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中铁十四局三公司:

科技创新担纲“幕后推手”

2020-10-14 15:15:37  来源:中工网

  位于陕西省白水县的合铜高速公路水苏沟大桥周围,沟壑纵横,绿意依然。

  经半年策划、一年多施工,国庆前夕,随着桥面板铺设完成,中铁十四局三公司承建的国内高速公路最大跨度上承式钢桁梁——合(阳)铜(川)高速公路水苏沟大桥钢桁梁全部贯通。

图为完成落梁的钢桁梁

  施工现场,“孟祥乾科技创新工作室”11名成员紧紧相拥,欣喜之情溢于言表。四项发明专利,掌握了钢桁梁施工导梁、顶推、焊接、落梁、桥面板架设等六项关键技术,顶推、落梁误差3毫米,这是他们交出的最终答卷。

  左右两幅钢桁梁横跨关中沟壑,每幅长240米,高约8米,最大跨度80米,重量约1200吨,相当于3列复兴号。

  虽然工作室成员平均年龄仅33岁,但很多人有着钢桁梁顶推最大悬臂160米的黄大铁路黄河特大桥建设经验,该桥创新采用的“大跨度平行弦钢桁梁全悬臂多点同步顶推关键技术”被鉴定为国际领先科技成果。

图为完成落梁的钢桁梁大桥全景

  “虽然我们有着钢桁梁顶推的施工经验,但在国内高速公路领域,80米跨度的钢桁梁为国内首例,无现成经验参考,难关只能一项项攻克。”科技创新工作室带头人、项目总工程师孟祥乾介绍。

  与黄大铁路黄河特大桥不同,水苏沟大桥桥墩为50厘米厚的薄壁空心墩,最高达82米,足有27层楼高,为减少顶推过程中钢桁梁对桥墩的推力,他们采用步履式顶推施工工艺。“就像躺在床上看手机时,手指不断向上均匀滑动页面一样,40厘米一个循环,配合梁体与桥墩接触点的反力座,便能抵消墩柱的水平推力。”孟祥乾形象地比喻道。

  但如果探出80米的“身子”,钢桁梁自然下垂尺寸将达到60厘米,两墩之间的高差仅为40厘米。如何使悬臂80米的钢桁梁顺利“上位”,是摆在建设者面前的第一个“拦路虎”。

图为完成落梁的钢桁梁鸟瞰

  工作室团队参考以往经验,决定拼接48米长的高强钢导梁。常用导梁类似“米字格”上下对折,为减轻重量,他们通过受力分析,去掉了导梁侧面的竖杆,形同玩具“魔尺”样式。如此一来,与200吨的主梁相比,导梁重量仅为80吨,自然下垂尺寸为30厘米。“无竖杆三角形桁架式钢导梁”也成为工作室第一项发明专利。

  当钢桁梁顶推到第一个80米高墩后,为提供顶推作业平台,需将一个11.6米长、16吨重的“巨无霸”垫块提升到高墩上方,并塞进梁体下方。这样大吨位、高难度和高风险的操作,塔吊和吊车只能“望洋兴叹”。

  “能不能将千斤顶改造成‘辘轳’,安装在钢桁梁上,把垫块一点点提上来呢?”在深夜的一次研讨会上,工作室团队提出了这样大胆的设想。他们像串“糖葫芦”一样将三个千斤顶组合在一起,当大吨位千斤顶带动钢绞线提升40厘米后,另外两台千斤顶就会“锁”住钢绞线,通过电脑控制液压系统,自动形成循环,顺利将垫块提升到位,“钢垫梁提升设备”发明专利也被他们收入“囊中”。

  目前国内施工领域,最大架梁跨度为50米,对80米跨度的钢桁梁桥面板架设提出了挑战。“既然不能竖跨,我们能不能将梁片横过来铺设呢?”在前期策划中,孟祥乾科技创新工作室团队提出了大胆的假设。

图为钢桁梁全面贯通

  大胆探索,小心求证。科技创新工作室成员经过研讨,最终决定与厂家合作,根据现场实际,借鉴菱形挂篮的施工工艺,自主研发架板机,配备可旋转精调吊具,桥面板吊到前方后,通过控制系统,旋转90度,落到钢梁上,证明了横向架梁方案的可行性。

  根据现场实际,他们充分利用桥面板上的吊环,在后方进行锚定,保证前方吊装桥面板时,后方受力平衡。

  但如何实现精准落梁便成为又一条“拦路虎”。钢梁上,为每片桥面板预留了264个剪力钉,“必须将桥面板预留孔同时插入剪力钉中,误差几乎为零。”工区总工张永江说。

  “架板机既有六级风速报警系统,又有液压调平系统,特别是可旋转精调吊具,能够实现精准对孔,仅需1人操作,精准、安全、可靠,创造了单日架板六片的记录。”项目现场负责人董林劭评价说。桥面板用架板机及施工工艺成为第三项研发专利。

  孟祥乾科技创新工作室充分总结左幅的施工经验,在右幅的顶推中创造了日顶推16米的记录,顶推及落梁精度均控制在3个小米粒以内。步履式顶推施工装置及其施工方法,成为第四项发明专利,填补了钢桁梁顶推施工多项技术空白。项目部也累计获得业主季度、年度、劳动竞赛等8项第一名,累计获得奖金四百余万元。

  据工区长周少聪介绍,钢桁梁全部为焊接,双幅累计4000个焊缝,焊工全部为拥有10年工作经验的高级焊工。第三方检测通过超声波探伤和射线检测,连一个针眼大的气泡都能检测出来,因为焊接质量控制严格,最终检测合格率为100%。

  合铜高速公路设计时速100公里,建设里程约129.7公里,双向四车道。中铁十四局三公司承建第六标段全长20.4公里,水苏沟大桥钢桁梁为合铜高速公路控制性工程之一,钢桁梁施工完成为年底通车提供了保障。

  项目通车后,将为渭北果蔬、煤炭外运,革命老区振兴发展,陕西交通强省战略贡献力量。(肖永顺 王丽平 方洪祥)

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编辑:白胜利

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