國家優質工程巡禮!南京長江第四大橋

由公規院勘察設計,二航局、三航局、二公局共同參與實施的南京長江第四大橋是南京城市總體規劃中“五橋一隧”過江通道之一,是中國“五縱七橫”國道主幹線滬蓉高速公路的樞紐工程,當時在同類型橋樑中位居中國第一、世界第三。

南京四橋於2008年12月28日正式開工建設,2012年12月24日正式通車,2019年12月20日更名為南京棲霞山長江大橋。大橋全長約29公里,橋面佈置為雙向六車道高速公路,設計最高時速為120千米。

國家優質工程巡禮!南京長江第四大橋

科技創新是引領南京四橋創精品工程的重要手段。在工程可行性研究階段,就開始制定科研工作計劃,內容涉及工程全線的重點和難點。在項目建設中,特聘了20位國內知名橋樑專家組成技術專家組,審查重大技術方案,對難度大的關鍵工程超前開展科技攻關。

關鍵技術一

超大“∞”形地下連續牆深基礎設計及施工成套技術

大橋南錨碇基礎設計創新採用“∞”字形地連牆支護結構體系,為深基坑支護結構提供了一種新型式。南錨碇基礎長82米,寬59米,基坑開挖深50米,結構受力複雜,精度要求極高,施工難度極大,複雜地連牆結構施工技術由國外公司壟斷,國內無類似施工經驗可循。項目原計劃與某法國基礎公司合作施工,最終因對方要價太高而放棄。

不能讓人卡著脖子!在大量市場調查後,項目部毅然選擇有類似施工經驗的一家國內企業合作,開創了一條屬於中國自己的複雜地連牆施工之路。自首個地連牆試驗槽段開銑至最後一個地連牆槽段混凝土澆築完畢,118個不眠之夜,建設團隊在探索中前行、在艱難中提升,順利完成南錨碇地連牆施工任務。地連牆圍護效果良好,基坑滴水不露,結構變形遠低於設計標準,直接節約施工成本一千餘萬元。同時,取得了超大“∞”形地連牆深基礎設計、地連牆施工技術、深基礎開挖施工技術、地連牆深基礎信息化施工技術等系列研究成果,經鑑定達到國際領先水平,榮獲2010年度中國公路學會科技進步特等獎。

關鍵技術二

超大規模沉井關鍵技術

首創在超大規模沉井井壁外表面採用凹凸齒坎,為沉井基礎設計提供了一種新的井壁型式。該創新有效克服了因原狀土坍塌造成的回填困難,使回填砂真正起到減小側摩阻力作用的同時,齒坎的導向作用更加便於沉井姿態的控制。首次在陸域超大規模沉井施工中應用了“半排水下沉”施工工藝的創新技術,提高了功效,避免了翻砂、附近江堤及結構物沉陷量過大的風險。採用“砂套+空氣幕”組合式助沉技術,大幅提高了下沉速度,解決了末節下沉難題,有效控制了“湧砂”及次生災害,大大縮減了工期,降低了施工費用。

國家優質工程巡禮!南京長江第四大橋

聯合東南大學開展了北錨碇沉井幾何姿態、沉井下沉過程、沉井結構應力應變、沉井側壁土壓力、沉井刃腳、隔牆反力的信息化施工監控技術,得到了沉井過程中結構本身是否安全的直觀參數,確保沉井安全、高效下沉,為沉井順利下沉起到有效指導作用,該技術榮獲2010年度中國公路學會科技進步一等獎。

關鍵技術三

懸索橋主纜新型分佈傳力錨固系統設計施工技術

大橋主纜錨固系統是將強大的主纜拉力傳遞至錨碇的關鍵結構,傳統錨固系統具有錨碇主拉應力大、易開裂,拉桿錨梁傳力能力受限,數量多,錨碇體積大等缺點,是制約大跨懸索橋經濟性、耐久性的關鍵因素。項目提出了基於剪力摩擦理論的鋼筋混凝土榫連接件群極限承載力計算公式,首創了懸索橋主纜分佈傳力錨固系統,以剛柔並濟、延性良好鋼筋混凝土榫剪力連接件群作為主要傳力元件,將主纜拉力漸次傳遞至錨體混凝土中;承壓板限制剪力連接件的位移,起到保護裝置的作用,增大了安全儲備。與傳統錨固系統相比,該錨固系統減小了錨體的主拉應力水平,主纜拉力由剪力連接群承擔,提高了錨固單元傳力能力,減少了錨固結構數量和錨碇規模;同時錨固結構被混凝土深層包裹,隔絕了有害大氣的侵蝕,提高了耐久性。

研發了新型錨固系統施工工法。傳統錨固系統臨時支撐結構複雜、用鋼量大、空間定位難。項目提出了空間疊層定位技術,利用錨固板自架設能力強的特點,實現了少支架、“搭積木”式的安裝;發明了大體積混凝土澆築模板、混凝土單側分層澆築等施工工藝,形成了成套施工技術。該項研究榮獲2012年度中國公路學會科技進步特等獎。

關鍵技術四

大跨度三跨連續彈性支承懸索橋上部結構關鍵技術

首次提出了集彈性支座、限位裝置、限位吊索為一體的結構體系。針對該橋的結構特點,圍繞彈性支承的剛度選擇、邊跨的地形適應問題、加勁梁在中塔處設有較長的無索區、體系轉換與成橋線形及內力一致問題、梁段吊裝順序、梁段吊裝的不對稱性、加勁梁的合龍方案以及確定合理的索鞍頂推方案等展開研究,研究成果直接指導了大橋上部結構的設計和安裝,實現了上部結構的高精度高效率架設。該項研究榮獲2014年度中國公路學會科技進步特等獎。

關鍵技術五

複合澆注式瀝青鋼橋面鋪裝設計施工成套技術

首創大跨徑鋼箱梁複合澆注式瀝青橋面鋪裝新技術。經過兩年室內實驗研究、兩年鋪裝施工工藝研究和試驗橋鋪裝施工,編制了《複合式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝專項試驗規程》、《複合式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝施工指南》等技術標準,指導項目順利完成主橋鋪裝施工,總結了施工工法,形成了複合澆注式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝的設計施工成套技術。該項研究榮獲2015年度中國公路學會科技進步特等獎。

國家優質工程巡禮!南京長江第四大橋

項目先後榮獲國家優質工程金質獎,中國建設工程魯班獎,中國土木工程詹天佑獎,李春獎,全國公路交通優秀勘察、設計一等獎,工程建設項目綠色建造設計一等獎,全國建設工程優秀項目管理成果一等獎,江蘇省優質工程獎等多個獎項。獲中國公路學會科學技術獎10項、工法7項,QC成果10項,專利36項,出版技術專著2冊和學術專刊1冊,為我國懸索橋建設起到了重要借鑑作用。

來源:安全質量環保(QSHE)監督部



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