2022年1月24日，白居寺長江大橋建成通車。該工程全長約3.7公里，連接重慶市巴南區(qū)和大渡口區(qū)，其中跨江主橋長1384米，主跨660米，為世界最大跨徑公軌兩用鋼桁梁斜拉橋。遠望大橋，高聳的塔橋仿佛一滴從天而降的甘霖，滴入碧浪奔涌的長江中。誠如容易卻艱辛。空間異形結構水滴形橋塔如何確保精度質量？跨越老成渝鐵路線的鋼桁梁如何安全平穩(wěn)合龍？面臨大橋接踵而至的難題，建設者們在長江上演繹速度與激情。
讓水滴型橋塔從藍圖變現(xiàn)實
白居寺大橋兩個主塔采用空間多曲面水滴形混凝土結構，高236米，相當于84層樓高。每個主塔共分55個節(jié)段，由上中下三道橫梁和兩個塔柱構成。“橋塔的設計造型一方面是為了滿足結構受力功能，一方面更展示了重慶人‘拼搏肯干，水滴石穿’的奮斗精神。”工程部長黃輝介紹道。
水滴造型橋塔雖然美觀，但相對其他類型橋塔在根部受力更加復雜，相較常規(guī)矩形橋塔具有模板加工難、鋼筋配料難、線型控制難等難點，對質量和外觀控制提出更高要求。
不同溫度場下的高塔施工，混凝土熱脹冷縮使塔柱始終處于運動狀態(tài)，極易產生塔偏，導致測量定位難度增大，極易造成線型偏差。“就像烤面包，熱的那一面會不斷膨脹，從而擠壓溫度較低的那一面。”黃輝說。
項目部結合以往施工經驗，提出了“棱鏡隨動修正法”對塔偏進行修正。具體方法是在溫度穩(wěn)定、沒有較大溫差影響的天氣條件下進行測量定位，通過“修正棱鏡”得出沒有塔偏時候的坐標，待下一節(jié)段塔柱施工前測量放樣時，再根據(jù)“修正棱鏡變化值”對放樣點數(shù)值糾偏，校正塔的澆筑方位。
重慶是多霧城市，尤其在冬季大橋經常被大霧籠罩，橋塔測量定位十分受限。“根據(jù)近期修正棱鏡變化值，可以得知塔偏和溫度有關系，塔偏和應力也有關系，那么后續(xù)可嘗試找出它們的規(guī)律。”在2019年3月主塔施工技術探討會上，黃輝看著放樣數(shù)據(jù)，提出了先行策略，受到技術團隊的認可。
緊接著，項目部提前預埋溫度及應力傳感器，采集到大量相同條件下溫度、應力、塔偏的數(shù)據(jù)。經過溫度數(shù)據(jù)與索塔變形量等數(shù)據(jù)的整合分析，最終得出溫度與塔偏、應力與塔偏的關系和變化規(guī)律。
至此，通過優(yōu)化創(chuàng)新傳統(tǒng)測量方式，項目團隊實現(xiàn)全天候高精度測量放樣，在后續(xù)工作中可根據(jù)溫度、應力傳感器來精確計算并互相校核塔柱的澆筑位置，大大提高澆筑效率及精度。
此外，大橋橋塔外形為水滴形，下塔柱外倒角為空間扭曲面，箍筋尺寸復雜多樣，鋼筋配料難度大。項目部制定了《項目BIM技術應用實施方案》，通過在BIM模型中建立1:1鋼筋模型，將橋塔關鍵部位和結構復雜部位生成三維模型，在可視化狀態(tài)下進行技術質量交底，并按施工節(jié)段劃分鋼筋單元，按照導出的鋼筋配料單及異形模板使索塔線型更加精確。
2019年3月3日，主塔首節(jié)段混凝土完成澆筑；12月16日，主塔高度突破100米，水滴形雛形初現(xiàn)；2020年10月23日，主塔成功封頂，兩個巨型“水滴”屹立長江之上。
“創(chuàng)新澆筑方法”撫平細紋
大橋主塔是重慶中心城區(qū)最高橋塔，而主塔這么高“藏”有什么玄機？“橋梁建設的首要目的是滿足交通通行需求，由于大橋下方要留足空間保障長江水道暢通，因此橋面以下主塔部分大約有60多米高，而橋面以上的主塔部分高度為主跨徑的四分之一，即170米左右。”工程部部長黃輝介紹說。
大橋兩個橋塔設計混凝土約6萬立方米，還要消耗鋼材約2萬噸。混凝土產生裂縫是大橋結構物的通病之一，而這種超大體積混凝土在澆筑時由于難以預測其收縮徐變情況，極有可能產生結構性裂縫，從而影響大橋結構安全。
“大橋原有承臺基礎結構已施工2年了，承臺混凝土基本完成收縮徐變，在原有承臺基礎結構上澆筑新的下橫梁混凝土，很容易導致橋塔開裂。”黃輝詳細描述了施工現(xiàn)狀。并且之前承臺與橋塔混凝土標號相差較大，下橫梁為高標號、大體積混凝土結構，承臺對下橫梁約束大，采取常規(guī)施工下橫梁混凝土開裂風險較大。一旦下橫梁開裂，橋塔后續(xù)爬升就無法進行。
項目部緊急召開控裂方案研討會進行熱烈討論。綜合專家意見，項目團隊漸漸有了思路：“關鍵是保證已完工的承臺混凝土和塔柱混凝土之間不產生裂縫，那么可以使用類似‘膠水’的東西黏住它們。”
“不僅要能黏住兩種不同的混凝土，還要做到像面霜一樣，能夠撫平細紋。”會上，黃輝提出了見解。
方案初步確定后，項目部決定一方面從膠凝材料設計、專用外加劑開發(fā)、集料體系設計、鋼纖維優(yōu)選等方面著手，自主研發(fā)鋼纖維超高性能混凝土。
另一方面，項目試驗基地迅速開展小尺寸模型抗折試驗，鎖定了“高性能鋼纖維混凝土+鋼纖維混凝土+普通C55混凝土”分層分帶澆筑方案，創(chuàng)造性采用了在一個澆筑節(jié)段使用包括高性能鋼纖維混凝土在內的多種混凝土，形成彈性應力釋放體系，結合橫向分段等手段，減少收縮量，降低了溫度裂縫產生的風險。
經過檢測，這種低水化熱低收縮、低粘度的大體積超高性能混凝土材料，可成功應用于索塔下橫梁。最終大橋下橫梁歷經四次澆筑順利完工。實踐證明，混凝土內實外美，達到預期效果。在此基礎上研發(fā)的《一種超長間隔期混凝土防開裂的澆筑方法》獲得國家發(fā)明專利。
當新大橋遇上老鐵路
大橋鋼桁梁分為93個節(jié)間，總重約4.43萬噸，平均每個節(jié)段重近500噸。鋼桁梁架設以兩座主塔為支點，分別向兩側雙懸臂對稱拼裝，拼裝長度大、結構抗傾覆風險高。
結合受力特點，大橋先要合龍兩側邊跨，最后再合龍位于江心的中跨。而施工中大橋要橫跨大渡口側的老成渝鐵路線茄子溪站,該站包含7條鐵路線。
“跨鐵路施工最關鍵的是防墜物，帶有高壓電的鐵路接觸網距大橋底部僅4米空間，一個小零件落在上面都會給鐵路運行帶來致命威脅。”項目負責人敖成標說。
常規(guī)方案是在軌道上方搭建棚架，列車在防護之下正常運行。但搭建一個長100米、寬60米的“巨無霸”，不管搭設還是拆除都面臨巨大風險，且成本不菲。
不能搭設固定棚架，就要研發(fā)一種可隨鋼桁梁前進的防護裝置。敖成標帶領技術人員查閱工藝資料，通過一系列計算模擬比選，最終選擇一種“自行式一體化防護平臺”。它可以掛在鋼桁梁下方，與鋼桁梁同步推進，防止落物。通過驗算分析、動畫演示、召開專家評審會，該平臺方案通過審批。
這個重約4噸的平臺下掛在鋼桁梁下方，通過兩側軌道輪軸，實現(xiàn)與鋼桁梁同步推進。平臺每側比鋼桁梁寬3米，最上方鋪設防火石棉布，防止焊花掉落；第二層鋪設雙層孔眼只有3毫米的密目鋼絲網；第三層鋪設彩鋼瓦。“這樣不管火花還是一根鐵釘、一顆螺絲帽都不會墜落到鐵路線上。”敖成標說。
有了一體化防護平臺不代表萬事大吉。項目部還要考慮列車運行“天窗點”。為充分考慮列車運行安全，鐵路部門將凌晨1:30到3:30的2小時設定為“天窗點”，這個時間段不安排列車運行，可供大橋跨鐵段吊裝施工。
“整個跨鐵路段施工需14個‘天窗點’。”敖成標介紹，跨鐵段從2021年6月施工，但因中高考原因整個6月“天窗點”僅有2個，再加上扣除鐵路斷電及施工準備時間，單次吊裝時間不足100分鐘。
在一體化防護平臺加持下，項目團隊加快工序銜接，白天做好鋼梁構件運輸、吊具安全檢查系列工作，“天窗點”到來時吊裝組、高栓組、操作平臺組密切配合，緊抓施工每一秒。8月19日，最后一個鋼桁梁構件吊裝完成，跨鐵路段成功合龍。至此項目團隊終于突破“卡脖子”難關，為中跨合龍奠定必要前提。9月1日，全橋實現(xiàn)合龍，大橋貫通為一體。而一體化防護平臺技術專利也獲得國家專利授權。
一橋連兩岸，天塹變坦途。白居寺長江大橋的通車，對完善重慶市快速路網和軌道交通路網、串聯(lián)主城中部、南部片區(qū)、帶動沿線和區(qū)域經濟發(fā)展具有重要意義。這座蘊藏著力與美的大橋，為重慶增添了一座靚麗新地標！（陳雅林、杜才良、范彬宇）