在烏蒙山脈深處，一座大橋橫跨在峽谷之上，將貴州與云南緊緊連在了一起。這座大橋就是享譽(yù)中外的橋梁明星——杭瑞高速貴州畢節(jié)至都格（黔滇界）公路北盤江大橋。
北盤江大橋，長(zhǎng)1341.4米，橋面至枯水期水面的高度差達(dá)565米，接近上海中心大廈的主體高度，位居世界之首；大橋東、西兩個(gè)主橋墩高度分別為269米和247米；主橋?yàn)槠呖邕B續(xù)鋼桁梁斜拉橋，跨徑達(dá)720米，目前在世界同類型橋梁中排名第二。有外國(guó)網(wǎng)友在觀看北盤江大橋的視頻后留言說(shuō)，“中國(guó)用超級(jí)工程證明自己”。
從橋面俯瞰川流不息的北盤江，猶如一條溪流。但為了征服這條“溪流”，建設(shè)者們付出了無(wú)數(shù)的智慧、汗水和心血。
016年12月29日，橫跨貴州省六盤水市都格鎮(zhèn)和云南省宣威市普立鄉(xiāng)的北盤江大橋正式建成通車。 新華社記者 浦 超攝
在遍布山地丘陵的貴州省修建道路，橋梁是必須要邁過(guò)的一關(guān)。而在北盤江峽谷地區(qū)建造一座世界級(jí)水準(zhǔn)的橋梁，面臨的挑戰(zhàn)和困難就更大了。在貴州高速公路集團(tuán)有限公司副總工程師周平看來(lái)，這些困難和挑戰(zhàn)主要表現(xiàn)在，北盤江兩岸地勢(shì)陡峭、地形變化急劇、局部風(fēng)環(huán)境復(fù)雜。同時(shí)，霜凍、大霧、暴雨、暴雪、酸雨等氣象災(zāi)害頻發(fā)，再加上峽谷地形場(chǎng)地狹窄，運(yùn)輸及施工條件極差，修建難度可想而知。
雖然面臨眾多設(shè)計(jì)難題，但中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司沒(méi)有被嚇住，他們選擇迎難而上，于2009年接受了北盤江大橋的設(shè)計(jì)任務(wù)。從那時(shí)起，承擔(dān)設(shè)計(jì)任務(wù)的團(tuán)隊(duì)數(shù)次勘查現(xiàn)場(chǎng)，統(tǒng)籌考慮塔基安全、施工方便等要求后，確定了北盤江大橋的跨徑應(yīng)該在670米以上。
跨徑670米意味著什么？“這一數(shù)字超出了梁式橋、拱橋、混凝土斜拉橋的適用跨徑范圍?！敝薪还芬?guī)劃設(shè)計(jì)院北盤江大橋設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人彭運(yùn)動(dòng)說(shuō)，綜合考慮橋位所處地形條件、施工可實(shí)施性等因素，適合北盤江大橋的建設(shè)方案只能在鋼桁架梁斜拉橋、鋼桁架梁懸索橋兩個(gè)方案中比較選擇。
此前，西部地區(qū)高速公路跨越深山峽谷的大跨徑橋梁基本都選擇了懸索橋方案，如貴州壩陵河大橋、湖北四渡河大橋和湖南矮寨大橋等，中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院也在懸索橋的設(shè)計(jì)上積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，似乎懸索橋是必然的選擇。
但是，北盤江大橋的建設(shè)地處在深度石漠化山區(qū)，采用以往的方案面臨諸多困難和局限——兩岸均為高達(dá)500米的高陡邊坡，岸邊均為懸崖峭壁，且分布了一些溶蝕裂隙帶，懸索橋型錨碇的大開挖對(duì)邊坡穩(wěn)定和安全影響較大。同時(shí)，橋址區(qū)基巖地層為可溶性的碳酸鹽巖地層，地下水活動(dòng)頻繁，這對(duì)橋梁地基基礎(chǔ)的安全形成嚴(yán)峻考驗(yàn)，很難找到適合懸索橋的錨碇位置。
同時(shí)，對(duì)于主跨徑為500米至800米的山區(qū)大跨徑橋梁，鋼桁梁斜拉橋在經(jīng)濟(jì)性上比懸索橋具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，對(duì)環(huán)境影響也較小，鋼桁梁斜拉橋無(wú)疑是一個(gè)既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的選擇。
為此，中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院組織精兵強(qiáng)將，組建了一支強(qiáng)大的橋梁設(shè)計(jì)隊(duì)伍，經(jīng)過(guò)多輪比對(duì)論證，最終決定采用主跨徑720米的鋼桁梁斜拉橋。
主體方案確立后，選擇合理的施工方案被提上了日程。據(jù)介紹，北盤江大橋橋位地勢(shì)險(xiǎn)要，兩岸索塔坐落于懸崖邊，主梁架設(shè)成為最大難點(diǎn)。如果采用常規(guī)的對(duì)稱懸臂拼裝方案，由于地形急劇變化缺少喂梁平臺(tái)，工期難以保證；采用邊跨落地支架中跨纜索吊機(jī)的施工方式，至少需要投入約1.5萬(wàn)噸支架，不僅施工成本巨大，還面臨較高的支架施工風(fēng)險(xiǎn)。
一時(shí)間，施工設(shè)計(jì)陷入僵局。
關(guān)鍵時(shí)刻，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)迎難而上，經(jīng)過(guò)查閱大量資料，精心對(duì)比，在一次次挑戰(zhàn)自我、否定自我的過(guò)程中，敏銳地抓住“主橋兩岸端部設(shè)計(jì)標(biāo)高與山坡頂部地面標(biāo)高接近”的細(xì)節(jié)，創(chuàng)造性地提出在邊跨增設(shè)一個(gè)輔助墩，邊跨采用頂推的施工方案——邊跨鋼桁梁頂推與索塔同步施工，邊跨鋼梁就位后，主跨采用橋面吊機(jī)進(jìn)行拼裝。
中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)人表示：“這種施工方法在斜拉橋施工中屬首次應(yīng)用，可以大大降低山區(qū)高支架施工風(fēng)險(xiǎn)，施工工期也比懸索橋方案縮短了半年時(shí)間，更重要的是對(duì)橋下水域無(wú)污染，不會(huì)破壞岸坡穩(wěn)定。”
2016年9月10日，北盤江大橋成功合龍。 （貴州省高速公路公司供圖）
基建，解決“三通”難題
設(shè)計(jì)藍(lán)圖落實(shí)了，2012年12月27日北盤江大橋正式動(dòng)工建設(shè)。其中，大橋東、西索塔分別由中交第二航務(wù)工程局有限公司和貴州省公路工程集團(tuán)有限公司建設(shè)。
但是，在建設(shè)初期，如何建立完備的基礎(chǔ)設(shè)施成為新的“攔路虎”。據(jù)介紹，北盤江大橋項(xiàng)目駐地位于海拔1500米的山頂，不通水、不通電、不通路，基礎(chǔ)設(shè)施條件極為惡劣。
通路是第一個(gè)坎。在“地?zé)o三尺平”的山區(qū)建一條施工便道，要付出常人難以想象的努力。為了修路，項(xiàng)目承建方、中交二航局北盤江大橋項(xiàng)目部常務(wù)副經(jīng)理喻文浩，上山下山走過(guò)了無(wú)數(shù)遍，總共穿壞了3雙鞋，才建好1條施工便道。
通水是第二個(gè)坎。山腳是奔騰不息的北盤江，山上卻缺乏水利工程，只能采用窖井儲(chǔ)水——在雨水充沛的季節(jié)里將雨水儲(chǔ)存在窖井內(nèi)，以備平時(shí)用水。這種靠天吃水的方法根本無(wú)法滿足施工需要，為此建設(shè)隊(duì)伍曾嘗試聘請(qǐng)打井隊(duì)挖井，但聽說(shuō)要施工的位置后，打井隊(duì)沒(méi)到實(shí)地考察就一口咬定這里沒(méi)水。最終，建設(shè)隊(duì)伍憑借在貴州多年的施工經(jīng)驗(yàn)，用“在半山腰修建蓄水池，利用水泵將北盤江的水逐級(jí)引至山頂”的辦法解決了用水難題。
通電是第三個(gè)坎。在崎嶇的山路上，重達(dá)1噸多的變壓器只能依靠最原始的辦法來(lái)運(yùn)輸。最終依靠32個(gè)工人用撬棍將變壓器送到了指定位置，花了將近一個(gè)月。此后，又耗時(shí)3個(gè)多月，架設(shè)起近百根電線桿。
攻關(guān)，成就世界工程
基礎(chǔ)設(shè)施建好了，施工也進(jìn)入了攻關(guān)期。隨著工程建設(shè)的深入，北盤江大橋的施工面臨著山區(qū)大體積承臺(tái)混凝土溫控、超高索塔機(jī)制砂高性能混凝土泵送、山區(qū)超重鋼錨梁整體吊裝、邊跨高墩無(wú)水平力的鋼桁梁頂推、大跨鋼桁梁斜拉橋合龍5大技術(shù)難題。
首先，北盤江大橋橋深墩高，承重能力強(qiáng)，但受彎受拉能力有限，大橋輔助墩高84米，相當(dāng)于28層樓高，對(duì)這樣的大高個(gè)，上部稍有風(fēng)吹草動(dòng)都會(huì)引起下方的劇烈晃動(dòng)。對(duì)此，他們創(chuàng)新性地采用了模塊化鋼桁梁自動(dòng)頂推為鋼桁梁頂推開啟雙保險(xiǎn)。
據(jù)介紹，施工采用的鋼桁梁步履式頂推技術(shù)，大大減輕墩身所受的水平力，從而控制輔助墩根部的彎矩，通過(guò)中交二航局武港院的技術(shù)攻關(guān)，鋼桁梁步履式頂推可以自動(dòng)調(diào)節(jié)不同工位鋼桁梁自重分配的不均勻性，實(shí)現(xiàn)了頂推過(guò)程中荷載轉(zhuǎn)換、支撐系統(tǒng)往復(fù)移動(dòng)、橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)步前移的功能。通過(guò)循環(huán)“頂—推—降—縮”幾個(gè)步驟逐步完成鋼梁的頂推，實(shí)現(xiàn)鋼桁梁的豎向、順橋向的移動(dòng)或調(diào)整，最終完成重達(dá)6600噸的邊跨鋼桁梁頂推施工。
其次，北盤江大橋項(xiàng)目地處山區(qū)，混凝土只能采用機(jī)制山砂，但由于機(jī)制山砂級(jí)配不均勻，形成的潤(rùn)滑層厚度難以保持一致，導(dǎo)致機(jī)制山砂泵送的難度隨著高度增加不斷加大，在泵送中途容易出現(xiàn)堵管、爆管等情況。但泵送混凝土又是最經(jīng)濟(jì)安全的輸送方法，能將混凝土的性能保持在最佳狀態(tài)，進(jìn)而為確保工程質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
為了解決這一矛盾，大橋建設(shè)團(tuán)隊(duì)提前一年就開始研究相關(guān)解決方案。據(jù)介紹，同泵送高度對(duì)混凝土配合比的要求不同，100米以下的工藝相對(duì)成熟，基本采用一種配合比方案，100米以上每增加50米就需調(diào)整一次配合比，越到高處對(duì)混凝土流動(dòng)性要求越高，到230米以后調(diào)整次數(shù)增多，幾乎每20米就要調(diào)整一次。
針對(duì)不同原材料、不同外加劑給出不同主塔高度的配合比，工作量很大。試驗(yàn)主管李愛軍在主塔混凝土配比試驗(yàn)時(shí)，常常加班到深夜，“這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)必須走在施工的前面，才能保證工程進(jìn)度”。李愛軍說(shuō)。
盡管進(jìn)場(chǎng)道路十分艱險(xiǎn)，但北盤江大橋項(xiàng)目部最終建設(shè)了1.26萬(wàn)平方米的標(biāo)準(zhǔn)化混凝土攪拌站，有效保證了工程所需混凝土的生產(chǎn)供應(yīng)。
值得注意的是，關(guān)鍵部位的特種構(gòu)件是保障大橋百年使用壽命的重要一環(huán)。由于大橋所處地區(qū)常年潮濕多雨，且受峽谷橫風(fēng)影響，為最大限度保證行車連續(xù)性和舒適性，降低行車對(duì)橋體結(jié)構(gòu)的沖擊作用，僅能在大橋兩端設(shè)置4條伸縮縫。
“這對(duì)伸縮裝置提出了更高要求，除了要良好地適應(yīng)橋梁伸縮變化外，還必須具備良好的防腐性能。”山西省交通科學(xué)研究院院長(zhǎng)趙隊(duì)家說(shuō)。
為了盡可能減少行車對(duì)伸縮縫和梁體的沖擊作用，山西省交通科學(xué)研究院提出了整體伸縮縫頂面內(nèi)彼此中梁與邊梁的高差都在正負(fù)0.5毫米之內(nèi)的要求，“相當(dāng)于一枚硬幣厚度的四分之一”。最終，在相關(guān)技術(shù)人員的共同努力下，圓滿完成了各項(xiàng)任務(wù)。
周平介紹說(shuō)，北盤江大橋從開始修建直至合龍，取得了5大創(chuàng)新成果，包括“縱移懸拼”新工法、鋼桁梁整節(jié)段梁底軌道縱移懸拼、“中縱梁+次橫梁”梁板新型結(jié)構(gòu)體系、山區(qū)峽谷自然風(fēng)場(chǎng)非平穩(wěn)數(shù)學(xué)模型和山區(qū)大跨徑橋梁車輛行駛安全性及駕乘舒適性的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則、斜拉索凝凍監(jiān)測(cè)等新型健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，
2016年9月10日，北盤江大橋?qū)崿F(xiàn)合龍，當(dāng)年12月29日順利通車。北盤江大橋的建成通車，標(biāo)志著貫穿我國(guó)東中西部7省、全長(zhǎng)3404公里的杭瑞高速公路建設(shè)取得了重大進(jìn)展，貴州又新增1條出省通道，云南宣威城區(qū)至貴州六盤水的車程從此前的5個(gè)小時(shí)縮短為1個(gè)多小時(shí)，實(shí)現(xiàn)了“一橋橫貫東西，天塹變通途”，黔川滇三省交界區(qū)域快速融入了全國(guó)高速公路網(wǎng)。
此外，北盤江大橋的建成通車，在橋梁建設(shè)領(lǐng)域也具有重要意義，大橋建設(shè)在橋型選擇、施工方法、混凝土運(yùn)用等10多個(gè)領(lǐng)域探索創(chuàng)新，攻克了許多技術(shù)難題，取得了一批具有國(guó)際領(lǐng)先水平、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科技創(chuàng)新成果，形成山區(qū)特大跨徑鋼桁梁斜拉橋“設(shè)、建、管、養(yǎng)”全壽命周期的技術(shù)集群，為其后的六廣河大橋、紅水河大橋、平塘特大橋、鴨池河大橋的建設(shè)提供了技術(shù)支撐和保障。
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