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雅康高速二郎山特长隧道贯通、兴康特大桥吊装系统荷载相关情况

 【发布日期:2017-09-26】 【字号: 】 【点击数:】 【关闭此页
雅康高速二郎山特长隧道贯通、兴康特大桥吊装系统荷载相关情况

2017年9月 

一、雅康高速项目建设情况及进展

(一)项目概况。

雅康高速公路是国家高速公路网雅安至叶城高速公路的重要组成部分,是国家“一带一路”四川境内的主要走廊之一,是穿越芦山和康定地震灾区的生命大通道,更是内地进入藏区、辐射带动藏区的经济大动脉。项目建设将结束四川省甘孜州无高速公路的历史,对加快“一带一路”国家战略,增强区域经济、战略辐射能力,建设经济强省、决胜全面小康具有举足轻重的作用,对实现民族地区、革命老区和地震灾区经济社会跨越式发展,加强文化交流,维护藏区长治久安,提升国防安全保障水平,具有重要的战略意义。

雅康高速公路穿梭在崇山峻岭、高山峡谷中,穿越了盆地和高原,可谓是“云中的高速、高原的天梯”,其建设与运营管理难度堪比攀登工程行业界的“珠穆朗玛峰”,在“防灾减灾、运营安全、经济节能、重大工程”4个方面面临30多个世界性重大技术难题的挑战,集我国公路建设难题之最。项目具有“五个极其”的特点:处于四川盆地向青藏高原的过渡段内,海拔快速爬升,地形狭窄陡峻,沟壑纵横,起伏巨大,地貌类型多样,地形条件极其复杂。项目穿越龙门山断裂带,地震烈度高,不良地质发育,地质条件极其复杂。项目穿越不同的气候垂直分布带,高海拔路段的雨、雪、冰、雾、风等恶劣气候影响时间长,气候条件极其恶劣。项目毗邻大熊猫栖息地自然保护区、国家森林公园、风景名胜区、文物保护区,环境敏感点多,工程实施的环境恢复工作任务艰巨,生态环境极其脆弱。项目桥隧工程多,技术难度大,是目前我国桥隧比最高、施工难度最大的高速公路之一,部分路线展布于悬崖峭壁,工程实施受制条件众多,项目处于少数民族地区和地震灾区,社会稳定压力大,建设环境复杂,建设条件极其艰巨。

(二)项目推进情况。

自2014年9月开工以来,项目建设有序有效推进。

累计完成投资149.6亿元,占概算的65%;

累计完成路基土石方82%,桥梁下部构造75%,桥梁上部构造65%,隧道开挖65%,二衬60%,路面工程25%;

全线已完工程质量安全、环保水保处于受控状态。

二、二郎山特长隧道

(一)工程简介。

雅康高速二郎山特长隧道是通往藏区最长的高速公路隧道,穿越二郎山,连接雅安市天全县和甘孜州泸定县,是成都平原进入甘孜藏区第一座高速公路特长隧道,被誉为“川藏第一隧”,是雅康高速全线“一桥一隧”重点控制性工程之一,预计于2017年9月实现贯通。

(二)工程特点。

1.二郎山特长隧道全长13459米,是全国通车及在建第4长公路隧道,先期于2012年开工建设。

2.全国公路隧道首次单掌子面独头掘进长度达到7333.6米。

3.世界首次采用斜井从主洞反向施工的特长隧道,有效的保护了二郎山生态环境,保护了二郎山大熊猫栖息地自然保护区。

4.位于8度高烈度地震区,地质条件极其复杂,灾害多,隧址穿越13条区域性断裂带,存在断层破碎带、岩爆、大变形、高压突泥突水等不良地质灾害。

5.施工过程中,埋深将近400米时,遇到中等——强烈岩爆,全国罕见。

6.全国首次设计有抗震扩大段的隧道,为四川频繁发生的地震灾害预留抗震变形及补强空间,有效保证隧道有效建筑限界。

7.隧道设计异形断面复杂、支洞众多、多处设计有紧急停车带、抗震扩大段、交通转换带、喇叭形联络通道,地下风机房及水力发电室共设计主通道1条、联络通道16条、总长1100米,施工安全风险极大。

(三)斜井及地下风机房工程具有“大、难、新”特点。

1.大

建设规模大:地下通风系统共包括1条主洞、16条支洞、总长1100米,开挖轮廓水平投影面积达到11000平米。属于典型的地下洞室群。

施工断面大:主通道长度126米,最大开挖高度达16m,宽度近13m,断面达158.09m2,安全风险高、施工难度大。

工期压力大:交叉口距离出口端4445米,必须在完成正线段4445米任务及地下风机房运输通道掘进任务后才能正式实施斜井。

2.难

组织难:包括斜井在内,开挖作业面达到19个,不同联络通道交叉作业、断面反复渐变。

技术难:风道小净距(最小净距60cm)上跨主洞右线、联络通道相互跨越。采用多台阶逐层弱爆破解决了小间距上跨主洞问题。 

安全管理难:斜井大坡度反向施工存在出渣重车下坡、二衬台车爬坡易溜滑的安全风险。

3.新

施工方案新:世界首次采用从主洞反向施工技术,有效保护生态环境。

增加水力发电新功能:国内首次利用斜井洞口水系进行发电,用于今后隧道照明及通风用电,合理利用清洁能源。

施工通风方式新:改进型正线与斜井巷道式 水幕降尘相结合的混合通风技术。斜井及地下风机房通风从主洞正线引入新鲜风流,供给各个掌子面。

(四)攻克的技术难题。

1.地下群洞施工组织难题;

2.地下风机房挑顶施工难题;

3.高、大断面开挖施工难题;

4.上跨右洞小净距开挖施工难题;

5.斜井通风难题;

6.二衬台车爬坡及防溜难题;

7.长距离大纵坡车辆行驶安全难题。

三、泸定大渡河兴康特大桥

(一)工程简介。

雅康高速泸定大渡河特大桥是一座建设在高海拔、高地震烈度带、冰碛层、复杂风场环境下的超大跨境钢桁梁悬索桥,是成都平原进入甘孜藏区第一座高速公路特大桥,宏伟壮丽,全长1411米,主桥为1100米单跨钢桁梁悬索桥,被誉为“川藏第一桥”,是雅康高速公路全线“一桥一隧”重点控制性工程之一。

目前,“两塔两锚”已完成施工,2016年12月20日顺利完成无人机牵引猫道先导索跨越大渡河施工,工程建设全面转入上部构造施工工序。2017年6月23日,桥梁主缆索股架设全部完成,现正在进行紧缆缠丝施工,预计9月份进入钢桁梁吊装施工,预计于2018年8月底实现贯通。

(二)项目特点(可用高、大、上简要概括)。

1.“高”桥高。桥位海拔高达1617米,桥面至水面高差达239米,水面至桥塔顶高差达364米;主墩索塔高达188米,接近65层高楼高度,浇筑混凝土量为29万余立方米,是中国第一、世界第三高塔广州电视塔混凝土浇筑量(15万余立方米)的1.9倍;用钢量约为6.2万余吨,比国家体育场“鸟巢”用钢量(4.2万余吨)还要多2万吨;主缆索股与缠丝总重量达1万余吨,总长度超过6万公里,钢丝连起来可绕地球一圈半。雅安岸不稳定高陡边坡高达100米;地震烈度高:Ⅷ度。

2.“大”风大。峡谷多雾、气象多变、风场紊乱,瞬间风速达32.6米/秒,相当于12级台风风速;温差大:昼夜温差高达15℃以上;砼体积大:一是承台大(表面积达2200平方米,大体积砼方量18650立方米);二是重力式锚碇大(锚碇平面面积达5100平方米,大体积砼方量91000立方米)。

3.“上”两个第一。一是雅安岸隧道式锚碇长159米,世界第一,二是悬索桥主跨1100米,川藏第一;两个工艺:一是先导索无人机过江;二是缆索吊装安装主梁; 

(三)创新施工主墩索塔波形钢腹板横梁。

桥位区处于高地震烈度带,为提高桥梁抗震性能,大桥创新采用钢-混组合结构箱形索塔横梁,波形钢腹板首次用于主塔横梁施工。施工技术无先例可循。

1.波形钢腹板冲压成型难。波形板厚24mm、高7m,国内无类似设备,一次冲压成型难度大。冲压成型采用特制的10000吨无牵制模压设备,使单波一次折弯冲压成型以满足制作精度要求。

2.波形钢腹板焊接变形控制。主要从以下四个方面控制焊接过程中的变形:一是采用小拼装工艺,翼板与孔板焊接完毕且校正合格后,方可进行总装;二是剪力件劲板先焊接完毕,并制定焊接顺序,加设焊接支撑,最后与成型翼板进行总装焊接;三是将劲板通长满焊改为工厂间断焊,现场安装完毕后补焊形式,减少焊接热输入,减小焊接变形;四是总装焊接时,将原来钢条支撑改为三角支撑,防止焊接变形。 

3.复杂风场条件下的现场安装困难。主要采取三方面措施加强复杂风场条件下波形钢腹板安装控制:一是桥塔采用梁柱同步法施工,确保安装整体精度以及梁柱连接段的高质量;二是优化现场安装顺序,采用分段吊装、高空原位拼装的方法进行施工。安装顺序为“梁端→梁中,内板→外板”,可保证每个构件安装时都有已有结构作为连接点,提高了施工的安全性;三是横梁波形钢腹板安装过程中,受水平风荷载作用可能发生侧向倾覆,则通过安装防倾覆支撑架抵抗风荷载,进一步提高了施工安全性。 

4.波形钢腹板首次用于主塔横梁施工,无公路行业专项标准,质量管理困难。会同专家组制定专项标准,并严格执行。经第三方单位检测,焊缝质量均满足设计及规范要求。

(四)创新施工世界第一长隧道式锚碇。

世界第一长隧道锚创造性地将隧道锚设置于分离式隧道之间,并通过横通道连接隧道与隧道锚,将两者的相互影响降至最低,也为施工增加了第二工作面。雅安岸为隧道式锚碇,全长159米,垂直高差95米,接近33层楼的高度,其挖方量为4万立方米。康定岸为重力式锚碇,锚碇平面面积约5000余平方米,相当于13个篮球场面积之和,其挖方量为63万余立方米。

(五)解决冰碛层重力式锚碇开挖难题。

康定岸重力锚处于冰碛堆积体,地质松散,自稳能力极差;重力锚基坑开挖面积大、开挖深度深,如何在开挖面积超过2.5平米,最大深度达83米的条件下确保施工安全,是最大的难点。主要采取了以下措施:1.优化防护流程,开挖分级高差缩短至3米,远小于规范规定的8米,逐级开挖逐级防护;2.采用锚杆钻孔跟管作业,避免塌孔;3.全过程进行山体位移监控。

(六)无人机牵引法架设先导索施工。

在高山峡谷地带、跨越华电库区以及318国道的条件下,先导索架设选择何种方式实施对条件要求最下、对环境影响最小。通过综合比较,项目部采用无人机牵引,全过程仅用时3分钟,安全、经济、高效、适用范围广,具有较大的推广价值。

(七)科技攻关成果显著。

科技是第一生产力,通过与高等院校、科研机构联合,组织专班进行技术创新和科技攻关,目前已完成科研课题及成功申请实用新型专利8项,发明型专利2项,有效推动了大桥的顺利建设。

 

桥位区峡谷多雾、气象多变、风场紊乱,设计基准风速32.6米/秒,相当于12级台风风速。下一步将面临在复杂风场条件下,如何保证钢桁梁吊装过程中的安全、已安装梁段的安全以及安装的精度的技术难题。