创新施工工艺挑战“喀斯特”地貌
“我们这一个项目如今已经拿下了包括发明专利在内的3项专利。”近日，站在刚刚通车的山东省重点建设项目——建邦聊泰黄河公铁大桥上，中铁一局建邦聊泰黄河公铁大桥项目党支部书记郭庆华向记者介绍，“该桥是目前黄河上施工结构及形式最复杂的公铁桥之一，更是国内最大跨径钢桁梁公铁两用桥。”
曾经，济南市平阴县与聊城市东阿县隔黄河相望。如今，这座全长3.37公里的大桥将两地紧紧连到一起。“这座桥主桥全长782.4米，主桥钢桁梁用钢量达1.5万吨，相当于三分之一个‘鸟巢’（国家体育场）。将如此庞然巨物架于黄河之上，并非易事。”中铁一局建邦聊泰黄河公铁大桥项目技术主管燕相臣说。
难上加难的是，大桥桥梁施工区域位于黄河岩溶发育区域。岩溶在国际上被通称为“喀斯特”地貌。该工程最复杂、最大的溶洞位于河道内的2号墩，溶腔高度达11米，最大溶腔相当于一个篮球场，整体桥墩位于溶腔上部。
桥梁建设过程中怎么样处理这些溶腔？燕相臣表示，他们采取了先注浆后钻孔的工艺流程，即通过注浆填充溶腔、土体固化稳定，再钻孔打桩。在黄河中打桩，需要预先在黄河河床内打入几十米的钢护筒，然后在钢护筒内完成打桩。技术人员将普通单层护筒施工改进为双层护筒施工。外层护筒作为导向护筒，保证在高流速的黄河水流下，引孔工序一次成孔，护筒下放效率较原工艺提高50%。内层护筒避免在桩基施工全套工艺流程中外层泥沙倒灌进入溶腔。
燕相臣介绍，前期水中桩基施工，他们采用旋挖钻机与冲击钻机配合冲击成孔。但建设者在桩基施工全套工艺流程中，遇到了冲击钻机施工卡锤故障。技术人员结合现场地质条件，发明创造了一种小型冲击锤，通过利用实心圆柱形冲击锤对卡锤处周边的土体、碎石和沉渣进行冲击，从而解决卡锤问题。如今，小型冲击锤已经获得实用新型专利。
钢桁梁是由钢材制成的桥梁结构，其特点是强度高、材质均匀、拥有非常良好的塑性和韧性，以及优秀的可焊性。如何将重达三分之一个国家体育场的780多米主桥钢桁梁架于黄河之上？钢梁吊装区域位于黄河滩地、风力风向不稳定。要将1.5万吨的钢梁在50米高空顶推约1公里，对于施工的精准度要求极高。
燕相臣介绍，技术人员选用“多点同步顶推”技术，减少钢桁梁架设施工对河道的干扰和破坏。钢桁梁顶推架设作为一项成熟的施工工艺，关键是做到所有的环节的精准同步。为了精准控制钢桁梁各顶推点顶推速度同步，技术人员将钢桁梁顶推由人工操作转换成智能操作。指挥人员通过可同时控制56台千斤顶同步运行的智能控制管理系统和顶升系统实现远程控制钢桁梁精准同步前移。
该项目位于国家重点水质环境保护区，为了不让一滴废水、一颗废渣进入黄河，技术团队首创“泥沙分离器+气举反循环清孔”方法，避免了传统施工方法设置沉淀池对周边水源、水质的污染。利用该方法，施工产生的废弃物可以直接装车运至指定地点，减少了常规方法通过掏除沉淀池造成的污染。“泥沙分离器+气举反循环清孔”方法通过了中国公路建设协会组织的专家鉴定，被评价为国内先进水平。
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