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江上生钻塔 龙游梅子洲——南京长江五桥建设侧记

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秋意渐浓,天气转冷。南京长江五桥滨江外滩的天空,只见一批批白天鹅从北方飞来,一会儿编成人字,一会儿编成一字,如此各种列队造型,妙趣横生。随后,白天鹅徐徐落在江滩,酷似一个个降落伞,十分美丽。它们高亢、洪亮的鸣叫声,响彻整个江面。 距此不远处

  秋意渐浓,天气转冷。南京长江五桥滨江外滩的天空,只见一批批白天鹅从北方飞来,一会儿编成“人”字,一会儿编成“一”字,如此各种列队造型,妙趣横生。随后,白天鹅徐徐落在江滩,酷似一个个降落伞,十分美丽。它们高亢、洪亮的鸣叫声,响彻整个江面。

  距此不远处,长江上的又一座宏伟的跨江工程——南京长江第五大桥,正在平稳有序地建设当中。一座座钻石形的桥塔已浮出水面,与优美的白天鹅遥相呼应,形成了一幅人与自然和谐共处的美妙画卷。

  伴随着绵绵秋雨,《桥梁》杂志记者走进南京五桥施工现场,与建设中的五桥工程进行了零距离接触。

  长江南京段上的桥,可谓座座举世瞩目。从第一座由中国人自行设计和建造的南京长江大桥,到当时中国第一世界第三大的钢箱梁斜拉桥——南京二桥,中国第一座钢塔斜拉桥——南京三桥,到国内最大的三跨连续钢箱梁悬索桥——南京四桥,每一座桥都创造了一系列的创新技术和科研成果,载入了中国桥梁的史册。南京五桥,站在如此的高起点上,再次出发,她将以怎样的面貌呈现在世人面前?

  记者在施工现场了解到,目前,该工程投资已完成过半。主桥的钢混组合索塔雄姿初现,正在进行上塔柱的安装。与此同时,夹江隧道即将始发,引桥接线桥梁全部进入上部构造施工。各项工作按计划稳步推进。

  南京五桥是1996年国务院批准的《南京城市总体规划》中,确定的“五桥一隧”规划过江通道之一,是205国道和312国道的重要组成部分。该项目起于浦口五里桥,以三塔斜拉桥形式跨越长江主江,途经梅子洲落地。在长江夹江以隧道形式顺接已建成的建邺青奥轴线公里,采用纵向钻石形钢壳混凝土索塔、中央双索面的三塔斜拉桥,跨径(80+218+2×600+218+80)米;隧道段全长1.755公里,其中盾构段1.16公里,盾构直径15米。项目初步设计总概算约为62亿元,项目总工期54个月。

  南京市公共工程建设中心副主任、总工程师章登精告诉记者,南京五桥首次采用钢壳-混凝土组合索塔、粗骨料活性粉末混凝土钢混加劲箱梁,全线采用预制拼装桥梁,这些特点在国内外均无先例。作为一个大型桥隧结合的过江通道项目,其技术创新多,工程管理要求高,可谓处处皆挑战。

  据了解,南京五桥是国内第一座采用钢-混组合索塔的斜拉索桥,钢壳部分为双壁异型箱形结构,双壁间距1.2米,由内外钢壁板、竖向加劲肋、水平加劲肋、水平角钢、竖向角钢、焊钉组成。外侧钢壁板标准厚度为14毫米,内壁板标准厚度为6毫米。章登精说:“索塔钢壳结构复杂,节段截面沿塔高变化且有倾斜角度,异型件多,制造过程中,既要控制板单元、节段结构尺寸,同时还要保证水平钢筋穿入与连接。”

  其中,钢锚梁及钢牛腿为受力的重点构件。由于钢壳节段的结构尺寸大,壁板板厚薄,特别是内壁板只有6毫米,壁板上焊接有竖向加劲、水平加劲及剪力钉等,焊接量大,变形控制困难。其次,对钢筋加工的精度要求极高,工厂的水平钢筋接头及工地的竖向钢筋接头全部为一级钢筋接头,并采用直螺纹套筒连接,连接精度要求极高;水平钢筋靠近接头部位设有弯钩,为保证钢筋穿入壁板单元竖向加劲钢筋孔内,只能先穿入后折弯钢筋,同时还要保证折弯角度,施工难度极高。另外,由于钢壳结构尺寸大、板厚薄,整体刚度较小,给预拼装过程中的吊装增加了难度。

  南京五桥第一次在大跨度桥梁上使用粗骨料活性粉末混凝土钢混加劲箱梁,结构包括钢主梁、UHPC预制桥面板、UHPC现浇混凝土三部分。粗骨料活性粉末混凝土桥面板分为预制板、工厂湿接缝以及工地横向湿接缝三部分制作。标准梁段长14.6米,桥面板全宽35.6米,分为4块预制板,3道纵向湿接缝,1道工厂横向湿接缝和1道工地横向湿接缝。

  由于主梁桥面预制板创新性采用粗骨料活性粉末混凝土,在国内外都没有先例,因此,技术标准和施工要求极高。“预制板工厂化、自动化、智能化生产线的设计和制造复杂,预制板的生产质量的稳定性,直接影响钢混组合梁的性能。板单元是主梁的组成部分,其几何精度及内在质量直接影响钢梁的整体质量。预制板叠合成整体之前,抗扭刚度较差,总拼精度控制难;桥面预制板与钢梁叠合的精度控制为另一重大难点。”章登精介绍说。

  南京五桥的引桥及接线全部采用预制节段梁,其中创新技术及技术难点主要为预制节段拼装波形钢腹板桥梁,该工艺较一般预制节段梁桥相比,存在许多重点和难点。

  “比如说,箱梁结构具有变截面、宽幅、多箱室等特点,结构尺度变化频繁,对生产线布置、钢筋绑扎台座设计、模板系统设计、梁段存放及运输等都提出了更高要求。在预制时,存在波形钢腹板入模难度大、定位精度要求高、混凝土浇筑过程中波形钢腹板易变位、节段间钢-混匹配连接工序多等技术难题。需对既能满足流水线作业,又高效的组合钢筋骨架入模进行技术研发及攻关……”对于施工中遇到的种种难题,章登精如数家珍。

  南京五桥的夹江隧道,是目前在建的国内最大直径的公路盾构隧道,外径15米,内径13.7米,隧道全长1156米,江南接收井位于目前已建成的青奥公园内。

  由于盾构为浅覆土始发,仅为盾构直径的0.5倍,且地质条件为含水量高的粉质黏土层,对盾构机出洞姿态的控制、试验段管片拼装以及防水施工提出了更高的标准。而盾构机在穿越江南大堤后,掘进100米就将到达接收井,其间将穿越青奥公园观景平台,同时探测显示平台桩基础距离隧道顶不足80厘米,为控制盾构姿态和沉降,这一阶段的施工不具备停机检查的条件,因此,要严格做好各项掘进指标的控制。

  “江南接收井位于青奥公园内,周边有双子楼、南京眼、既有青奥隧道以及城南水厂等重要建(构)筑物。同时,今后还将与青奥主线隧道进行对接,因此,工作井结构施工过程中的难点在于变形的控制,新老结构接缝止水,以及既有隧道的差异沉降控制等。”

  南京五桥所在的梅子洲水域,自然环境优美,不仅有白天鹅在此栖息,同时,这里也是长江江豚的省级自然保护区。为了保护生态环境不受破坏,大桥建设方提出了“集约、节地、可循环、可持续”的绿色施工要求。严控施工污染,优先采用低碳、环保、节能的新材料、新技术,提倡鼓励节约用地和用水,打造绿色示范工程项目。同时,引入第三方环保监理,进行专业化管理,对环保专项方案及施工方案中的环保措施进行审查,对施工中的环保设施进行巡视,组织环境质量监测和监控。

  “我们将隧道基坑挖方和地连墙泥浆等渣土用于公园建设、管理中心场地平整以及隧道回填,实现了渣土全利用,有效保护了生态环境。我们还引进新型压滤设备,处理盾构掘进产生的大量废弃泥浆,将其分离成泥饼和废水。废水经处理后,达到国家一级排放标准,分离出来的泥饼全部用于梅子洲青奥公园、夹江大堤改造、梅子洲桥隧管理中心等项目,真正地实现弃土全利用、污水零排放。另外,我们在江心洲只设置了一座混凝土拌和站,集中供应混凝土。拌和站采用绿色环保方案建站,采用整体式封闭结构,对拌和楼、粉料罐、操作室、传送带等进行全封闭;配备混凝土运输罐车定点清洗台及砂石分离设备,料仓设置自动喷淋降尘系统;水泥罐、粉罐顶部设置收尘系统,减少粉尘污染。拌和站还配置生产废水处置系统。桥梁施工时,严格管理好油污的处置。禁止任何形式的污水直接排入湿地。自带油污水处理装置施工船舶,突发性船只油污泄漏时,采取吸油毡等有效措施。施工物料及固体废物集中收集处理。按照江豚等水生野生动物保护的要求,落实监测、救护等措施。”

  章登精介绍说,对于施工质量的严格把控,不仅体现在环保要求方面,更体现在每一处细节。早在项目准备阶段,就先后组织编制了《南京跨江桥隧管理办法及实施细则》《工地建设标准化规定》《五桥质量评定专项标准和品质工程创优指南》。所编制的30多项质量安全管理办法,有效指导了现场施工有序开展。《品质工程创优指南》各项质量指标要求,高于部颁质量检验评定标准(F80),有效指导了五桥品质工程创建的开展。

  项目施工初期,全面推行首件认可制。依托地下连续墙、钻孔灌注桩、承台、墩柱、盖梁及索塔等首件工程的实施,积极革新传统工艺、工法,从细节上对施工工艺进行优化,固化工艺标准,形成81项工艺标准化指南及作业指导书,编制施工工艺卡来指导工人作业检查,基本实现了工艺标准化和施工作业标准化。

  组合钢索塔制造实行标准化流水作业,形成了板单元生产、节段组拼、室内封闭涂装三条标准化生产线。布设门式焊机及反变形胎架,设置 130米修整平台,设置通长机加工撑板,确保板单元平整摆放。

  粗骨料活性粉末混凝土桥面板预制,在标准化封闭式钢结构厂房内,混凝土搅拌、预制分区设置,采用水池浸入式养护。标准化施工工艺为即拌、即浇、即振、即平、即养护。生产线包括模具、投料设备、立轴行星式数字化自动搅拌机、拌和物运输机、数字化自动布料机、阵列式数字化自动振捣机、数字化自动平板振捣整平机、自动滚平覆膜机。实现工艺流程重要参数控制标准化、工序流程化。

  南京五桥开发了“建设单位OA管理系统”,该系统实现了建设单位日常管理与工程报审、报验、计量信息管理一体化,规范了管理环节,使工程质量管理实时有序,大幅度提高了工作效率。

  工程管理报审系统,实现了从图纸管理,到现场分部分项报验、计量的全数字化、信息化程序流转,实现了从施工组织、开工报告、工序报验,到工程验收全过程资料档案数字化管理。

  项目信息集成平台,实现了工程质量安全的过程控制管理。以信息化手段,将各标段人、机、料,和现场安全、质量、进度实现有机协调。信息平台使得项目管理不再局限于标段施工单位,而是将业主、设计、施工、监理和第三方监测等,纳入更为高效的信息化管理机制。

  编制了过江通道建设《BIM应用实施纲要》和《BIM实施管理标准》,建立了全桥结构BIM模型,对全桥各标段的BIM应用进行统一管理。开展了“基于BIM技术应用的盾构隧道工程建养一体化研究”。

  建设了智慧工地试验室,配备智能试验检测设备,自动采集试验数据。工地试验室实现了设备自动采集、智能生成原始记录及报告、Pad试验数据实时上传、视频监控,试验检测信息化系统动态生成五桥试验检测数据库。借助互联网技术,量化质量溯源并进行数据统计分析,可视化图形输出,实现资源共享,实现大数据库智能化的现代质量管理控制。解决传统模式监管、试验不及时,减少人为计算错误,降低人员成本,绿色环保,首次实现工地试验室无纸化办公。

  “智慧工地建设不是业主一家的事情,而是需要参建单位同步推进。”章登精说,“我们统一了各系统间的数据交互形式,实现了工程报审、质量安全、班组人员、进度计划、试验检测、施工工艺监测、结构安全监测及环保文明等管理模块的整合应用,信息基础数据得以高效应用与协同。实现了展示厅和移动端手机APP实时视频监控,实现报警、应急指挥和实时通话功能,对工程现场有效视频监控。有效提高了工程管理效率,并规范了日常管理工作。”

  除了施工管理的创新,建设方还结合各标段工程施工的重点难点,积极开展从设计到施工工艺原创性技术的创新工作。在施工的全过程中,鼓励大家开展工艺和工法的革新,先后开展了桩基钢护筒打设精度控制、回旋钻机钻头微改造、施工平台微改进、墩柱施工防烂根微改进、墩身钢筋加工精度控制、钢塔成品保护等方面的“微创新”攻关行动。

  截至目前,南京五桥项目已经开展了《钢-混凝土组合索塔性能及应用研究(省科技成果转化2017Y01号)》《粗骨料活性粉末混凝土及其钢混组合结构的研究和应用》《盾构隧道弃浆环保处理与改良再利用技术应用研究》及《基于“BIM+互联网技术”的南京长江第五大桥全生命周期信息管理技术研究》等关键技术研究。各标段围绕克服质量通病,提升工程耐久性,开展了20多项“微创新”。

  南京长江五桥自2017年5月正式开工建设,按照工程进度计划,将于2020年底建成通车,成为南京第4条免费过江通道。届时,从河西的江山大街,通过长11公里、双向六车道的五桥通道过江,到达江北五里桥只需要不到10分钟时间。

  今年是五桥建设的“索塔之年”,主要任务为完成主桥主墩承台施工,开始索塔建设;完成隧道明挖段主体结构、右线盾构掘进并贯通。明年,将完成主桥索塔架设、钢混组合梁制造并开始吊装、左线年,实现主桥中跨合龙,完成桥面系施工和隧道附属设施建设,最终建成通车。

  
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