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巨力索具新首钢大桥工程任务大揭秘

合龙的每一步都格外小心,甚至时间都得精确到分钟:启动合龙的时间选在了早上7时30分,天蒙蒙亮,温度也正合适施工。到下午3时,一天中温度最高的时候,才开始进行焊接。

斜拉索:采用国内创造的1860MPa直径7mm锌铝合金镀层钢丝拉索技术,在国内世纪工程港珠澳大桥通航孔斜拉桥上作为实操应用。

高塔第九段开始无法悬拼了怎么办?专家团队帮着设计出了130米高、与斜塔线形相吻合的钢支架,以支撑高空中钢节段的重心。由于弯扭度较高而只能平躺着运输到现场的钢节段,如何竖着到高空吊装?专家团队帮着把关论证,先用两个履带吊将钢节段“翻身”,然后再提到高空。

长安街西端,124米高的大桥横跨在永定河上。长安街西延跨永定河大桥——新首钢大桥的高塔日前顺利合龙。

新首钢大桥(又称和力之门、永定河特大桥采用全焊接钢结构,总用钢量高达4.5万吨,超过"鸟巢"的外部结构用钢量。大桥日前总计完成钢结构组拼2.8万吨,钢结构安装已完成2.2万吨。其中单次吊装重量超500吨的节段就多达13段。

“重量大之外,更关键的是,每个钢节段都是不规则的,如何保证节段和节段之间也能最完美的契合?”为此,项目部又想出了“2+1”的三段预拼法,每三个节段组成一个小组,验证与设计100%相符后,拉走小组中的第一个节段,再加入一个新节段重新组成一个小组,如此循环,确保52个节段均能满足高矮塔的线形要求。

根据设计方案,大桥上机动车道为四上四下,连接长安街;机动车道两侧为非机动车道和人行步道;主桥还将新增无障碍人行梯道。桥上,市民可在观景平台眺望永定河的美景,桥下空间也将向市民开放,配备花园、广场、卫生间、母婴室等服务建筑和空间。

高强锚杆:高塔提供预应力高强度锚杆Φ78*8000,共计174套;矮塔提供应力高强度锚杆Φ90*5900,共计68套。

“像搭积木一样盖房子。”每每提到预制构件,人们最爱使用的形容词便是“搭积木”,以凸显其简便的优点。然而,在新首钢大桥,“像搭积木一样建大桥”,却绝非一件易事。

长安街西延工程起点为门头沟区三石路,终点至石景山区古城大街,全长约6.5公里。西延线上跨永定河的就是这座新首钢大桥。大桥从首钢北京园区一路升高,到永定河上靠两座斜拉塔拉起。

在此次工程中,巨力索具发挥品牌力量、技术优势,为桥梁建设提供了高强锚杆和斜拉索的制作和安装及技术支持。

寇志强的身份,是北京城建道桥集团新首钢大桥项目的项目经理,是把控方向的“总舵手”和“大管家”。尽管已经同桥梁打了18年的交道,可在新首钢大桥的每一天,寇志强仍觉得如履薄冰,“总觉得睡不踏实,每天早上4点就自动醒来,这些白头发都是在项目上长出来的。”

进入冬季,高塔架设高度已达124米,需要在高空气温低、风速大等恶劣环境下进行吊装、焊接作业。记者了解到,目前高塔已完成30节段,矮塔已完成19节段。这标志着大桥施工计划已经过半。按照目前的工期计划,矮塔合龙在本月20日前可以完成。此外,大桥将在今年9月底竣工,年底通车。

这些问题并未阻止施工进展,巨力索具全力克服,努力高质量完成工程任务。

寇志强回忆,首个钢节段的吊装是在2017年的冬季,北京的室外温度在-8℃,这对于具有“热胀冷缩”性的钢来说,是极为不利的。为了让环境温度能达到5℃到8℃,项目部在547吨的钢节段外罩上了一个30米×30米的保温棚,保温棚里放置了30组电暖器,持续为环境加温。

“大桥施工难度超越了‘鸟巢’。”高塔合龙时,负责施工的北京城建项目经理寇志强已经三十多个小时没合眼。从施工前准备开始,团队每个人都在紧张地准备合龙的各个环节,反复监测点位。

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按照计划,在完成主梁的合龙后,新首钢大桥就将进入斜拉索调索、人行道等附属工程施工阶段,预计将于2019年9月30日实现贯通。

本报记者 曹政

大桥斜拉索共有112根,其中高塔68根,矮塔44根,斜拉索采用竖琴式渐变距离布置,塔上索间距2.9-7.2m,梁上索间距3.7-14.4m,将梁及桥面重量直接传递到塔上。

今年9月底,新首钢大桥即将贯通,又一座兼具力与美的建筑艺术品将呈现于世。本周,工人们正在高空小心翼翼地拆除钢支架,为3个月后的圆满收尾奋斗着。

从2017年施工开始,大桥每个环节都要进行监测,尤其是密切关注变形等情况。整个过程中,塔节段制造、吊装、运输、焊接难度大,影响因素多、受天气条件制约,同时还要把握好合龙的时间。“施工方案经过会议讨论、层层审批、专家论证,必须确保吊装就位顺利进行。”寇志强说。

2019年3月9日,随着北京长安街西延工程,横跨永定河上的“新首钢大桥”高塔中跨南侧首根斜拉索完成精致准确地安装,以及7片桥面板完成铺装,这座兼具力与美的京西新地标正式进入挂索与桥面铺装的关键阶段,向着竣工目标又迈出坚实一步。目前大型桥梁基本是斜拉钢索桥和钢结构桥,而新首钢大桥把两种结构形式融为一体,施工难度可见一斑。

“如果算上7年前完工的园博会园博大道跨永定河的桥梁,这是我第二次参与到跨永定河的桥梁的建设中了,冥冥之中,我和这座城市和这条河充满了缘分。”在寇志强的想象中,当崭新的大桥与古老的永定河相映成趣时,人们就能同时领略一座城市的过去与现在,领略千年古都的丰富底蕴与美好未来。

新首钢大桥高塔合龙 今年9月竣工

再有,大桥的施工工期紧,多个队伍同时施工,工作环境复杂,更增大了斜拉索的安装难度。

单元板块到达现场后,还要在现场的加工厂进行二次加工。“为了吊装的需要,我们将高塔分为31个钢节段,矮塔分为21个钢节段,这52个钢节段都得通过二次加工,由单元板块组装而成。”寇志强告诉记者,52个钢节段中,有6个节段的重量都超过了500吨,最重的有620吨,绝对算得上是全国最重的钢节段。

另外,南北塔肢均有不同角度的倾斜,即便是气候、温度、光照这些自然条件,对钢结构的影响都变得格外突出。在不同的时间点进行测量,塔肢的数据也会变化。于是,“精准”成为高塔合龙的关键。

由于项目采用高低拱形空间旋转的设计风格,在彰显大桥漂亮的桥型的同时,增加了现场施工的难度。

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大桥西侧是一个高塔,东侧是一个矮塔。这座桥是全球首例双塔斜拉刚构组合体系桥,同时也是北京最宽的大桥。

其次,主塔的拱形结构使得塔内的施工空间特别狭小,很不利于施工人员的施工。

在桥上眺望永定河的美景,看“落霞与孤鹜齐飞,秋水共长天一色。”这是新首钢大桥的设计愿景。

在施工难度方面,寇志强给记者算了笔账,新首钢大桥采用全焊接钢结构,总用钢量高达4.5万吨,超过了“鸟巢”的总用钢量。大桥现阶段总计完成钢结构组拼2.8万吨,钢结构安装已完成2.2万吨。其中单次吊装重量超500吨的节段就多达13段。

首先,大桥设计斜交角度从59°-71°不等,使得斜拉索的锚固位置和角度不断发生变化,基本上每根斜拉索在塔端的安装都需要调整牵引方式和方法。

寇志强告诉记者,大桥预计将于7月20日进行主梁合龙。由于钢结构对温度较为敏感,常会随着温度的改变而发生伸缩,“由于矮塔是临时锁定,会随着主梁的伸缩而发生位移,夏天要胀出来25厘米,冬天要缩进去25厘米,这25厘米就直接影响了合龙难度。”

“因为有倾斜,寻常软件已绘制不出单元板块的平面图。怎么办?我们引入了三维设计软件,先建出三维模型,再从三维模型拆解出一个个单元板块,把它放样成二维平面图,最后进行加工。”寇志强揭秘,为了验证加工工艺是否可行,在江苏扬州的加工厂,工作人员特意选取了接近塔顶合龙位置最弯扭的一个节段,从中取出1/4块体进行足尺试验后,通过逆向建模,去和原先的设计模型做拟合对比,检验偏差,“最弯扭的一段通过验收后,才进入大批量加工。”

同样呈现倾斜形式的还有桥上的拉索,112根斜拉索呈竖琴状布局,将梁和桥面的重量传递到斜塔上。

每声巨响都担心来自施工现场

站在新首钢大桥上,可以眺望永定河美景,看“落霞与孤鹜齐飞,秋水共长天一色”。

最近,同样睡不踏实的还有安全总监李根深。为了给边跨横梁和斜拉索施工腾出作业面,5月16日起,新首钢大桥上开始进行钢支架的拆除。这些钢支架,是当初高矮塔施工时为了配合吊装而特别设计的操作平台,支架最高点有130米,相当于43层楼高。“高空作业,最担心的就是发生坠落。”

长安街是北京城的一条东西轴线,从西三环公主坟桥一路向西,跨过五环后,到达老首钢东门,长街也就走到了头。为了打通京西的交通,多年前,北京启动了长安街西延方案,而跨越永定河的高架桥新首钢大桥,就成为连接石景山和门头沟的枢纽。

扭身之难

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