站在京台齐济黄河特大桥主桥施工现场,可以想象到建成之后这里十二车道车流穿梭的壮观景象。
这座特大桥是黄河下游最大跨径桥梁,也是国内第一个高速公路改扩建黄河特大桥并桥建设项目,智能建造不仅在这座特大桥上,也在京台高速齐济段刻下了智慧化的印记。
攻克“两高、两难”,拿下“七首创”
京台高速公路齐河至济南段改扩建项目是交通运输部2020-2021年公路水路重点项目、2022年山东省重大项目,作为京台高速(山东段)改扩建的最后一段,被列入山东省“十四五”综合交通运输发展规划,同时也是全国第一条六改十二车道改扩建项目。
新黄河记者了解到,该项目起自京台高速与济聊高速相交的晏城枢纽,经德州市齐河县,济南市槐荫区、市中区,终点位于京台高速与济广高速相交的殷家林枢纽,全长为23.999公里。改扩建方式为“两侧分离加宽为主、黄河大桥段采用单侧分离加宽(双向行驶)、起点终点衔接段采用两侧拼宽的加宽方式”。
该条高速路全线采用双向十二车道高速公路〔既有老路维持双向六车道,黄河特大桥路段左侧(下游)分离新建双向六车道,其余路段两侧各分离新建单向三车道〕技术标准,设计速度120公里/小时。
京台高速齐济段改扩建项目总工程师于臣说,京台高速齐济段在施工中克服了“两高、两难”,才有了“七首创”。
其中,“两高”是黄河生态保护与质量建造要求高,桥梁占比高,达73.9%。“两难”一是涉铁、涉河施工组织难,项目跨京沪三四线采用挂篮悬浇转体桥、跨水白铁路采用钢箱梁顶推施工,施工过程安全风险高。而且项目跨越黄河、小清河、腊山河等敏感水体河流,生态保护与高质量建造要求高,制约因素多。
二是变道、交织行车安全保障难,新建两侧高架桥与既有互通匝道及老路连接,避免或减少车辆交织及误行纠错存在很大难题,且项目分离新建高架桥与老路距离近、高差大,减少施工对既有道路行车安全影响面临严峻考验。
国内首个六改十二车道高速公路改扩建工程、国内首次将单方向车流以小角度高架桥形式两次跨越既有老路、国内首个高速公路改扩建黄河特大桥并桥建设项目、黄河特大桥主桥为黄河下游最大跨径桥梁、山东省内首次路基横断面采用双路拱设计、开创钢混组合梁小角度跨越+横向滑移技术改扩建新思路、耐候钢首次大规模应用开创了全生命周期新理念。
这七个“首创”,见证着项目建设用智慧化攻克难关的成长印记。
装配式施工、数字化管理,智能建造来赋能
于臣介绍,京台高速齐河至济南段改扩建工程实践意义大,在国内具有一定的引领和示范效应,相关方面国内外可借鉴案例少,设计及施工难度大。
像京台高速齐济段改扩建工程中的黄河特大桥设计,过程中在国内首次应用钢壳-混凝土混合桥塔,钢壳塔内外层钢壳既作为结构受力的构造,又作为桥塔砼浇筑的模板,有效提高了桥塔施工的质量、精度和速度,降低了对既有京台高速公路交通通行的影响。
同时,施工中开展黄河下游桥群建设对河体演变及防洪影响关键技术研究和基于图像识别技术的近距高塔桥墩施工安全典型风险源监测技术研究,分析研究大桥改扩建前后对河道发展的影响,形成桥位下游河道工程防护技术,实现施工风险自动监测、识别、预警。
此外,京台高速齐河至济南段改扩建工程项目高架桥集中,装配式施工应用促进桥梁工业化,引桥上部结构采用预制装配技术,加快施工速度,减少对城市生活的影响。
通过建设具有装配式构件产能相匹配的标准化生产工厂,实现场站规划标准化、流水线布局标准化、生产流程标准化、管理标准化。针对预制构件特性,以专业的运输设备提供专业运输方法,保证运输过程中预制构件的质量和运输效率。
通过BIM动画模拟,将施工控制要点形象展示,形象又生动,这是数字化管理赋能工程建设的具体实施之一。
京台高速齐河至济南段改扩建工程开发以建设决策和项目管控为目标的数字化管理工具,对重点数据进行整合分析,助力项目调度及重大问题决策。
一是开发BIM协同数字化管理平台,借助互联网、物联网、大数据以及BIM模型可视化技术,全面实现工程建设项目数字化管理。积极推广BIM可视化交底。二是构建项目电子文档归档和电子档案管理体系,实现项目全生命周期数据共享与工程档案电子化交付。
混凝土拌合站及预制梁场施工“加速跑”,可是现场却少有工人的身影,这是因为项目施工中通过数据自动采集及传输设备,实现对场站所有生产活动信息全天候实时监控,用智能化助力“智”造无人化。
同时,施工中引进先进的数字化智能生产综合管理系统,借助智能仓储、计划排产、质量管控、物流调度、资源分配和决策分析等功能模块的互联互通,实现生产全过程数字化无人化管理与控制。无人化生产线还包含U肋自动打磨定位机器人、自动焊接机器人等智能设备,保障施工精度及整体生产效率。
建新桥不影响老桥,智慧通行创新思路
京台高速齐河至济南段改扩建工程项目技术标准等级高,积极创新引领改扩建新标准新模式,为高速公路改扩建项目提供全新的设计思路。
一是京台齐济项目采用平面复合通道设计、双向十二车道改扩建,对后期十二车道高速公路建设具有重要的指导意义。二是京台齐济项目首次将单方向车流以小角度高架桥形式两次跨越既有老路,实现了小角度跨越既有道路。
为了减少对既有京台高速公路的影响,项目统筹考虑、科学组织,上跨高速的钢混组合梁采用了墩旁支架整联拼装整联横向顶推的工艺,相较于传统的施工方案,该工艺解决了下方跨越高速而导致的施工难度大、无法直接在桥位安装支架进行施工等问题,降低了封闭交通对既有高速通行车辆的影响,实现了小角度跨越既有京台高速公路不中断交通的保通目标。
据了解,施工前通过有限元分析、三维动画模拟等多种措施预演模拟顶推过程,计算顶推数据,保障施工的精确性。
用上新材料耐候钢,细节之处取胜
在京台高速齐济段的施工中,还有一项细节取胜的新材料——耐候钢。
据了解,耐候钢强度高、韧性好、易焊、易成型、耐疲劳,具有更优良的抗蚀性能,可以提高钢结构桥梁的使用寿命并减少日常养护工作量。其次,耐候钢省去了涂装工艺,对环境影响小,大大降低了钢混组合梁全寿命养护成本和工程投资,提高了建造速度,符合低碳绿色环保交通建设理念。
结合耐候钢的以上特性,为避免桥梁建成后通车运营期间内由于涂装养护带来的中断交通风险和安全通行隐患,在京台齐济小角度跨越处的钢盖梁、钢混组合梁中,采用了全寿命使用过程中免涂装耐候钢材料,以此降低桥梁全寿命养护成本和工程投资,这也是首次在省内高速公路的建设中大规模应用。
来源:新黄河