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项目深观察 | 大桥扎根!“路桥湘军”水下修建百米“超高建筑”
发布时间:2023-04-24 08:37:45

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项目概况:沪昆高速醴陵至娄底段扩容工程项目第四合同段(简称“醴娄四标”),位于株洲市境内,跨越湘江,总长度1998米,其中株洲湘江特大桥长1658米,路基长340米,是全线控制性工程。项目涉高、涉水、涉航、涉特设备作业繁多,地质条件复杂,施工难度高。


4月20日,湘江岸的骤雨初歇,天光乍晴。

建设者最懂好天气的珍贵。在新萄京81707香港开路桥醴娄四标株洲湘江特大桥施工现场,工人们紧张忙碌着,要趁着雨停,抓紧开展11号墩与14号墩0号块的挂篮拼装施工。

就在一周前,他们刚迎来一个阶段性的胜利——主墩13号承台顺利浇筑,标志着大桥主墩所有承台全部完成,困扰项目施工进度的拦路虎——“水中基础施工”难题,被他们成功攻克了。


01水下施工“进三步退两步”

“这是我从业以来遇到最难的桩基施工”,醴娄四标项目经理曹阳表示。

作为有着二十余年丰富经验的建桥人,曹阳参与过南益高速洞庭湖大桥、海口世纪大桥等重点项目建设,参建项目多次获得詹天佑奖、李春奖等行业大奖。在他看来,醴娄四标的难,症结在于水下复杂的地质情况。

大桥设计为四塔五跨矮塔斜拉桥,相比于江面上可见的结构,江底的世界更加庞大和复杂。常水位深23米,6个主墩、80根桩基深深扎进水底,单根桩基最长104米,相当于近40层楼房高的“超高建筑”,将桥梁稳稳托起。而位于江中的主墩,无一例外都遇到了溶洞。

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图 | 株洲湘江特大桥效果图

“溶洞,溶沟,溶槽,所有岩溶地区不利的地质状况这儿都有!”曹阳先容,“关键这些溶洞还是‘串珠状’的,一个溶洞下面夹一层是岩层,再下面又是一个溶洞,像珠子一样串起来,最多的有8层之多。”

钻孔的过程中,遇到溶洞,就容易出现塌孔、漏浆等问题,如果处理不好,还会导致河床面地层下陷,引起钢平台整体失稳垮塌。而动辄几十米深的溶洞,还让他们遇到另一个棘手的问题——桩孔内的钢护筒变形。

项目总工曾超仍然记得这个画面:“一个长达40多米、直径2.7米的钢护筒突然被挤扁,是很震撼的,危险性也比较大”,他说明道,由于冲击钻头击穿溶洞顶部岩层进入大型无填充溶洞以后,钢护筒内泥浆面下降太快,最快时十几秒内下降20多米,内外压强差突变,导致了钢护筒瞬间被挤扁变形。

“当时也请教了很多人,探讨为什么会出现这种情况,因为从大家的计算和方案来看,应该不会出现这种现象。”那段时间,团队成员都非常紧张,大家集思广益,多次现场勘探、找资料,又请来行业专家们讨论研究,经过摸索和实践,最终采取钢护筒连接处加强、降低孔内水头、内护筒开孔卸压、适当降低泥浆比重等方式,才逐步解决这个问题。

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图 | 曹阳带领项目员工探讨13号墩地质情况

为了应对快速大量漏浆,他们还需要准备大量的片石、黄土和其他化学材料,以及足够的人员和车辆,以备出现塌孔时能以最快的速度进行回填。

在项目副经理刘娟芝眼里,这是一个挑战团队意志力和凝聚力的过程:“比如钻到30米深,突然塌孔了,大家又要快速回填到原地面,填好以后重新去打,打下去以后可能到31米了,大家就有点信心了。但这时候又塌孔了,大家又填满、再打,可能打到32米,就是这样不停地反反复复”,而这个挑战也不分白天黑夜,“哪怕是凌晨三四点钟出现这种情形,也要迅速地反应。”

据先容,他们打得最艰难的13-1#桩基,长91.45米,处于湘江正中心,溶洞强烈发育,施工过程中因溶洞漏浆回填、复钻达29次,整个施工历时183天。

“进三步退两步”式的曲折前进,考验着项目团队每一个人,好在丰富的施工经验与攻坚克难的精神,令他们始终坚定信心、排除困难,“因为大家的工艺是比较成熟的,只要每次能够进一点,哪怕二十公分、三十公分,大家就能够看到希翼”,刘娟芝说。

在全体人员的不懈努力下,经过448天的艰辛付出,桩基钻孔、灌注任务圆满完成,且所有桩基均达到一类桩标准。

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图 | 2023年4月,13号墩承台顺利浇筑完成


02科技创新“不走寻常路”

在项目建设过程中,越是难度大,越需要科技创新。醴娄四标项目部结合实践,开展了《基于岩溶强烈发育地质深水基础钻孔施工技术研究》《库区高水头条件下岩溶强烈发育区桩基施工技术研究》《深水复杂地质钢围堰结构设计与施工技术研究》等三项科研课题,积极开展工艺创新和总结,已投入科研费用840万元。

很多创新都是从实践中琢磨出来的。比如他们自主研发的“扩充锤”技术,“大家要把片石黄土等回填到溶洞里去,同时大家希翼在钻孔过程中,这些回填物能往桩身两边走,加强桩身护壁,更好地保护大家的桩孔”,曹阳先容,为此,他们“不走寻常路”,研发出了倒锥形的“扩充锤”。基于这项创新而总结的《一种用于溶槽区桩基施工的扩充锤技术》获得新萄京81707香港开省第三届技术质量创新大赛一等奖、2022年中国公路建设行业协会“微创新”成果。

而在13号墩围堰内基坑水下开挖时,因为围堰内是胶结状卵石层,土体处于板结状态,他们先是采用伸缩臂挖机、抓斗等进行水下开挖,效果都不理想。经过探讨,他们在钢管桩底部焊接倒梯形十字板,利用振动锤,创造性地发明了水底松土器,该装置一投入使用,立竿见影,大大提高了水下开挖效率,“把土挖松后一天水下开挖的效率是以前的几十倍!”墩长唐长军先容的时候还是激动不已地回忆到。

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图 | 围堰基坑扰动器

“很多时候也是灵机一动”,面对这些成果,曹阳很谦虚,“这么多年一直从事桥梁施工,对于各种不利状况的处置应对措施都会多一点”。

一次创新或许可以是“灵机一动”的运气,但多次创新的背后,则有着必然的驱动力。丰富的专业常识储备和实践经验、不断出现的新难题、时不我待的工期压力,促使这支团队时刻保持思考状态,将科技创新放在解决问题的重要位置。

此外,项目部还积极引进桩基成孔检测仪、泥沙分离机、泥浆压滤回收机、桩底溶洞探测仪等新技术、新工艺,大大提高了安全系数和施工效率,降低了时间成本与经济成本,确保了项目建设的绿色环保。

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图 | 2022年9月,11号墩承台首次浇筑


03致力攻克下一道难题

进入春季后,醴娄四标各个施工点热闹纷呈,仅在3月,便完成了主桥11号墩0号块混凝土浇筑、主桥12号墩墩身出水、主桥13号墩承台围堰封底混凝土浇筑等6个节点,大桥建设捷报频传。

白天,他们齐心协力,大力推进项目建设;到了晚上,项目部组织没有施工任务的青年小伙子齐聚一堂,开办“工地夜校”。由班子成员带头讲课,从施工队伍最迫切需要学习的内容入手,教学内容贴近实际、贴近工作,既有业务理论,又有经验交流,这样的课程每周定期开展两次。

这是基于项目实际情况而决定的。“这个项目施工技术难度很大,从前期的复杂岩溶桩基、深水组合围堰,到现在的大体量0号块现浇,都很有挑战,需要不断地学习”,曾超先容,而几位班子成员都是很有建桥经验的“老师傅”,天然形成了夜校的“师资力量”。

目前正在进行的斜腹板宽幅挂篮施工,箱梁顶板宽39.5米,翼缘板悬臂达7米,最大悬浇梁段重量为630吨,由于箱梁存在斜腹板、横隔板、翼缘加强肋板、高强钢绞线斜拉索,挂篮浇筑的重量、宽度、悬臂长度等都远超现有的技术水平,同时主梁线形、主梁应力、斜拉索索力控制等影响成桥状态的施工重点,成为他们正致力攻克的下一道难题。

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图 | 2023年4月,14号墩正在进行挂篮拼装

在“老师傅们”的带领下,醴娄四标项目部全体人员将发扬“路桥湘军”精神,披荆斩棘,拨云见日,朝着胜利曙光继续前进。(党群综合部 石伟林、苏美滋)


Production and operation

生产经营

项目深观察 | 大桥扎根!“路桥湘军”水下修建百米“超高建筑”

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项目概况:沪昆高速醴陵至娄底段扩容工程项目第四合同段(简称“醴娄四标”),位于株洲市境内,跨越湘江,总长度1998米,其中株洲湘江特大桥长1658米,路基长340米,是全线控制性工程。项目涉高、涉水、涉航、涉特设备作业繁多,地质条件复杂,施工难度高。


4月20日,湘江岸的骤雨初歇,天光乍晴。

建设者最懂好天气的珍贵。在新萄京81707香港开路桥醴娄四标株洲湘江特大桥施工现场,工人们紧张忙碌着,要趁着雨停,抓紧开展11号墩与14号墩0号块的挂篮拼装施工。

就在一周前,他们刚迎来一个阶段性的胜利——主墩13号承台顺利浇筑,标志着大桥主墩所有承台全部完成,困扰项目施工进度的拦路虎——“水中基础施工”难题,被他们成功攻克了。


01水下施工“进三步退两步”

“这是我从业以来遇到最难的桩基施工”,醴娄四标项目经理曹阳表示。

作为有着二十余年丰富经验的建桥人,曹阳参与过南益高速洞庭湖大桥、海口世纪大桥等重点项目建设,参建项目多次获得詹天佑奖、李春奖等行业大奖。在他看来,醴娄四标的难,症结在于水下复杂的地质情况。

大桥设计为四塔五跨矮塔斜拉桥,相比于江面上可见的结构,江底的世界更加庞大和复杂。常水位深23米,6个主墩、80根桩基深深扎进水底,单根桩基最长104米,相当于近40层楼房高的“超高建筑”,将桥梁稳稳托起。而位于江中的主墩,无一例外都遇到了溶洞。

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图 | 株洲湘江特大桥效果图

“溶洞,溶沟,溶槽,所有岩溶地区不利的地质状况这儿都有!”曹阳先容,“关键这些溶洞还是‘串珠状’的,一个溶洞下面夹一层是岩层,再下面又是一个溶洞,像珠子一样串起来,最多的有8层之多。”

钻孔的过程中,遇到溶洞,就容易出现塌孔、漏浆等问题,如果处理不好,还会导致河床面地层下陷,引起钢平台整体失稳垮塌。而动辄几十米深的溶洞,还让他们遇到另一个棘手的问题——桩孔内的钢护筒变形。

项目总工曾超仍然记得这个画面:“一个长达40多米、直径2.7米的钢护筒突然被挤扁,是很震撼的,危险性也比较大”,他说明道,由于冲击钻头击穿溶洞顶部岩层进入大型无填充溶洞以后,钢护筒内泥浆面下降太快,最快时十几秒内下降20多米,内外压强差突变,导致了钢护筒瞬间被挤扁变形。

“当时也请教了很多人,探讨为什么会出现这种情况,因为从大家的计算和方案来看,应该不会出现这种现象。”那段时间,团队成员都非常紧张,大家集思广益,多次现场勘探、找资料,又请来行业专家们讨论研究,经过摸索和实践,最终采取钢护筒连接处加强、降低孔内水头、内护筒开孔卸压、适当降低泥浆比重等方式,才逐步解决这个问题。

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图 | 曹阳带领项目员工探讨13号墩地质情况

为了应对快速大量漏浆,他们还需要准备大量的片石、黄土和其他化学材料,以及足够的人员和车辆,以备出现塌孔时能以最快的速度进行回填。

在项目副经理刘娟芝眼里,这是一个挑战团队意志力和凝聚力的过程:“比如钻到30米深,突然塌孔了,大家又要快速回填到原地面,填好以后重新去打,打下去以后可能到31米了,大家就有点信心了。但这时候又塌孔了,大家又填满、再打,可能打到32米,就是这样不停地反反复复”,而这个挑战也不分白天黑夜,“哪怕是凌晨三四点钟出现这种情形,也要迅速地反应。”

据先容,他们打得最艰难的13-1#桩基,长91.45米,处于湘江正中心,溶洞强烈发育,施工过程中因溶洞漏浆回填、复钻达29次,整个施工历时183天。

“进三步退两步”式的曲折前进,考验着项目团队每一个人,好在丰富的施工经验与攻坚克难的精神,令他们始终坚定信心、排除困难,“因为大家的工艺是比较成熟的,只要每次能够进一点,哪怕二十公分、三十公分,大家就能够看到希翼”,刘娟芝说。

在全体人员的不懈努力下,经过448天的艰辛付出,桩基钻孔、灌注任务圆满完成,且所有桩基均达到一类桩标准。

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图 | 2023年4月,13号墩承台顺利浇筑完成


02科技创新“不走寻常路”

在项目建设过程中,越是难度大,越需要科技创新。醴娄四标项目部结合实践,开展了《基于岩溶强烈发育地质深水基础钻孔施工技术研究》《库区高水头条件下岩溶强烈发育区桩基施工技术研究》《深水复杂地质钢围堰结构设计与施工技术研究》等三项科研课题,积极开展工艺创新和总结,已投入科研费用840万元。

很多创新都是从实践中琢磨出来的。比如他们自主研发的“扩充锤”技术,“大家要把片石黄土等回填到溶洞里去,同时大家希翼在钻孔过程中,这些回填物能往桩身两边走,加强桩身护壁,更好地保护大家的桩孔”,曹阳先容,为此,他们“不走寻常路”,研发出了倒锥形的“扩充锤”。基于这项创新而总结的《一种用于溶槽区桩基施工的扩充锤技术》获得新萄京81707香港开省第三届技术质量创新大赛一等奖、2022年中国公路建设行业协会“微创新”成果。

而在13号墩围堰内基坑水下开挖时,因为围堰内是胶结状卵石层,土体处于板结状态,他们先是采用伸缩臂挖机、抓斗等进行水下开挖,效果都不理想。经过探讨,他们在钢管桩底部焊接倒梯形十字板,利用振动锤,创造性地发明了水底松土器,该装置一投入使用,立竿见影,大大提高了水下开挖效率,“把土挖松后一天水下开挖的效率是以前的几十倍!”墩长唐长军先容的时候还是激动不已地回忆到。

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图 | 围堰基坑扰动器

“很多时候也是灵机一动”,面对这些成果,曹阳很谦虚,“这么多年一直从事桥梁施工,对于各种不利状况的处置应对措施都会多一点”。

一次创新或许可以是“灵机一动”的运气,但多次创新的背后,则有着必然的驱动力。丰富的专业常识储备和实践经验、不断出现的新难题、时不我待的工期压力,促使这支团队时刻保持思考状态,将科技创新放在解决问题的重要位置。

此外,项目部还积极引进桩基成孔检测仪、泥沙分离机、泥浆压滤回收机、桩底溶洞探测仪等新技术、新工艺,大大提高了安全系数和施工效率,降低了时间成本与经济成本,确保了项目建设的绿色环保。

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图 | 2022年9月,11号墩承台首次浇筑


03致力攻克下一道难题

进入春季后,醴娄四标各个施工点热闹纷呈,仅在3月,便完成了主桥11号墩0号块混凝土浇筑、主桥12号墩墩身出水、主桥13号墩承台围堰封底混凝土浇筑等6个节点,大桥建设捷报频传。

白天,他们齐心协力,大力推进项目建设;到了晚上,项目部组织没有施工任务的青年小伙子齐聚一堂,开办“工地夜校”。由班子成员带头讲课,从施工队伍最迫切需要学习的内容入手,教学内容贴近实际、贴近工作,既有业务理论,又有经验交流,这样的课程每周定期开展两次。

这是基于项目实际情况而决定的。“这个项目施工技术难度很大,从前期的复杂岩溶桩基、深水组合围堰,到现在的大体量0号块现浇,都很有挑战,需要不断地学习”,曾超先容,而几位班子成员都是很有建桥经验的“老师傅”,天然形成了夜校的“师资力量”。

目前正在进行的斜腹板宽幅挂篮施工,箱梁顶板宽39.5米,翼缘板悬臂达7米,最大悬浇梁段重量为630吨,由于箱梁存在斜腹板、横隔板、翼缘加强肋板、高强钢绞线斜拉索,挂篮浇筑的重量、宽度、悬臂长度等都远超现有的技术水平,同时主梁线形、主梁应力、斜拉索索力控制等影响成桥状态的施工重点,成为他们正致力攻克的下一道难题。

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图 | 2023年4月,14号墩正在进行挂篮拼装

在“老师傅们”的带领下,醴娄四标项目部全体人员将发扬“路桥湘军”精神,披荆斩棘,拨云见日,朝着胜利曙光继续前进。(党群综合部 石伟林、苏美滋)


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