中铁大道干沟大桥创建国优工程成果介绍

张金志

（龙里县建筑工程质量生产安全技术中心，贵州 龙里 551200）

0 引言

近年来，龙里县建筑工程数量逐年增多，优质工程的创建越来越受到人们的重视。据统计，“十三五”期间，龙里县申报并获得贵州省安全文明施工样板工地表彰项目 18 个、优质质量结构工程杯竞赛奖表彰项目 8 个、获得贵州省“黄果树杯”优质工程奖表彰项目 1 个。特别是 2018 年以来，成功申报并获得了国家优质工程奖表彰项目 2 个，开创了龙里县工程项目创优新记录，具有重要的里程碑意义。中铁贵州国际生态城中铁大道干沟大桥工程荣获了 2018～2019 年度第一批国家优质工程奖，工程项目在开工伊始，就确定了明确的创优目标，施工过程采取了一系列保障措施，最终实现了国家优质工程创建目标。

1 工程概况

中铁大道干沟大桥设计为双向四车道，行车速度为 60 km/h 的市政道路，位于中铁贵州国际生态城内，中铁大道是生态城内城市基础设施道路建设的重点工程，干沟大桥是中铁大道全线控制性工程。桥梁全长 285 m（97.5 m+97.5 m+3×30 m），共计 6 个墩台，其中主桥为中央索面独塔矮塔式双面斜拉桥，桥长 195 m，引桥为等高度预应力混凝土连续箱梁，桥长 90 m。干沟大桥 2# 主塔总高 137 m，下塔柱墩高 87 m，墩身下部采用矩形承台，墩身上部支点处梁高 9 m，上塔柱高 41 m。下塔柱与上塔柱截面通过椭圆实心、椭圆空心、椭圆空心花瓣和椭圆实心花瓣等截面形式不断渐变，最终呈现“芦笙”造型，为全国首创［1，2］（见图 1）。

图1 干沟大桥全景图

2 创优目标

工程质量目标：贵州省优质结构工程竞赛奖、贵州省“黄果树杯”优质工程奖、国家优质工程奖。

安全文明施工目标：贵州省安全文明施工样板工地。

质量管理目标：贵州省优秀 QC 小组。

科技创新目标：申报贵州省科学技术进步奖、贵州省施工工法、国家专利。

3 工程施工特点

3.1 主塔墩身设计新颖

干沟大桥横跨 V 型巫山大峡谷，为国家 4A 级景区，谷底无水，为避免桥梁施工时对峡谷植被的破坏，将主墩基础设于谷底，同时结合实际考虑景区景观效果及当地民族区域特色，最终采用“芦笙”乐器造型的独塔矮塔斜拉桥设计方案（见图 2）。

图2 大桥“芦笙”造型近景图

3.2 高墩异形结构模板施工

主塔墩基础采用 9 根 2.5 m 直径钻孔灌注桩，桩基础横向、纵向各 3 排，矩形承台平面尺寸为 14.5 m×14.5 m，承台厚 5 m。墩身下段 2～55 m 范围为椭圆空心墩，墩身中间段 55～65 m 范围为渐变段，渐变段为椭圆形截面渐变至椭圆花瓣形截面，墩身上段 65～87 m 范围为椭圆花瓣形薄壁空心墩，上塔柱为椭圆实心花瓣截面，上塔柱顶端为“芦笙”造型，为施工带来了不小技术难度。为此，该工程设计加工椭圆花瓣形模板，首次采用从椭圆形模板渐变至椭圆花瓣形的异形截面钢模板（见图 3、图 4）。相关施工技术申报获得了实用新型专利：《一种可移动循环使用模板背肋装置》。

图3 主塔墩身异形结构局部图

图4 椭圆花瓣形截面施工图

3.3 高墩环向大悬臂 0 号块施工

干沟大桥主梁 0 号块为四面环向大悬臂状态，柱墩高 87 m，墩顶尺寸为 6.6 m（横向）×7.8 m（纵向），支点梁高 9 m，长 14 m，宽 25 m。纵向最大悬臂长 3.1 m，横向最大悬臂长 9.2 m。0 号块混凝土浇筑量为 1 207 m3，四周悬空混凝浇筑量为 810 m3。0 号块截面为单箱三室斜腹板箱梁，箱梁梁高从 9 m 渐变至 3 m，底板宽度从 10 m 渐变至 15.77 m，顶板宽 25 m，翼缘板宽 3.5 m。与同类型桥梁 0 号块施工相比，施工安全风险系数高、技术难度大。工程设计采用了一种多层井字形组合辐射状的三角形托架布置方式，有效地解决了 0 号块箱梁斜腹板四周悬臂浇筑的难题（见图 5、图 6）。相关施工技术申报获得了国家发明专利《一种多层井字形辐射状 0# 块托架结构》。

图5 大桥 0 号段托架安装图

图6 大桥 0 号段施工图

3.4 塔吊电梯一体化连接运行

在常见的施工中，都是将起重塔吊与施工电梯分开在不同的部位安装使用。由于干沟大桥高墩异形结构设计受力特点及基于施工质量安全生产方面的考虑，不允许在 0 号块箱梁底板和斜腹板上预留施工洞口，导致塔吊和电梯必须在距离墩身表面 7 m 以外安装，这给塔吊和电梯安装及使用带来了极大困难和安全隐患，若采用传统的安装模式，无法满足安全使用要求。因此，该项目研究采用了塔吊电梯一体化连接运行设计方案，采用电梯三链杆超长附着和四杆两面多铰的电梯附着将塔吊与电梯连接成为一体化运行，有效规避了在墩身安装大量预埋件和在 0 号段箱梁结构上开孔的缺陷［3］。该施工技术申报获得了国家发明专利：《一种施工电梯附着与塔吊的连接装置》。

3.5 宽箱梁挂篮施工

干沟大桥挂篮采用 4 榀主桁架的菱形挂篮，挂篮较宽且重量达 150 t。若采用传统的挂篮后锚方式，在提高挂篮空载工况的行走速度和保证挂篮的安全行走方面难度较大，且挂篮使用存在较大的安全风险，如何保证大桥宽箱梁悬臂施工的安全是该项目的重点之一。项目通过研究设计采用空腹式挂篮轨道和内外反扣轮构成挂篮自平衡反扣后锚固体系、上下可调及垂直悬空内外反扣行走防御和可拆卸式内模骨架，有效解决了箱梁顶板宽、腹板为斜腹板和中隔墙为实心截面的技术难题，降低了挂篮空载前移时的安全风险，提高了施工效益［4］。相关施工技术申报获得了国家发明专利 1 项：《一种组合式内膜骨架结构》，获得实用新型专利 2 项：《一种挂篮自平衡反扣轮结构》《一种挂篮空腹式行走轨道结构》。

4 工程获奖及科研成果情况

中铁贵州国际生态城中铁大道干沟大桥工程先后获得中国中铁节能减排标准化工地、贵州省“安康杯”优胜单位、全国“安康杯”优胜班组等荣誉。《提高挂篮行走速度研究》获得贵州省优秀 QC 成果、《提高桥梁钢筋工程施工质量》获中国中铁优秀 QC 成果。获得国家发明专利 5 项、国家实用新型专利 7 项。

《“芦笙”造型塔墩高墩矮塔斜拉桥建造关键技术研究》科研课题成果获得贵州省科学技术进步三等奖、中国施工企业管理协会科学技术进步二等奖。

《反力架预压挂篮施工工法》《高墩环向大悬臂 0# 块托架施工工法》《可调分离式背肋模板施工工法》《空腹式轨道及自平衡反扣轮挂篮行走施工工法》《斜拉桥混凝土箱梁可拆卸式内模骨架施工工法》《顶推锁定一体化劲性骨架合龙段施工工法》《可移动式高墩薄壁空心墩内操作平台施工工法》《跨越式贝雷梁辅助边跨合龙段合龙施工工法》《满堂支架错位搭设施工工法》等 9 项工法获贵州省省级工法《上下可调及内外悬空反扣式挂篮行走防御施工工法》及《预应力钢绞线双顶退锚施工工法》获得中国公路建设行业协会公路工程工法。

项目荣获了贵州省优秀工程勘察设计一等奖、贵州省安全文明施工样板工地、贵州省优质结构工程竞赛奖、贵州省“黄果树杯”优质工程奖，最终获得了 2018～2019 年度第一批国家优质工程奖表彰，且该项目是龙里县第一个获得国家优质工程奖表彰的项目。

5 社会经济效益

5.1 社会效益

中铁大道干沟大桥是中铁贵州国际生态城内一座造型新颖、别具匠心的独塔矮塔斜拉桥，是贵州省内市政桥梁工程领域中第一个获得国家优质工程奖表彰的项目。干沟大桥作为中铁大道的关键控制性工程，大桥的建成完善了生态城内的交通路网，为生态城到贵阳龙洞堡国际机场打通了更便捷的通道，成为推动生态城与省会贵阳市综合发展的坚实纽带。同时，“芦笙”造型的干沟大桥彰显了当地少数民族文化特色，独具造型的大桥与巫山大峡谷 4A 级国家景区交相呼应，为龙里县增添了一道靓丽的风景。

5.2 经济效益

项目部立项《“芦笙”造型塔墩高墩矮塔斜拉桥建造关键技术研究》科研课题，在技术方面进行了大量的创新，确定研究路线和研究计划，研究成果有效解决了干沟大桥 0 号块四面大悬臂、塔吊及施工电梯安装、挂篮预压和行走安全、合拢段合龙、斜拉索施工及边跨现浇段施工配重等难题，为企业和项目取得了良好的经济效益，节省施工费用、管理费、材料费及机械设备租赁费大约 747 万元，其研究成果也可供类似桥梁工程建设借鉴与应用。

6 结语

干沟大桥的建成为龙里县，乃至贵州省增加了一座独具特色的精品工程。大桥从工程开工就制定了《中铁大道干沟大桥工程质量创优规划》，明确了创建贵州省“黄果树杯”优质工程奖、国家优质工程奖的创优目标。项目严把工程质量、安全生产关，在工程前期做到了有目标、有措施，建设过程中不断攻克施工技术难题，为创建国优工程奠定了坚实基础，所得研究成果及施工经验可为类似桥梁建设提供借鉴。