在湖北十堰,丹江口水库水位到达170米后,水位变化便控制在一个很小的幅度。库区,宽阔的水面与群山相互环绕,成为一道风景线。
在距丹江口水库大坝上游20多公里的岸边,夕阳照耀下,十淅高速公路(湖北段)项目控制性工程,丹江口水库特大桥南岸主塔倒影与北岸主塔塔座基础交汇到一起。主塔上,建设者冬季施工依然热情不减,在钢铁与砼的伴奏下,不断创造着新高度。
一跨过库,保护水资源
丹江口水库位于汉江中上游,分布于湖北省丹江口市和河南省南阳市淅川县,水域横跨鄂、豫两省,是亚洲第一大人工淡水湖,也是国家级生态文明示范区、国家南水北调中线工程水源地、一级水源保护区。
水库区域内环境保护是红线,但跨越水库施工又势在必行,如何做好二者间的平衡,成了中交二航局建设者首要考虑的问题。
由于项目有较长的筹备期,建设者能够深度参与大桥方案设计,为大桥优质建设献言献策。在早期的设计方案中,设计单位根据丹江口水库两岸“V”型峡谷地形结构,提出大桥选型为六跨连续刚构桥。这样设计的好处是,建设规模小、进度快。但有6个主桥墩立在水库内,涉水施工不可避免。
为最大限度地保护水资源,中交二航局项目团队提出建议,水中最好无墩。然而,特殊的地形结构,又让一跨过库面临难题。反复讨论中,大桥建设推迟近一年。
“由于大桥桥址区丰水期的水深可达70米,在水中进行桥墩施工的难度过大,因此,我们选择将两个主墩搬到岸边。一跨过库,既能规避深水基础施工带来的技术难度及施工风险,又能避免对环境造成影响。”中交二航局项目部总工于得安介绍说。
经过两次桥型方案比选,最终将大桥确定为双塔双索面部分地锚式混合梁斜拉桥。
在大桥建设过程中,中交二航局建设者采取无尘喷砂、绿色防护网及时苫盖、废水重复利用、全封闭施工等综合措施,顺利实现了零污染、零排放的“绿色丹江”建设目标,为守护库区水资源做出了积极贡献。
因地制宜,征服“V”型峡谷
设计方案“出炉”后,大桥建设就提上了日程。
丹江口水库两岸的“V”型峡谷地带,具有纵坡幅度大、横向平整度差等特点,且一面临山,一面临水,临水位置为陡坡裸岩地质,稳定性较差。
大桥主墩承台长48米、宽26米,面积相当于2.7个标准篮球场大,下面设有26根直径2.8米的钻孔灌注桩。要在这样的“V”型峡谷地带上建出这么大面积的平面承台,还要满足桩基施工条件,并不是那么容易。此外,建设者们还面临着丹江口水库水位随时可能上涨的困扰。
针对如此复杂的情况,中交二航局项目团队经过一番研究与商讨,研发出了“下部混凝土挡墙加上部单壁钢围堰”组合止水围堰。该围堰能够适应此处地形,并与其完美契合,围出桩基和承台的施工空间,在库区蓄水时维持内部干燥的施工环境。
2019年,库区出现罕见的低水位期,中交二航局项目团队抢抓机遇,在短时间内完成了组合围堰施工,为高水位期桩基、承台施工创造了有利环境,有效解决了库区水位涨跌对大桥主墩基础施工的影响,极大地降低了施工难度与施工周期,较好地控制了施工成本。
建桥工匠,筑牢看不见的基础
俗话说,基础不牢,地动山摇。只有基础牢固,大桥才能矗立百年。而大桥的基础,往往都深埋地下,是看不见的部分,这考验着建设者们的工匠精神。
桩基基础施工是大桥建设的第一步。丹江口水库特大桥共有52根桩基,均为直径2.8米的钻孔灌注桩,位于临库区的裸岩地带,桩底深入中风化岩层,承受大桥所有竖向的力。
做好桩基开挖和浇筑,是工程师们要过的第一关。在组合围堰施工完成后,桩基施工有了足够的空间。工程师针对特殊的地质地貌,研发了旋挖钻斜坡较硬岩层大直径桩基施工方法,采用大功率旋挖钻多次辅助成孔、清水桩及气举反循环施工工艺,不仅提高了钻孔效率,还确保了孔底“零沉渣”,为优质桩基的建成打下了坚实基础。
基础开挖完成后,工程师带领工人从桩底开始,一点点往上浇筑。才毕业进入工地的高海涛对此记忆犹新。“那段时间过得很充实,每天都盯在现场,在孔桩里面爬上爬下,人倍儿有精神。”
桩基施工完成后,经过第三方的严格检测,大桥桩基均为一类桩,年轻的工程师们用自己的努力交出了一份满意答卷。
作为国内少有的桥型,丹江口水库特大桥成为世界在建最大跨径部分地锚式组合梁斜拉桥。大桥地理位置的特殊性和桥梁结构的独特设计,让桥梁边跨仅长152米,中跨长760米,边中跨比为0.2。而普通的双塔三跨斜拉桥边中跨比则为0.3到0.45。这就导致边中跨比例不协调,重量不匹配,所以需要在两岸密索区主梁下面增加地锚式桥台进行配重,抵消斜拉索产生的竖向力。
作为为大桥起到平衡作用的锚台,其填砂封顶后的重量将达到一艘重型航母的排水量。但是因为其特殊的作用,大桥建成后将默默坚守在桥梁下方,成为看不见的一部分。
如此大体积的锚台,其质量的好坏将直接决定大桥建成后的质量。为保证它的建设质量,中交二航局项目团队针对地锚式桥台多箱型格室的结构特点,研发了成套地锚式桥台控裂施工方法,采用双向后浇带、综合温控、分层浇筑等综合措施,分层分块控制了浇筑体积,释放了锚台左右侧和前后的不均匀沉降,较好地控制了因浇筑时间差异而导致的收缩变形,满足了地锚式桥台控裂的要求。在第三方监测报告中,锚台整体无裂缝,满足设计要求。
2021年末,丹江口水库之畔,特大桥主塔已经封顶,为2022年顺利贯通吹响冲锋的号角。大桥将于2023年通车,届时,丹江之畔特有的柑橘、茶叶等将通过大桥,运抵五湖四海,助力秦巴山区乡村振兴,经济腾飞。(谢刚)