貴州“小橋”獲國際“大獎(jiǎng)”:利用舊橋建新拱,利用新拱拆舊橋
由貴陽公路管理局建設(shè)的G320線花魚洞大橋通過中國公路學(xué)會(huì)推薦參加了國際橋梁大會(huì)(IBC)項(xiàng)目獎(jiǎng)的評(píng)審,并于北京時(shí)間今年4月5日凌晨3時(shí)33分收到國際橋梁大會(huì)(IBC)橋梁獎(jiǎng)項(xiàng)評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)發(fā)來郵件,郵件祝賀花魚洞大橋從全球范圍內(nèi)眾多杰出參評(píng)項(xiàng)目中脫穎而出,一舉奪得第39屆國際橋梁大會(huì)“古斯塔夫·林德撒爾”獎(jiǎng)。我國有9座橋獲得過這一堪稱橋梁界的“諾貝爾獎(jiǎng)”,2018年起貴州占據(jù)4席,成為獲得該獎(jiǎng)最多的省份。世界高橋前100位,近半在貴州。本報(bào)近日采訪了花魚洞大橋項(xiàng)目負(fù)責(zé)人郭忠盛、花魚洞大橋總設(shè)計(jì)師楊健,請(qǐng)他們?yōu)槲覀冎v述貴州在山區(qū)峽谷橋梁“小而精”建設(shè)方面是如何一步步達(dá)到世界認(rèn)可的全新高度,如何砥礪奮進(jìn)不斷夯實(shí)貴州“世界橋梁博物館”的地位。
郭忠盛,工程技術(shù)應(yīng)用研究員,貴州省公路學(xué)會(huì)會(huì)員,貴州省貴陽公路管理局總工程師。1983年參加工作,一直從事公路橋梁建管養(yǎng)工作,曾擔(dān)任貴州省公路局養(yǎng)路工程處副處長,貴州省高速公路建設(shè)三年會(huì)戰(zhàn)辦公室綜合組副組長,參與貴翁、貴黔、江翁、翁馬、清織、花安、三黎等高速公路建設(shè)管理工作,以及清水河大橋、鴨池河大橋等建設(shè)管理工作,擔(dān)任花魚洞大橋建設(shè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。
問:請(qǐng)您分享一下花魚洞大橋憑借怎樣的實(shí)力,在全球范圍內(nèi)眾多杰出參評(píng)項(xiàng)目中脫穎而出,一舉奪得第39屆國際橋梁大會(huì)“古斯塔夫·林德撒爾”獎(jiǎng)的。
郭忠盛:“古斯塔夫·林德撒爾”獎(jiǎng)是國際橋梁大會(huì)(IBC)為了表彰在技術(shù)和材料創(chuàng)新、美學(xué)價(jià)值、與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)度及公眾參與度等方面取得杰出成就的優(yōu)秀橋梁而設(shè)立的獎(jiǎng)項(xiàng)?;~洞大橋獲獎(jiǎng)主要是因?yàn)榇髽虻慕ㄔO(shè)契合國際橋梁大會(huì)“古斯塔夫·林德撒爾”獎(jiǎng)項(xiàng)的內(nèi)涵,項(xiàng)目創(chuàng)新地提出了“舊橋建新拱,新拱拆舊橋”的建設(shè)思路,把舊橋拆除和新橋重建綜合考慮,安全高效地完成了舊橋拆除施工,有效地滿足了國家濕地公園和水源保護(hù)區(qū)的環(huán)保要求?;~洞大橋位處紅楓湖風(fēng)景區(qū),風(fēng)光秀麗,大橋重建方案注重美學(xué)設(shè)計(jì),選擇內(nèi)傾10°的提籃拱橋作為重建方案,力求與周邊環(huán)境和諧相融?;~洞大橋建成以來已成為一個(gè)著名的“網(wǎng)紅打卡地”,生態(tài)和景觀效益顯著。
問:請(qǐng)您給我們講講貴州是如何實(shí)現(xiàn)如此卓越成就的。
郭忠盛:改革開放以來,隨著國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施,特別是黨的十八大之后,貴州作為西南地區(qū)重要的陸路交通樞紐,積極參與泛珠三角地區(qū)、長江經(jīng)濟(jì)帶、“一帶一路”建設(shè),實(shí)施縣縣通高速公路三年大會(huì)戰(zhàn)。2015年貴州省率先在西部地區(qū)實(shí)現(xiàn)縣縣通高速公路的目標(biāo),同時(shí),伴隨著高速公路建設(shè)的快速推進(jìn),先后有10余座橋梁建成通車不斷的刷新歷史紀(jì)錄。比較著名的有清水江大橋、北盤江大橋、鴨池河大橋、紅水河大橋,赤水河大橋、平塘大橋。貴甕高速清水河大橋,主跨1130米,是世界最大的單跨板桁結(jié)合加勁梁懸索橋、亞洲第一的山區(qū)雙塔懸索橋。畢都北盤江大橋以565米的垂直高度成為目前世界第一高橋。貴黔高速鴨池河大橋是貴州在高山深谷地區(qū)建成的世界上跨徑最大的鋼桁梁斜拉橋。惠羅高速紅水河大橋?yàn)槭澜缡鬃菍?duì)稱混合式疊合梁斜拉橋。平羅高速平塘大橋,主塔高332米,采用鉆石形空間塔設(shè)計(jì),是世界上最高混凝土三塔雙索面疊合梁斜拉橋。興義環(huán)城高速峰林大橋?yàn)閲鴥?nèi)第一座大跨徑鋼混疊合梁懸索橋。世界高橋前100名中有45座在貴州,前10名中有5座在貴州,貴州實(shí)現(xiàn)了從“地?zé)o三里平”到“橋梁博物館”的歷史性轉(zhuǎn)變,成為貴州交通建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的顯著標(biāo)志。
問:貴州的交通建設(shè)是如何助推公路沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展、助力鄉(xiāng)村振興的?
郭忠盛:從2000年開始,貴州不斷加大交通建設(shè)力度,實(shí)施了數(shù)輪大規(guī)模道路網(wǎng)改造,先后實(shí)現(xiàn)了鄉(xiāng)鄉(xiāng)通公路,縣縣通油路、百分之百的鄉(xiāng)通瀝青路,百分之百的行政村通公路。黨的十八大以來,貴州作為西部地區(qū)交通強(qiáng)國示范省份,堅(jiān)持改善民生交通,深入實(shí)施大扶貧戰(zhàn)略,積極推進(jìn)70個(gè)貧困縣交通扶貧項(xiàng)目和20個(gè)極貧鄉(xiāng)對(duì)外連接通道項(xiàng)目建設(shè)。2015年,貴州實(shí)現(xiàn)縣縣通高速公路,2019年實(shí)現(xiàn)組組通、村村通水泥硬化路。至2020年,貴州公路通車?yán)锍踢_(dá)到20.7萬千米,其中高速公路通車?yán)锍掏黄?000千米,公路橋梁2.6萬余座。昔日“地?zé)o三尺平”的貴州,如今萬橋飛架,天塹變通途。貴州交通建設(shè)的跨越式發(fā)展,不僅極大地改善了貴州的交通面貌,同時(shí)也為改善西部地區(qū)、西南地區(qū)交通網(wǎng)絡(luò),完善全國高速公路骨架網(wǎng)建設(shè)作出了重要貢獻(xiàn)。貴州的開放空間不斷延伸和拓展,帶來源源不斷的人流、物流、資金流,為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)能,有力地促進(jìn)了貧困地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,助力公路沿線鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)振興。
問:花魚洞大橋在運(yùn)營階段采用哪些安全預(yù)警和防護(hù)措施?
郭忠盛:花魚洞大橋設(shè)有橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)大橋運(yùn)營的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè),隨時(shí)掌握橋梁的健康狀態(tài),確保大橋的安全運(yùn)營。同時(shí),在日常的管理和養(yǎng)護(hù)中,除了針對(duì)鋼管混凝土拱橋的常規(guī)管理和養(yǎng)護(hù)外,如鋼結(jié)構(gòu)的防腐、吊桿的疲勞監(jiān)測(cè)、橋面系的破損維修等,更注重在管養(yǎng)實(shí)施上對(duì)環(huán)境的影響,做到既對(duì)大橋進(jìn)行良好的運(yùn)維管理,又最大限度地保護(hù)濕地公園環(huán)境和飲用水源。
貴州花魚洞大橋 貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司/供圖
楊健,工程技術(shù)應(yīng)用研究員,貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司總工程師,享受貴州省政府津貼專家,貴陽市市管專家、貴州省優(yōu)秀青年勘察設(shè)計(jì)師、中國公路百名優(yōu)秀工程師、中國公路學(xué)會(huì)橋梁與結(jié)構(gòu)工程分員常務(wù)理事、中國公路學(xué)會(huì)青年專家委員會(huì)委員,中國測(cè)繪學(xué)會(huì)位置服務(wù)工作委員會(huì)委員,全國交通工程設(shè)施(公路)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員,兼任貴州省工程咨詢協(xié)會(huì)會(huì)長,中國公路學(xué)會(huì)工程設(shè)計(jì)分會(huì)副理事長。長期從事橋梁設(shè)計(jì)和科研工作,承擔(dān)了平塘大橋、赫章大橋、沙坨大橋、花江峽谷大橋、綠汁江大橋、開州湖大橋等特殊橋梁的設(shè)計(jì)與研究,擔(dān)任花魚洞大橋總設(shè)計(jì)師。
問:花魚洞大橋建設(shè)過程中面臨哪些挑戰(zhàn)?建設(shè)者們是如何逐一攻克的?創(chuàng)造了哪些技術(shù)亮點(diǎn)?
楊健:花魚洞大橋建設(shè)過程中主要面臨3個(gè)方面的挑戰(zhàn)。
一是敏感的建設(shè)環(huán)境。橋梁跨越紅楓湖國家濕地公園和飲用水源保護(hù)區(qū),嚴(yán)禁施工廢水排放,嚴(yán)禁固體廢棄物落入水體,空氣、噪聲、水土保持等環(huán)境保護(hù)要求嚴(yán)格。大橋影響區(qū)域范圍內(nèi)有特有瀕危水生植物云貴水韭及灰鶴、黑冠鵑隼等20余種國家保護(hù)野生動(dòng)植物分布,生態(tài)保護(hù)要求嚴(yán)苛。
二是如何安全環(huán)保地拆除舊橋。基于國家濕地公園及飲用水源的環(huán)保要求,我們決定采用對(duì)濕地和水環(huán)境擾動(dòng)最小,但技術(shù)難度更高的原址重建橋位方案。在使用倒裝法拆除舊橋的過程中,原桁式組合拱橋受力模式將由拱式受力體系轉(zhuǎn)換扣點(diǎn)支撐的懸臂結(jié)構(gòu)受力體系,橋梁結(jié)構(gòu)受力體系轉(zhuǎn)變面臨較大的結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)后續(xù)舊橋桁架桿件的拆除也具有較大施工安全風(fēng)險(xiǎn),故項(xiàng)目重建風(fēng)險(xiǎn)較高。
三是重建橋梁與既有景觀和諧相融。橋位處是紅楓湖風(fēng)景區(qū),風(fēng)光秀麗,是紅楓湖上著名的“一湖三橋”景點(diǎn)。該橋連接貴州省多個(gè)著名旅游景區(qū),新橋如何融入湖光山色之中,使橋梁與綠水青山交相輝映、和諧相融,是項(xiàng)目建設(shè)所面臨的第三個(gè)挑戰(zhàn)。
針對(duì)上述挑戰(zhàn),在充分研究項(xiàng)目建設(shè)條件的基礎(chǔ)上,參建各方通力合作,提出了“水源零污染、景區(qū)零干擾、廢料再利用、景觀新地標(biāo)”的項(xiàng)目重建目標(biāo),用以指導(dǎo)項(xiàng)目建設(shè)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)。提出“舊橋建新拱,新拱拆舊橋”的建設(shè)思路,將綠色、節(jié)能、循環(huán)、低碳的建橋理念貫穿建設(shè)始終,開創(chuàng)了生態(tài)建橋的新路徑。新建橋梁景觀上力求優(yōu)雅靈動(dòng),突出橋梁自身的力量美與跨越感,同時(shí)追求橋梁與綠水青山融為一體,相互輝映的景觀效果。施工中研發(fā)了拱橋結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換裝置,并順利開拱,后續(xù)桁架桿件經(jīng)破碎后作為路基填料,實(shí)現(xiàn)舊橋材料循環(huán)再利用。
問:花魚洞大橋是世界范圍內(nèi)同類橋梁拆除改建工程的經(jīng)典范例。請(qǐng)您給我們講講相對(duì)于傳統(tǒng)“先拆后建”的建設(shè)順序,工程師們創(chuàng)新提出的“舊橋建新拱,用新拱拆舊橋”的建設(shè)思路和具體實(shí)施情況。
楊健:傳統(tǒng)“先拆后建”的建設(shè)方案是指先完成舊橋的拆除,待舊橋拆除完成后再進(jìn)行新橋的建設(shè),這種方案下舊橋拆除和新橋施工相互獨(dú)立,兩者之間沒有聯(lián)系。傳統(tǒng)的舊橋拆除法有采用支架拆除法、爆破拆除法及斜拉扣掛倒裝拆除法。支架拆除法是在舊橋主拱圈下方搭設(shè)拆除支架,由支架承擔(dān)舊橋全部的荷載,在支架上拆除舊橋結(jié)構(gòu)。爆破法是指爆破拆除舊橋結(jié)構(gòu),施工過程中舊橋桿件會(huì)墜落橋下水源保護(hù)區(qū),爆破震動(dòng)會(huì)影響周邊建筑物,且會(huì)產(chǎn)生較大粉塵污染環(huán)境。斜拉扣掛纜索倒裝拆除法是指采用拱橋施工的逆作法,在大剛度的扣塔上設(shè)置扣索拉住舊橋主拱圈,倒裝拆除舊橋。受限于場(chǎng)區(qū)敏感的建設(shè)環(huán)境,水中無法搭設(shè)支架,不允許固體廢棄物落入水中,粉塵污染要求嚴(yán)格,故無法采用支架或爆破法拆除舊橋。斜拉扣掛纜索倒裝拆除法需要設(shè)置剛度較大的扣塔,臨時(shí)措施投入較大,施工方案經(jīng)濟(jì)性差。同時(shí),對(duì)舊橋結(jié)構(gòu)采用斜拉扣掛方式進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換,將較大地改變?cè)Y(jié)構(gòu)的受力模式,從而帶來不可預(yù)見的安全風(fēng)險(xiǎn)。
綜合對(duì)比以上施工方案,結(jié)合橋區(qū)環(huán)保要求,統(tǒng)籌考慮舊橋拆除和新橋重建兩個(gè)施工過程,工程師們提出了“舊橋建新拱、新拱拆舊橋”的建設(shè)方案,具體做法是:首先將舊橋橋面作為臨時(shí)施工平臺(tái)和新橋主拱圈節(jié)段的運(yùn)輸通道,安全高效地完成新橋拱肋的安裝,新橋主拱肋在橫橋向及縱橋向上“包住”舊橋;其次待新橋拱肋灌注管內(nèi)混凝土并形成強(qiáng)度后,利用新建鋼管混凝土橋拱肋巨大的承載力,沿新橋拱軸線徑向布置臨時(shí)扣索,將舊橋桁式組合拱主拱圈整體扣掛與新建鋼管拱肋上,舊橋的自重荷載全部經(jīng)扣索傳遞至新橋主拱圈上。隨后利用拱橋結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換裝置解除桁式組合拱拱頂連接,將舊橋桁架拱結(jié)構(gòu)受力體系轉(zhuǎn)化為扣點(diǎn)支撐的懸臂結(jié)構(gòu)。最后按照拱橋施工逆作法,逐段切割舊橋桁架桿件、倒裝拆除舊橋。
問:花魚洞大橋如何實(shí)現(xiàn)“水源零污染、景區(qū)零干擾、廢料再利用、景觀新地標(biāo)”建設(shè)目標(biāo)的?
楊健:首先橋位選擇時(shí)采用橋梁原址重建,兩岸接線工程對(duì)景區(qū)和水源保護(hù)區(qū)幾乎無干擾;其次重建橋梁采用主跨180米的鋼管混凝土拱橋,湖中不設(shè)置橋墩,一跨跨過紅楓湖,并且外科手術(shù)式地完成舊橋拆除施工,最大限度地避免了舊橋拆除、新橋重建對(duì)生態(tài)環(huán)境的不良影響;再次拆除桿件經(jīng)移運(yùn)破碎后作為路基填料;最后新橋布置為景觀更優(yōu)的內(nèi)傾10°變桁高的提籃拱橋。通過以上主要措施,實(shí)現(xiàn)了“水源零污染、景區(qū)零干擾、廢料再利用、景觀新地標(biāo)”的建設(shè)目標(biāo)。
問:請(qǐng)您具體介紹一下“廢料再利用”和“污水收集處理循環(huán)系統(tǒng)”。
楊健:秉承“生態(tài)建橋”理念,項(xiàng)目對(duì)舊橋構(gòu)件實(shí)現(xiàn)了廢料再利用。舊橋混凝土桁架桿件拆除后,由攬吊系統(tǒng)及移運(yùn)小車運(yùn)至橋梁范圍外,經(jīng)破碎后,混凝土作為路基填料,節(jié)約填料1953立方米,實(shí)現(xiàn)舊橋混凝土100%循環(huán)再利用,舊橋共251噸鋼材100%回收。受限于濕地公園及飲用水源嚴(yán)格的環(huán)保要求,施工中對(duì)污水進(jìn)行集中處理,舊橋桿件切割過程中,進(jìn)行噴淋降塵,防止切割產(chǎn)生的粉塵污染飲用水源,設(shè)置積水掛籃收集桿件切割過程中產(chǎn)生的廢水及其他施工污水,經(jīng)縱向管道引流至橋頭污水處理池,對(duì)污水進(jìn)行經(jīng)酸堿中和沉淀、隔油除渣處理,達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后用于施工區(qū)域?yàn)⑺?,確保施工污水不對(duì)飲用水源造成污染。
舊橋扣掛于新橋拱肋 貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司/供圖
花魚洞大橋建設(shè)——世界認(rèn)可的新高度
2022年,由中國公路學(xué)會(huì)推薦的兩座橋梁榮獲國際橋梁大會(huì)(IBC)大獎(jiǎng),其中由貴陽公路管理局建設(shè)的貴州花魚洞大橋獲得“古斯塔夫·林德撒爾”獎(jiǎng)。該獎(jiǎng)被譽(yù)為橋梁界的“諾貝爾獎(jiǎng)”,是國際橋梁大會(huì)(IBC)為了表彰在技術(shù)和材料創(chuàng)新、美學(xué)價(jià)值、與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)度及公眾參與度等方面取得杰出成就的優(yōu)秀橋梁而設(shè)立的獎(jiǎng)項(xiàng)。以往授獎(jiǎng)的橋梁都是跨度大、高度高的地標(biāo)性大規(guī)模橋梁,本次授予跨度和高度均不突出、造價(jià)僅1.1億元的“花魚洞大橋”,凸顯了該橋的技術(shù)含量、環(huán)保和美學(xué)價(jià)值,標(biāo)志著貴州在山區(qū)峽谷橋梁“小而精”建設(shè)方面達(dá)到了一個(gè)世界認(rèn)可的全新高度,更加夯實(shí)了貴州“世界橋梁博物館”的地位。
本文原載于《中國建材報(bào)》5月16日2版
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