施工技术,都走在技术前列。普立特大桥位于地势陡峭的普立大峡谷,谷中气流变幻无常,且不具备直升机升降条件。因此,普立特大桥的建设引入了大跨径桥梁火箭抛掷输送先导索技术,尚属云南首例,全国第三例,为云南省今后大跨径桥梁的建设提供了宝贵经验。与此同时,普立特大桥多项科研成果均取得重大突破,云南省科研工作者紧密结合大桥为特大跨山区钢箱梁悬索桥以及桥两端桥隧相连的特点,开展了“高原冻雨山区大跨径钢箱梁悬索桥施工关键技术研究及工程应用”和“高山峡谷地区悬索桥隧道锚设计施工关键技术研究”等一系列课题研究,对高原山区、大温差、强风等环境下的大跨径悬索桥施工关键技术进行研究,对高山峡谷特殊地质条件下的悬索桥隧道锚设计理论、围岩稳定性、施工关键技术进行了深入研究,有力地支持了云南省第一座大跨径山区钢箱梁悬索桥的建成。
普立特大桥也是中国第一座采用“缆索吊机旋转架梁法”实施钢箱梁节段吊装的悬索桥。大桥主跨由53个钢箱梁节段构成,每个钢箱梁节段在车间组装完成后运至引桥施工平台,纵向运输至起吊位置后,用缆索吊机起吊箱梁节段,小距离荡移后吊运至预定位置并旋转90°,回至设计状态时下放就位;钢箱梁由主跨中向两端对称安装,每个节段吊装到位后安装吊索,并与相邻梁段进行临时连接;所有钢箱梁吊装完毕后进行梁段环向接缝焊接,形成整座大桥。当全桥53个钢箱梁节段,总重约7680吨的钢箱节段起吊组装在至距沟谷500米的高空中并稳稳悬停住时,标志着代表国内桥梁最高吊装技术在普立特大桥钢箱梁吊装中的成功运用。
作为中国山区桥梁文化“新地标”的普立特大桥,横跨天堑,使宣威至贵州4小时的车程缩为短短1小时,为当地的出行和跨区交流提供极大便利,成为普宣高速的一道宏伟靓丽景观。
·吊装施工
亚洲山区最大钢箱梁悬索桥——龙江特大桥
“桥上云雾缥缈,变化莫测;桥下滔滔江水,奔流不息。”作为云南最美公路桥的龙江特大桥,坐落于保山市龙陵县龙江乡上邦焕村与腾冲县五合乡大丙弄村之间的龙川江河谷,大桥全长2470.58米,主跨1196米,桥面宽33.5米,桥面距谷底280米,系双塔单跨钢箱梁悬索桥,两岸索塔分别高169.688米、129.703米,大桥缆索主缆长度1950米,总计65.9万米的338根索股,宛如两条巨龙昂首向天,腾云驾雾,横亘于陡崖峭壁之上,穿行于白云飘飘之间。
·龙江特大桥
“五载辛勤洒龙江,世纪奇迹跨横断。”云南龙江特大桥是喜马拉雅山系横断山脉上的一个奇迹,也是我国西南边陲崇山峻岭中的一颗璀璨明珠。大桥建在降水丰沛的腾冲火山地貌和高烈度地震带上,为克服雨季长、地形地质复杂等困难,30多家施工单位夜以继日,在保证质量和安全的前提下,仅用6个月时间完成了70多万方锚碇基础的开挖,用7个月完成了11万方锚碇混凝土的浇筑,用43天完成了主缆架设,合理的组织和科学的施工,使龙江特大桥的建设工期比原计划提前了57天。
·吊装施工
龙江特大桥采用重力式锚碇构造,为国内首次在全风化玄武岩地区采用该种锚碇类型,钢箱梁施工采用缆索吊装方案,规模为世界同类桥梁之最。大桥处于高烈度强震山区,抗震设计标准高(Ⅸ级设防)、抗震体系设计复杂,加之两岸地质条件复杂,边坡稳定处治难,气候常年湿热。对此,云南省交通科研工作者开展了“强震山区千米级跨径悬索桥关键技术研究”“龙江特大桥设计施工及营运关键技术研究”“悬索桥主缆‘缠包除湿’新型防护体系施工关键技术研究”等课题研究。从高烈度区大跨度悬索桥设防标准、抗震性能、抗震构造措施、减隔振装置等,着重对强震山区千米级悬索桥抗震性能分析与适宜体系进行了研究。同时,从钢结构加筋梁现场制作技术和架设技术、索塔处高边坡动力安全性分析及其安全监测技术的研究入手,成功解决了诸多施工技术难题,并实现多项技术国内首次创新,如:国内大跨径桥梁施工中首次采用无人飞行器牵引先导索过江施工技术;国内首次成功采用索股入鞍段预成型及架设技术;国内首次采用圆形缠丝+缠包带方式+除湿系统方式进行主缆防护;国内首次采用喷洒葡萄糖酸钠作为缓凝剂,配合水枪冲刷的施工方法进行锚碇混凝土凿毛施工;在桥梁大体积混凝土中成功采用火山灰作为混凝土外掺剂。其建设过程中总结出的20余项创新技术,为大桥的建成提供了重要的技术保障与支撑,也为全国山区高速公路桥梁的建设提供了宝贵经验,成为世界大桥建设史上浓墨重彩的篇章。
·缠包带施工
“一桥飞架两岸,天堑变通途。”龙江特大桥连通了巍峨的高黎贡山与素有中国人心灵故乡之称的腾冲,不仅承载着当地人民“走出国门、拥抱世界”的梦想,也承担着保腾高速作为“国际通道之旅、历史文化之旅、自然景观之旅”的任务。一桥通一路,共铸“一带一路”之梦。大桥的建成完善了云南省公路干线骨架路网结构,改善了全省和滇西地区交通运输格局,构建了中国面向南亚陆上大通道,对促进滇西地区经济、社会以及旅游事业的发展具有重要意义。
·龙江大桥全景
尼珠河大桥地处云南省宣威市普立乡腊龙村与贵州省六盘水市水城县都格乡交界处,位于云南省宣威市普立乡尼珠河,是杭瑞高速公路控制性桥梁工程,坐落于滇东北的崇山峻岭中。大桥全长1341.4米,主跨720米,全桥桥跨布置为(80+88+88+720+88+88+80)(主桥)+3×34(引桥),为目前世界最大跨径的钢桁架梁斜拉桥;桥宽27.9米,为设计速度80千米/小时的双向四车道高速公路桥梁;主桁架采用普拉特式结构,桁高8米,主跨与边跨节间长分别为12米、8米,两片主桁中心间距27米。斜拉索架用钢绞线斜拉索和“H”形索塔,云南岸索塔塔高247米,贵州岸索塔塔高269米。大桥2013年开工建设,2016年完工。建成后尼珠河大桥以564米(1850英尺)的垂高,成为当之无愧的世界第一高桥,同时还以720米的主跨成为世界上主跨最长的连续钢桁梁斜拉桥,同类桥梁跨度上的世界第一。
·尼珠河大桥全景
尼珠河大峡谷是杭瑞高速公路的必经之地,720米的跨度和564米的谷深决定了连续钢桁梁斜拉桥方案成为跨越峡谷的最佳选择。峡谷处于云南高原东部的尼珠河下游,因流水长期侵蚀,地面熔岩较发育,河谷起伏陡峭,地形险要,再加上古岩溶塌陷、过渡墩岩溶发育程度低、大峡谷岩溶发育程度多变、气候条件复杂等诸多世界难题。交通人迎难而上,在大悬壁状态、交通不便等条件下,首次在国内采用步履式顶推工艺,把组件拆分运至现场。再根据北盘江水域两岸环境特征,采用不同拼接工艺施工,云南岸为纵移悬拼工艺,贵州岸为吊机悬壁拼装工艺。同时,也根据工程特点,制订了完备的施工方案。大桥总体以4# 索塔主墩为关键工程控制进度工期,过程中以施工4# 索塔主墩为关键工期,同步进行5# 墩~10# 台依次施工;桥位区所有桩基础采用冲孔灌注桩施工;承台采用大体积混凝土浇筑工艺施工;4# 索塔主墩在横向各安装一台6020型塔吊施工左右塔柱,主塔塔柱采用外滑架翻模工艺施工,上、下横梁采用预埋钢牛腿斜拉支架现浇,混凝土采用泵送入模,串筒下料;5#和6# 墩均安装塔吊施工,采用外滑架翻模施工;7# 墩~10# 台采用灯笼脚手架配合吊车施工。经过3年竭力攻坚,尼珠河大桥于2016年9月10日全面合龙。
尼珠河大桥建成后,将超越以往所有桥梁的高度,突破桥梁高度500米的极限,并成为拥有“世界最高桥梁”头衔的斜拉桥。同时,大桥的建成将代替原先用于两岸互通的铁索桥,作为杭瑞高速的大型东西向主干道,搭建起两岸经济社会交流的重要桥梁。
·尼珠河大桥胜利合拢(www.xing528.com)
·尼珠河大桥施工
西南第一个转体施工的特大桥梁工程——浑水塘特大桥
呈贡黄土坡至马金铺高速公路是国家路网中渝昆高速公路(G85)和昆磨高速公路(G8511)在云南境内的重要组成部分,全长25.556千米。其中,浑水塘特大桥就位于黄马高速工程第3标段,是全线的控制性工程,桥梁全长767米,孔跨组成为4×29米预制T梁+(90+160+90)连续刚构+ 2×80米T构+ 5×29米预制T梁,桥梁主线设计为双向六车道,桥面宽33.5米,设计时速为100千米/小时。大桥两端的连通,不仅将有效发挥国道主干线和国家重点干线在国家公路网和综合运输系统中的功能和作用,对解决跨区交通,拓展昆明城市发展空间和构建昆明现代化的物流体系具有十分重要的意义。
·转体施工后桥梁远景
浑水塘特大桥连续上跨新呈七公路、昆河铁路、老呈七公路和南昆铁路,于公路里程为K6+567.1处与南昆铁路交叉(交叉中心对应铁路里程 K799+612.72)。考虑到大桥的施工不能中断南昆铁路的运营,对大桥上跨南昆铁路的2×80米 T构桥进行了转体施工,转体高度44.3米,转体重量18700吨,属西南地区目前最大的转体施工项目,在全国范围也属比较大型规模的转体项目。
·作业封锁前通过南昆铁路的最后一趟列车
针对浑水塘特大桥施工难度大、技术含量高、施工安全风险高的特点,云南省交通运输厅科技主管部门指导进行了大体积承台混凝土施工、高桥墩施工、大截面悬浇箱梁施工等复杂技术攻关,进行了“云南省高-重-宽T型刚构桥转体施工成套控制技术研究”课题研究,对高-重-宽T型刚构桥转体施工形式与适应性、施工过程力学行为、转体结构牵引系统、施工控制技术等进行深入分析与研究,并在高桥墩模板支架一体化翻模施工、双柱式高桥墩T构悬浇箱梁0#节段施工技术中,取得国家知识产权局颁发的实用新型专利证书3项。QC管理体系和多项新工法的成功应用,为大桥的成功转体提供了不可或缺的助力。
·转体40°大桥姿态
2016年9月14日,被誉为“西南第一墩”的黄马高速公路工程第3 标段浑水塘特大桥上跨南昆铁路立交转体T构桥,由两台自动连续千斤顶牵引着18700吨重的转体T构顺时针旋转,仅用时67分钟完成79°大桥转体,顺利到达设计桥位,成功跨越了南昆铁路。
随着西南最大规模转体施工项目——黄马高速浑水塘特大桥上跨南昆铁路立交转体T构转体施工的完成,黄马高速建成通车的咽喉问题顺利解除,实现了昆明国际新空港与环滇池城市群快速的交通连接,黄马高速预计将于2016年12月底实现全线建成通车,为云南国道主干线再添通途。
云贵高原高海拔雪原山区第一隧道——独龙江隧道
独龙江隧道位于原独龙江公路K40+800~K63+000处,是独龙江公路改建项目的控制性工程,隧道避开经常大雪封山的路段,使公路里程缩短约17千米,最高海拔降至3025米。隧道全长6.68千米,净宽7米,净高4.5米;路面技术标准为单车道四级公路,设计时速20千米/小时,路基宽4.5米,为满铺沥青路面。作为当地“开放之路、文明之路、发展之路、致富之路、幸福之路”的重点工程,独龙江隧道的贯通,将使独龙族人民永远告别因大雪封山而与世隔绝的日子,贯通了我省最后一个少数民族聚居区,也为当地经济社会的发展腾飞奠定了基石。
·建成后隧道出口
独龙江公路始建于1999年,从贡山县城至独龙江乡孔当,全长96.2千米。原独龙江公路为毛石路,走线山势险峻、环境复杂,地质灾害频发,且大多位处海拔3000米“雪线”以上,每年约半年时间大雪封山,交通阻塞,给独龙族人民和旅游爱好者带来极大困扰,极大地制约了当地社会经济发展。为彻底解决独龙族人民出行难问题,云南省委、省政府高度重视,用5年时间开展了独龙江公路改扩建工程,并打造直穿高黎贡山的独龙江隧道,以此替代23千米位于“雪线”以上的公路。
·时任云南省委书记李纪恒(中)到独龙江隧道施工现场指导
在世人看来,独龙江公路盘旋于险境绝美的高黎贡山山脉,有奔腾咆哮于云山之间的独龙江做伴,沿途野生秃杉、云铁杉、冷杉与青绿色苔衣交相辉映,路途终点为最具本源特色、最令人向往的“太古之民”——独龙族群居地,一直被旅游爱好者所钟爱。然而,这条独龙江乡交通的命脉,集美丽风光于一身的公路,它的改建和作为其控制性工程的独龙江隧道的建设,却给施工人员带来了“大断层、裂隙多、强涌水、高纵坡”诸多世界性技术难题,隧道还创下埋藏最深、地应力最大、里程最长、岩层最为破碎、山体裂隙最多、封山期最久、技术标准最高的七项之最。独龙江公路隧道地处海拔3000多米的高寒山区,每年冬季和春季大雪封山,保通和物资运输困难,每次通行均需装载机护送。隧道穿越多个断层破碎带及断层影响带,地质条件复杂,围岩稳定性差,地下水发育丰富,建设区内常伴有塌方、涌水、岩爆等自然灾害发生,制约了隧道的施工。大雪封山期间,项目部所在地方温度低至-10℃,导致混凝土一度无法搅拌。且由于交通不便、天气寒冷、海拔较高,施工人员工作与生活都极其艰苦。复杂的地质条件、恶劣的天气,艰苦的环境、艰难的施工条件,难不住项目部人员的聪明才智,阻碍不了施工人员吃苦耐劳、拼搏进取的精神。正是这支能“打硬仗”的队伍,用他们舍小家顾大家的情怀,用他们的热情与心血铸就了通往独龙江乡的“通天路”与“幸福路”。
·独龙族同胞欢歌载舞庆祝独龙江隧道胜利贯通
新技术、新工艺的推广与应用,在隧道施工中扮演了重要角色,隧道建设的顺利进展,离不开科研工作者们在施工现场奔波忙碌的身影。隧道穿越区为高海拔低纬度区,处于高海拔寒带气候区。独龙江隧道是在建的云南省单洞最长,埋深最深的公路隧道,其穿越地区地质情况复杂,特别是高地应力及岩爆状况,在我国公路隧道建设中也是比较罕见的。隧道施工过程中,针对隧道高地应力及岩爆状况,进行了隧道地应力测试,掌握了隧道的地应力大小和状况,并在此基础上进行了不间断的岩爆监测,为隧道的顺利施工提供了有力的保障。在隧道超前地质预报方面,采用国际先进的TSP超前地质预报技术,并结合地质雷达超前地质预报技术,长短结合,全面覆盖,准确预报了隧道掌子面前方的地质状况,为隧道的顺利掘进提供了有力的技术支撑。同时,在隧道施工过程中,实施了隧道有毒有害气体和粉尘含量监测,有问题及时预警,有效地保证了施工人员的人身安全。
·独龙江隧道建成后隧道内景
随着2016年4月10日中午13时28分的一声巨响,独龙江隧道迎来最后一爆,5.5米岩石被爆破,作为整个独龙江帮扶项目的“卡脖子”工程,独龙江隧道历时5年终建成。独龙江隧道的贯通,打通了独龙族与外界联系沟通的唯一通道,使原先6个小时的车程缩短为3个小时,成为独龙族同胞生产生活与经济发展的命脉,也把原来半年时间大雪封山的道路变为一条风雪无阻的通途,让更多的独龙族年轻人走出大山闯荡世界,使独龙族同胞真正融入社会主义大家庭。
全国最长三车道公路隧道——杨林隧道
杨林隧道工程位于昆明绕城公路东南段嵩明县杨林镇至宜良县北羊街段,隧道设计全长约2×9.45千米,隧道宽15米,设计行车时速80千米/小时,因其车流量高,故设计为双洞六车道大跨分离式结构型式,属典型的大跨扁平特长城市公路隧道工程,同时也是目前云南省里程最长、开工时国内在建最长的三车道城市公路隧道工程,其在昆明绕城高速公路工程建设中具有举足轻重的地位。
·杨林隧道
工程区域内共分布有4条大型断裂及3条大型断层,地震动峰值加速度大于等于0.4g,地震动反应谱特征周期为0.4秒,地震烈度≥Ⅸ度,属高烈度地震区;隧址区工程地质围岩自稳性差,施工易发生失稳、坍塌等工程事故;隧道开挖后洞身段地下水涌水量较大,尤其是岩溶发育地段,有遭遇突水可能性;隧道沿线地表既有村庄分布数量较多,隧道施工开挖易引起地下水位改变,影响地表生态环境及居民正常生产生活用水。因此,为保证杨林隧道的顺利建设和安全运营,我省交通科研工作者积极开展了“高地震烈度区大跨度特长隧道建设与运营关键技术研究”。结合杨林隧道工程特点,共设置了大交通流特长高风险隧道疲劳缓解带设计与评价方法研究;高烈度地震区扁平大跨特长公路隧道抗减震技术研究;富水破碎围岩区大跨隧道施工对水环境影响及控制技术研究;大交通流特长公路隧道动态节能运营及区域联动防灾救援关键技术研究;大跨特长高风险隧道建养一体数字化信息管理技术研究等五个科研子课题的研究。项目综合运用理论分析、数值模拟、现场试验、室内模型试验、软件研发、工程验证等研究方法和手段,拟获取高地震烈度区大跨度特长隧道设计、施工及运营管理成套创新技术成果,为杨林隧道设计、施工、运营及管理提供科学依据,保障其顺利建设及安全运营。
通过项目研究,成功解决了高地震烈度区大交通流、大跨度、特长公路隧道设计、施工及运营中存在的相关技术难题,提升了公众对公路交通运输安全的满意程度与认知水平,成果对进一步提升我国公路隧道建设及运营安全水平、节省工程造价、提高工程管理标准化水平均具有十分重要的意义。
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