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水落河特大橋位于四川省瀘州市古藺縣永樂鎮(zhèn)與龍山鎮(zhèn)交界處，是瀘州經(jīng)古藺至金沙高速公路（古藺至川黔界段）的控制性工程。大橋位于烏蒙山區(qū)，山勢(shì)陡峭，兩岸近乎直立，橋面至谷底高差250余米，橋區(qū)位于灰?guī)r地區(qū)，地質(zhì)活潑，巖石裂隙發(fā)育，施工難度極大。

大橋采用主跨349.25m（計(jì)算跨徑335m）的上承式鋼筋混凝土懸澆拱橋，主橋橋面系采用跨徑11×31.75m的預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支I形梁+組合橋面板；古藺岸引橋采用9孔40m跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁，金沙岸引橋采用25孔（右幅24孔）40m跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁。橋梁全長(zhǎng)左幅1721.25m，右幅1676.20m。

圖1 水落河特大橋橋型布置圖

水落河特大橋設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土拱座，在拱腳位置采用C50鋼纖維混凝土，左右幅分開設(shè)置。古藺岸拱座順橋向長(zhǎng)21m，右幅拱座高22m，左幅高25m，設(shè)計(jì)C30混凝土12320.8m3，C50鋼纖維混凝土3239.6m3。金沙岸拱座順橋向長(zhǎng)18.7m，高17.97m，設(shè)計(jì)C30混凝土6098.3m3，C50鋼纖維混凝土2502.2m3。

針對(duì)水落河特大橋拱座結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)和拱座高強(qiáng)度大體積混凝土(C50)易出現(xiàn)溫度裂縫影響耐久性的問題，項(xiàng)目通過對(duì)混凝土自身性能的研發(fā)、改善，對(duì)拱座采取分層分塊澆筑，對(duì)澆筑過程進(jìn)行智能化溫度控制，開發(fā)出了一套拱座大體積混凝土的制備和施工控制技術(shù)。包括開發(fā)出高強(qiáng)度等級(jí)大體積混凝土水化溫升抑制和抗裂性能提升的技術(shù)；研發(fā)出水落河特大橋拱座C50機(jī)制砂抗裂大體積鋼纖維混凝土，解決工程建設(shè)中河砂匱乏的問題，提高結(jié)構(gòu)耐久性。

第一，采用低含氣量、高減水、水化溫升抑制、高保塑聚羧酸超塑化劑，復(fù)配優(yōu)質(zhì)消泡劑和引氣劑，輔以聚醚類減縮型外加劑補(bǔ)償收縮，有效減少混凝土體積收縮，提高混凝土的抗裂性能，從而開發(fā)研制高強(qiáng)度等級(jí)大體積混凝土專用外加劑。

第二，研究水泥和礦物摻和料的種類和摻量、鋼纖維的種類和摻量，以及外加劑的摻量，對(duì)大體積混凝土水化溫升、力學(xué)性能（抗壓、抗折和彎曲韌性）和體積穩(wěn)定性能的影響，提出拱座C50機(jī)制砂抗裂大體積鋼纖維混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)與制備方法。

第三，基于C50機(jī)制砂混凝土水化溫升速率以及力學(xué)性能的發(fā)展規(guī)律，進(jìn)行拱座C50機(jī)制砂混凝土的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的分析，提出拱座C50機(jī)制砂抗裂大體積鋼纖維混凝土水化溫升穩(wěn)定控制與開裂性能提升技術(shù)。

第四，采用振動(dòng)式攪拌機(jī)取代強(qiáng)制式攪拌機(jī)，減少了拱座C50鋼纖維混凝土的攪拌時(shí)間、提高了混凝土強(qiáng)度，一定程度降低了水泥用量。對(duì)混凝土體積穩(wěn)定性能、抗裂性能、抗裂纖維分布均勻性等均有所改善。

第五，采用分層分塊澆筑，拱座古藺岸分7層澆筑，金沙岸分6層澆筑。輔以無線智能溫控設(shè)備，實(shí)施24小時(shí)全天監(jiān)控溫度，并設(shè)置溫度函數(shù)調(diào)節(jié)流量閥，自動(dòng)調(diào)節(jié)冷凝水流速，科學(xué)可行和高效、低成本地實(shí)現(xiàn)了智能溫控。

水落河特大橋拱圈采用分幅設(shè)計(jì)，左右幅不相連，每幅采用兩個(gè)單箱單室結(jié)構(gòu)拱肋，分離式兩肋間以橫隔板相連，各拱肋均為八邊形薄壁箱形結(jié)構(gòu)，箱寬4m，箱高6.5m。標(biāo)準(zhǔn)段頂、底板厚0.4m，腹板厚0.3m。1、2號(hào)節(jié)段為加厚段，加厚段頂?shù)装搴?.5m，腹板厚0.4m。拱肋采用C80高韌性鋼纖維混凝土澆筑，鋼纖維摻量40kg/m3，這是該類型混凝土首次應(yīng)用于懸澆拱橋。

首次在懸澆拱橋上采用C80高韌性低收縮鋼纖維混凝土。通過研究C80高韌性混雜混凝土的高程泵送性能、高強(qiáng)韌性、低收縮抗裂和優(yōu)質(zhì)外觀質(zhì)量的協(xié)同提升技術(shù)，開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的C80高韌性抗裂鋼纖維混凝土，降低了薄壁箱形拱肋易開裂的風(fēng)險(xiǎn)，提高了拱肋結(jié)構(gòu)的耐久性及外觀質(zhì)量。主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了技術(shù)研發(fā)：

第一，通過室內(nèi)大量試拌試驗(yàn)及試驗(yàn)墩澆筑總結(jié)，研究開發(fā)出高穩(wěn)泡、超分散、低收縮、黏度調(diào)控型高流態(tài)C80高韌性混雜纖維混凝土專用外加劑，制備出的C80混雜纖維混凝土工作性能。

第二，對(duì)C80混凝土中纖維的分布、韌性和體積變形性能（收縮、徐變）的影響機(jī)制研究。研究了專用外加劑的摻量，以及纖維的種類、摻量及混雜方式，對(duì)混凝土的泵送性能、韌性和體積穩(wěn)定性能（收縮和徐變）的影響；開發(fā)出拱圈C80大流態(tài)混凝土工作性能、力學(xué)性能（抗壓、抗拉、彎曲韌性和彈性模量）、體積穩(wěn)定性與外觀質(zhì)量協(xié)同提升技術(shù)；提出拱圈高流態(tài)C80高韌性纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)及制備方法。

圖2 拱箱混凝土研究試驗(yàn)圖

第三，基于高流態(tài)C80高韌性纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)及制備方法，結(jié)合前期試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行了拱圈自密實(shí)C80高韌性鋼纖維混凝土制備研究，基本工作性能、力學(xué)性能測(cè)試優(yōu)異，J環(huán)障礙高差、間隙通過性、T500擴(kuò)展時(shí)間、L型儀充填比等自密實(shí)性能指標(biāo)良好。

圖3 拱箱混凝土性能測(cè)試實(shí)例圖

第四，研究了拌和工藝（拌和時(shí)間、原材料下料順序、原材料控制指標(biāo)等）對(duì)拱圈C80高韌性纖維混凝土的泵送性能、力學(xué)性能（抗壓、抗拉、彎曲韌性和彈性模量）和體積穩(wěn)定性（收縮、徐變）的影響。

第五，研究了拱圈C80高韌性纖維混凝土的泵送、澆筑振搗和養(yǎng)護(hù)方式對(duì)拱圈混凝土的力學(xué)性能、耐久性能及外觀質(zhì)量的影響規(guī)律，優(yōu)化掛籃懸臂澆筑拱圈C80高韌性纖維混凝土的施工工藝。

引橋墩基礎(chǔ)作為扣掛體系的錨碇，采用樁錨+預(yù)應(yīng)力巖錨的組合式錨碇，斜拉扣掛體系的所有錨索均錨固于兩岸引橋橋墩的承臺(tái)上，利用引橋橋墩的樁基及預(yù)應(yīng)力巖錨共同組成的錨碇系統(tǒng)抵抗錨索索力，創(chuàng)新地采用永臨結(jié)合的錨碇設(shè)計(jì)，大大地減少大體積錨碇施工的諸多難題。

巖錨采用單根6束和8束Φs15.2mm全長(zhǎng)無粘結(jié)型鋼絞線，強(qiáng)度級(jí)別為1860Mpa，單根6束錨索設(shè)計(jì)錨固力為750kN，單根8束錨索設(shè)計(jì)錨固力為1000kN，按設(shè)計(jì)錨固力的1.1倍進(jìn)行張拉。

承臺(tái)錨碇預(yù)先預(yù)埋鋼絞線，承臺(tái)內(nèi)預(yù)埋P型錨具及管道，首先在承臺(tái)頂或側(cè)面張拉預(yù)埋鋼絞線，后采用鋼制轉(zhuǎn)換接頭與錨索相連。承臺(tái)作為巖錨與斜拉扣掛的錨索受力轉(zhuǎn)換點(diǎn)，對(duì)懸澆施工起著十分重要的作用。

圖4 承臺(tái)巖錨結(jié)構(gòu)圖及承臺(tái)巖錨計(jì)算模型圖

水落河特大橋拱肋分45個(gè)節(jié)段施工，兩岸拱腳1～2號(hào)段采用搭架現(xiàn)澆施工，3～22號(hào)段采用掛籃懸臂澆筑施工，懸澆段長(zhǎng)度6.07～10.07m，最重節(jié)段懸澆重量約197t。跨中23號(hào)合龍段長(zhǎng)2m，采用吊架施工。

斜拉扣掛體系采用“扣吊合一”的設(shè)計(jì)。古藺岸扣塔高43.75m，金沙岸高37.5m，扣塔采用裝配式鋼管拼裝，采用法蘭盤和高強(qiáng)螺栓連接，首次在拼裝場(chǎng)采用臥拼扣塔的預(yù)拼方式以提高拼裝精度和安裝效率。

扣錨索每節(jié)段布置兩根，扣索錨固于箱內(nèi)齒塊處，錨索錨固于承臺(tái)上，在交界墩和扣塔上張拉，交界墩張拉齒塊處設(shè)內(nèi)隔板，扣塔張拉處設(shè)鋼錨梁。交界墩和拱箱節(jié)段上預(yù)先埋設(shè)索導(dǎo)管，便于穿梭。全橋單個(gè)拱肋共設(shè)扣錨索各42對(duì)，扣錨索規(guī)格由Φs15.2-7到Φs15.2-15鋼絞線不等，最大索力約190t。本橋扣錨索索力采用一次調(diào)索技術(shù)，即施工過程中不需要對(duì)前面節(jié)段扣錨索力進(jìn)行調(diào)整直至成拱狀態(tài)。

圖5 水落河特大橋斜拉扣掛及纜索系統(tǒng)布置圖

（單位：厘米）

纜索吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)為輕型纜索，全橋布設(shè)6組主纜，主纜采用φ56的鍍鋅鋼絲繩，牽引繩和起重繩采用φ24的鍍鋅鋼絲繩?？鬯显O(shè)Φs15.2-5的縱向風(fēng)纜，每幅設(shè)2組。牽引系統(tǒng)采用6臺(tái)10t摩擦型卷揚(yáng)機(jī)，起重系統(tǒng)采用6臺(tái)電動(dòng)中速卷揚(yáng)機(jī)。纜索系統(tǒng)每組主纜設(shè)計(jì)最大吊重15t，主要用于拱肋節(jié)段鋼筋的整體安裝。

扣錨及纜索吊裝系統(tǒng)采用智能監(jiān)控系統(tǒng)，通過對(duì)扣錨索索力、塔偏位移、錨碇位移、卷揚(yáng)機(jī)狀態(tài)、起升高度與運(yùn)行行程的監(jiān)控等，納入集中控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)扣錨及纜索系統(tǒng)的操控和監(jiān)測(cè)，提高施工效率，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)水落河特大橋拱肋節(jié)段長(zhǎng)、壁薄、懸澆傾角大的特點(diǎn)，研發(fā)出輕型化的桁架式懸澆掛籃，通過液壓行走系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)掛籃內(nèi)外模的行走，保證了掛籃行走的平穩(wěn)和澆筑的安全。掛籃外模采用液壓系統(tǒng)安拆模板，內(nèi)模采用桁架式內(nèi)液壓模板系統(tǒng)，兩者相互獨(dú)立又相互協(xié)同。掛籃施工工藝為：外模退開→掛籃行走→掛籃及外模行走到位→安裝拱箱鋼筋→收縮內(nèi)模并行走→內(nèi)模行走到位→模板系統(tǒng)調(diào)整→澆筑混凝土。

圖6 水落河大橋懸澆掛籃效果圖

掛籃主梁采用箱形截面和桁架式結(jié)構(gòu)，提高了截面慣性矩，減輕掛籃重量，有效改善了對(duì)懸澆扣錨索索力的影響。外模通過K型撐上設(shè)置液壓設(shè)備，實(shí)現(xiàn)外模的開合，外模隨掛籃一同行走，保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，降低模板吊運(yùn)的安全風(fēng)險(xiǎn)。掛籃配置有主頂系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、止推系統(tǒng)、后頂升系統(tǒng)、中錨系統(tǒng)、安全平臺(tái)系統(tǒng)等，通過各個(gè)系統(tǒng)的協(xié)同作用，能夠有效降低掛籃掛鉤的承載力，減輕掛籃自重，體現(xiàn)了懸澆拱輕型化的掛籃設(shè)計(jì)理念。內(nèi)模系統(tǒng)采用桁架式內(nèi)模設(shè)計(jì)，內(nèi)模板與桁架一體，通過液壓設(shè)備實(shí)現(xiàn)箱內(nèi)模板的收張，配有專門的內(nèi)模行走軌道，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)模系統(tǒng)的行走。此外，通過智能建造數(shù)字孿生平臺(tái)的核心物理引擎技術(shù)，進(jìn)行了掛籃的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，保證掛籃運(yùn)行的穩(wěn)定性。

圖7 掛籃內(nèi)外模系統(tǒng)實(shí)例圖

拱箱鋼筋節(jié)段長(zhǎng)、數(shù)量多，焊接工作量大，為減少拱箱鋼筋安裝時(shí)間，提高施工效率，保證鋼筋的焊接質(zhì)量，采用主拱圈鋼筋“分段制作、分片吊裝、分塊組拼”的施工工藝。鋼筋在鋼筋加工廠下料制作，運(yùn)輸至兩岸拱座施工平臺(tái)上進(jìn)行流水線分片拼裝，拼裝好后通過纜索吊裝系統(tǒng)分片吊裝至掛籃進(jìn)行安裝，實(shí)現(xiàn)鋼筋骨架裝配化、精細(xì)化施工。

該技術(shù)減少了鋼筋在掛籃上焊接的時(shí)間，能夠有效加快施工進(jìn)度，降低在大傾角拱箱上焊接眾多箍筋的安全風(fēng)險(xiǎn)，提高安裝質(zhì)量；主拱肋鋼筋節(jié)段分4片進(jìn)行加工，在專用的鋼筋拼裝胎座上進(jìn)行拼裝，再通過專用通道運(yùn)輸至肋間吊裝點(diǎn)，通過纜索吊裝調(diào)至掛籃上安裝，最大鋼筋塊件重量約11t；吊裝作業(yè)先安裝底板鋼筋片，再安裝兩腹板鋼筋片，待內(nèi)模系統(tǒng)行走到位后再安裝頂板鋼筋片，大大提高施工效率。

古金高速智慧梁廠選址于龍山服務(wù)區(qū)，預(yù)制區(qū)占地14000m2，存梁區(qū)占地10200m2。梁板預(yù)制采用工廠化流水線生產(chǎn)，通過智能化技術(shù)的運(yùn)用，保證了施工質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率，達(dá)到節(jié)能增效的目的，非常適用于山區(qū)大型梁廠的建設(shè)。本智慧梁廠共布設(shè)6條生產(chǎn)線和1條回程線，配套布置鋼筋綁扎區(qū)、混凝土澆筑區(qū)、蒸養(yǎng)區(qū)（噴淋養(yǎng)護(hù)區(qū)）、張拉壓漿區(qū)。每條生產(chǎn)線的標(biāo)準(zhǔn)配置是一套液壓T梁模板，搭配4個(gè)移動(dòng)臺(tái)座。

圖8 智慧梁廠布置圖

與傳統(tǒng)預(yù)制梁廠相比，本智慧梁廠創(chuàng)新點(diǎn)：

采用“可調(diào)式液壓模板+移動(dòng)臺(tái)座”的布置方式，減少了制梁臺(tái)座的數(shù)量，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)同一臺(tái)座對(duì)不同橫坡的T梁適應(yīng)性，減小了對(duì)場(chǎng)地地形的限制，提高了施工效率；采用預(yù)制T梁外帶動(dòng)力牽引系統(tǒng)，每條生產(chǎn)線配備一套獨(dú)立的外帶動(dòng)力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了低成本投入，低碳節(jié)能的環(huán)保施工理念；采用“L”形的“產(chǎn)梁-存梁-運(yùn)梁”軌道，配合智能養(yǎng)生系統(tǒng)、智能張拉系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)全天候T梁生產(chǎn)，保證了對(duì)山區(qū)地形環(huán)境和復(fù)雜多變天氣的適應(yīng)性；采用公路后張法預(yù)制T梁預(yù)應(yīng)力管道橡膠抽拔棒成孔工藝，配備橡膠棒穿束機(jī)，大大節(jié)省勞動(dòng)力，保證了管道的順直度，減小預(yù)應(yīng)力損失。

水落河特大橋引橋的40mT梁和主橋橋面I形梁均由此智慧梁廠生產(chǎn)。該智慧梁廠對(duì)預(yù)制T梁橫坡坡度、封端、錨頭加固處置、混凝土外觀質(zhì)量等梁板預(yù)制關(guān)鍵工序的施工控制，做到精細(xì)化管控，延長(zhǎng)構(gòu)件壽命。為梁板預(yù)制規(guī)模在200～5000片的山區(qū)智慧梁廠，提供了可推廣應(yīng)用的組合式建造解決方案。與普通預(yù)制梁廠相比,大大節(jié)約人工成本、提高加工功效攤銷；與同類型高投入的智慧梁廠相比，綜合成本節(jié)約顯著，非常適用于山區(qū)高速預(yù)制梁的生產(chǎn)。

為了解決項(xiàng)目施工作業(yè)區(qū)域產(chǎn)業(yè)工人工作、生活基本需求，滿足工程建設(shè)對(duì)于產(chǎn)業(yè)工人的技能培訓(xùn)要求，圍繞以水落河特大橋?yàn)橹行膮^(qū)域，項(xiàng)目試點(diǎn)建設(shè)了產(chǎn)業(yè)工人園區(qū)。

堅(jiān)持“以人為本”原則，堅(jiān)持“產(chǎn)、學(xué)、研”相結(jié)合原則，園區(qū)從綜合改善工人生活條件入手，按照集中化布局、物業(yè)化管理、市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)的思路創(chuàng)設(shè)生活園，引入第三方物業(yè)公司實(shí)行專業(yè)化管理。工人入住前須進(jìn)入產(chǎn)業(yè)工人培訓(xùn)中心進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，培訓(xùn)合格后方可進(jìn)入產(chǎn)業(yè)工人園入住，入住由物業(yè)管理合理統(tǒng)籌安排。

園區(qū)占地5300平方米，設(shè)置住宿、餐飲、衛(wèi)生、教育、駐車5大功能區(qū)，園區(qū)依托現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，營(yíng)造“家文化”氛圍，豐富產(chǎn)業(yè)工人文娛生活，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)工人親和度，確保產(chǎn)業(yè)工人隊(duì)伍穩(wěn)定性。同時(shí)以水落河特大橋創(chuàng)新工藝研發(fā)為載體，結(jié)合產(chǎn)業(yè)工人隊(duì)伍的豐富經(jīng)驗(yàn)，在施工方案、施工組織方面進(jìn)行多層次合作。通過“產(chǎn)業(yè)工人培訓(xùn)中心”平臺(tái)，開展崗前安全教育培訓(xùn)、三級(jí)教育、技術(shù)質(zhì)量交底等技能技術(shù)培訓(xùn)，提高產(chǎn)業(yè)工人作業(yè)能力，滿足產(chǎn)業(yè)工人學(xué)習(xí)進(jìn)步的需求，為水落河特大橋的建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)的隊(duì)伍力量。

水落河特大橋建成后，將成為最大跨徑公路懸澆拱橋，在橋梁建造史上具有里程碑意義，其先進(jìn)的建造技術(shù)和管理模式，既可為大跨度鋼筋混凝土拱橋的設(shè)計(jì)提供參考，也可為大型薄壁箱形截面拱的懸臂施工提供技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。