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生态建桥铸精品,交旅融合谱新篇
——记荣获菲迪克工程项目杰出奖的平塘大桥

2022-06-09通讯员陈应高杨健贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司报道

中国工程咨询 2022年5期
关键词:平塘斜拉桥服务区

本刊记者乔珂然 通讯员陈应高杨健(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司)报道

贵州,地处中国大西南,山脉纵横、沟壑密布,山地面积占比达90%以上,旧时有“地无三里平”的俗谚。上千万少数民族人口世代居住在这黔中大地林木繁茂的群山之中,绵延不绝的山峦有如一道道密不透风的围墙,千百年来阻碍着当地人与外界的交流。在位于贵州南部的槽渡河峡谷,人们用自己的方式打通了自然壁垒——作为贵州南部高速公路网的控制性工程,平塘大桥是黔南地区打开山门、突破地形阻隔、互通经贸、交融文化的开山力作。

平塘大桥位于贵州省平塘至罗甸高速公路中段,横跨槽渡河峡谷, 主桥为(249.5+2×550+249.5)米三塔双索面钢混组合梁斜拉桥,桥梁全长2135 米。平塘大桥为山区最大跨径三塔斜拉桥,其塔高332 米的中塔创下了“最高混凝土桥塔”的世界记录,被誉为“最高、最美”桥塔。大桥于2016年4 月29 日开工建设,历经建设者们1300 多个日夜的不懈奋斗,于2019 年岁末正式建成通车投入运营。

平塘大桥项目建成后引起国际社会高度关注,一举夺得2021 年度菲迪克全球工程项目“杰出奖”, 这是继2021 年4月荣获第38 届国际桥梁大会(IBC)“古斯塔夫·林德撒尔”奖之后,于当年斩获的又一项国际大奖。

美美与共的环境友好型设计

平塘大桥所要“征服”的,是横跨宽约1600 米、高差近600 米的槽渡河峡谷,其工程规模巨大,桥面标高是控制桥梁规模的最主要因素。由于两岸接线台地地形较为平缓且标高大致相当,若压低桥面标高减小桥梁规模,则两岸接线隧道规模将急剧增加,从而引起全线工程造价大幅上升,因此平塘大桥的桥面标高最终采用了与两岸接线台地基本相当的高桥位方案。设计师充分利用山谷中部的高地,将桥型方案布置为主跨2×550米的三塔斜拉桥,与主跨1300米悬索桥方案相比造价节省约1亿元。更为重要的是,三塔斜拉桥方案还避免了悬索桥两岸锚碇开挖对周围生态环境的破坏,充分体现桥梁工程师环境友好型的设计理念。

桥位处自然风光秀美,槽渡河蜿蜒穿越山川田野,沿河村落星罗棋布。与美景遥相呼应,“多彩贵州”人文风貌也在平塘大桥外立面设计中得到了充分展现。设计师在设计桥塔时,受当地布依族、苗族等少数民族文化启发,将其特有的服饰、舞蹈等元素融入了桥塔造型,使其总体形象彰显个性特征,注重视觉效果,力求让桥塔造型、体量、色彩等与槽渡河峡谷自然环境协调统一。结合桥塔结构的受力需求,大桥最终选定了空间“裙摆”形桥塔造型及其配色方案,塔、梁、索相互结合后形成的桥梁整体造型极具动感,宛如三位载歌载舞的少数民族少女,唱响《我在贵州等你》的迎宾词。

大型工程的柔美意象,离不开钢筋铁骨的强力支撑。平塘大桥采用三塔双索面钢混组合梁斜拉桥的设计,三座“裙摆”形桥塔——高度分别为320 米,332 米,298 米——依山势分布于峡谷之间。基于索塔刚度提升的需要,大桥将常规板式桥塔的弯曲受力转换成空间巨型桁架的轴向受力结构,同时为了协调匹配三塔斜拉桥的全桥体系刚度,中塔采用了与边塔不同的细部构造:中塔塔柱的顺桥向间距为20 米,宽5 米,壁厚1.5 米;边塔塔柱的顺桥向间距为15 米,宽4.8 米,壁厚1.2 米。而大桥斜拉索为空间双索面、扇形密索体系布置,每个索塔单侧布置22 对斜拉索,均采用低松弛镀锌铝合金高强平行钢丝拉索。塔、梁、索在工程建设中紧密结合,共同串联成一座兼具力量与美感的世界级桥梁。

因地制宜的绿色施工方案

天然河砂一直是合成大型桥梁混凝土所广泛采用的基本建筑材料,但过度采砂会导致河床受损,进而影响到水中动植物的生存环境,造成难以修复的生态环境破坏。平塘大桥共有三座连续变截面空间“裙摆”形桥塔,这些平均高度达300 米以上的擎天巨柱无疑需要大量混凝土浇筑,如何实现建筑材料因地制宜、就地取材,如何以绿色方案减少对河流生态的危害,是摆在建设者面前一道必须破解的难题。

在进行专门研究、开展大量混凝土成分配合比试验的基础上,平塘大桥的混凝土建筑材料最终独辟蹊径,大量利用了主线路基开挖的砂石料进行机械加工,摆脱了对天然河砂的依赖,在满足工程建设需求的同时,解决了路基弃渣污染环境的问题,更避免了河砂开采对当地河流生态环境的不良扰动。索塔混凝土施工中,通过制备高质量机制砂、优选高效减水剂、合理控制粉煤灰掺量、根据索塔不同施工高度不断优化混凝土配合比,最终成功将C50 机制砂混凝土一次泵送至塔顶,其垂直泵送高度达到340 米!

采用创新方式灌筑的平塘大桥索塔如翩翩裙摆,其曲线复杂、截面尺寸及构造连续变化,施工中通过调整每一节段模板侧边,使其与设计构造吻合、匹配,确保了索塔施工质量,使索塔以完美的造型守护好当地青山绿水。

别出心裁的山区桥梁工业化建造

世人常说“逢山开路,遇水搭桥”,然而在黔南山区实践此语绝非易事。鉴于桥位处运输条件困难,施工场地狭窄陡峭,为保护生态、减少占地,并有效提高施工效率和安全性,桥梁工程师创新性地提出了将塔区桥面作为钢梁拼装场,充分应用自主研发的多功能新型桥面吊机装备,施展了为建造山区斜拉桥量身打造的“钢梁整节纵移转体悬拼施工”工艺。该成套技术为世界桥梁建设史上的首创,其具体流程为:先在塔区桥面处拼装钢梁单元件形成节段梁,再由运梁平车运输至新型桥面吊机的工作区域,最后由吊机提升节段梁,完成钢梁整节段的纵移-转体-悬拼安装。之后,多功能新型桥面吊机前移至下一节段,采用相同方法完成下一梁段安装。

上述技术有效保障了梁段架设的整体性,并大幅减小了桥下施工占地,最大程度地保护了桥区生态环境。与此同时,钢梁的高空悬臂拼装作业压力也大幅缓解,有效提升了施工安全性,极大提高了拼装效率和质量,因而非常适合山区斜拉桥上部结构钢混组合梁、钢桁梁的安装。

“钢梁整节段纵移-转体-悬拼安装成套技术”开创了山区桥梁工业化建造的新局面,已成功推广应用于贵州云雾大桥(主跨480 米斜拉桥)、四川江安长江二桥(主跨2×400 米三塔斜拉桥)等多个项目中,推广应用前景广阔,具有显著的社会经济效益和生态环保效益。

畅行“云端”的交旅融合体验

近年来,交旅融合业已成为交通基建的新环节、新思路。平塘大桥项目在设计过程中积极引入交旅融合理念,将大桥与桥头服务区设计统筹结合起来,配套建设了中国首个山区交旅融合高速公路旅游服务区——“天空之桥”服务区,该服务区距离平塘大桥1.3 公里,设交互通道与大桥相连,是欣赏平塘大桥和槽渡河峡谷风光的绝佳地点。

服务区主要由综合楼、悬崖酒店(服务楼)、房车露营地、儿童乐园、停车场等部分构成,以蓝、白两色为主,以畅游星空为主题。其中,白色基调的综合楼分上下两层,整体造型契合时空轮的理念,采用镂空处理,落地弧形玻璃通透明亮,两侧由空中廊道相互连接。在木质结构的大桥观景台上,平塘大桥一览无遗,亚热带季风携来的水汽氤氲于山谷间,云雾缭绕的氛围,有如银河九天牛郎织女相会于天桥,近在咫尺,触手可及。更有依山而建的星云悬崖酒店,其陶土肌理的外墙,与当地非物质文化遗产牙舟陶一脉相承。半山腰上建有观星台,台上架设天文望远镜,亦可满足游人观星揽月的念想。除此之外,“天空之桥”服务区还开设了桥梁科普馆、牙舟陶体验区、农产品直营店等“交旅融合”全新业态。

“天空之桥”服务区依托平塘大桥与槽渡河峡谷风光,将出行、观光、旅游、住宿等多种功能紧密结合,达成了人、桥梁与自然环境的完美融合。自2020 年9 月投入使用以来,服务区已接待游学团队4000 余人,国内外游客50 万人次,已成为贵州自驾游网红景点。值得一提的是,“天空之桥”服务区在给过往旅客提供高质量通行服务的同时,也为当地创造了数百个就业岗位,促进了少数民族地区的经济社会发展。

为结合交旅融合的新需要,平塘大桥的设计指标也做出了相应的改进与加强。大桥主梁采用工型截面钢混组合梁,由钢主梁、钢横梁和混凝土桥面板组成,主梁顶面检修道宽度设为2米。桥面全宽30.2 米,斜拉索横桥向间距25.7 米, 工字型边主梁高2.92 米,标准长度12 米。预制混凝土桥面板标准厚度28厘米,在钢主梁顶面区域加厚至40 厘米。一桥一驿,相得益彰,共同打造出一幅交旅融合的创新图景。

总览:幸福大道承通达、惠民生

如今,大桥两岸通行时间从原来的50 分钟缩短至2 分钟,落后的交通条件不再是限制平塘县区域经济发展的瓶颈。作为全国第一个“桥旅融合,农旅一体化”示范点,平塘大桥及其服务区投入使用以来,通达城乡物流、广纳四方宾客,解决了贫困地区农产品外运不便的老大难问题,对加快当地脱贫摘帽、促进乡村振兴发挥了重要作用。

凝聚创新基因的平塘大桥,从设计规划到现场施工,从桥梁美学到建材选择,从工业化建造到打造交旅融合,每一步都践行着工程建设者的低碳环保理念,每个环节都努力契合工程项目与当地自然、人文和谐共存的宗旨,堪称世界峡谷桥梁建设的典范之作。随着我国大型特色桥梁建设水平的不断进步,更多像平塘大桥这样的优质工程,将在昔日交通闭塞的黔贵山区铺就“万里高速平原”,共同见证更多属于新时代的中国奇迹。

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