郑渝高铁彭溪河多线特大桥在修建过程中,创下两个第一:国内在建高铁第一深水桩,深入河床下55米,相当于10多层楼高;全线最大的钢围堰,长31.3米、宽22.3米,高30.9米,重2076.2吨。
彭溪河特大桥地处云阳县黄石镇境内,横跨长江一级支流彭溪河,全长741.6米,为一座四线变二线道岔梁连续钢构-拱组合大桥,主跨长度为200米。大桥一头连接万州人和隧道,另一头连接新建云阳车站。
“风雨不动安如山,巍然围堰立中流。”说起彭溪河特大桥施工,中铁十一局五公司郑渝高铁项目部常务副经理杜驹用这句话来形容围堰下水的情形。
什么是钢围堰?形象地说,就是水中施工围挡,为方便水下施工,防止水和土进入施工区域,要将一个类似长方体的钢制临时围护结构沉入水下,施工人员在钢围堰安全施工。
彭溪河为长江一级支流,大桥两个主墩设在彭溪河深水区范围。施工人员要在深水中施工,需做两个长31.3米、宽22.3米,高30.9米,重2076.2吨的“巨无霸”钢围堰。
要让这个重2076.2吨的“巨无霸”钢围堰,精准在水下60米处一个下斜坡“安家”,可谓举步维艰。
如何解决这个难题?
中铁十一局成立技术研发中心,联合内外部专家,重点对钢围堰设计与施工、大跨度连续梁拱线性监控等难点进行技术攻关。特别是摒弃传统的CAD技术(计算机辅助设计),借助智能制造技术,即采用BIM+5D+3D打印技术,提前对钢围堰下水进行彩排。
中铁十一局五公司郑渝高铁项目一分部工程部长彭杨品表示,采用传统的CAD技术,不仅工作量巨大,并且无法栩栩如生地将整个下水过程完整呈现。对施工人员来说,不知道钢围堰长啥样,若只依靠图纸,像盲人摸象一样,根本无法实现精准拼装。
BIM技术可以将钢围堰下水的全部流程提前模拟演练,以可视化、三维的形式展示下沉全过程,达到一目了然、及早发现设计问题的效果。
他们利用BIM技术对钢围堰进行参数化建模后,再采用3D打印技术,打印出缩尺比例钢围堰模型,让施工人员更加直观进行观摩,便于对施工进行技术交底,指导后期钢围堰拼装加工。
两个钢围堰从拼装到下放完成总共用了约五个多月,共打印上百个单元件,发现了上百个问题,碰撞检查就做了约10次,这避免了现场下水阶段再对钢围堰相关参数进行变更等问题。
“这就像在火箭火药仓里雕刻火药一样,一不小心就是万劫不复。”中铁十一局郑渝高铁项目部安全总监韩锋回忆道,尽管前期做了大量工作,但2019年3月,首节深水钢围堰下放时,施工现场还是请来一台80吨龙门吊、智能化全自动系统控制8组液压千斤顶,并通过高清视频图像视频与BIM模型进行关联,实现模型与现场施工的有效集合,并及时对采集到的施工过程进行识别、判别安全等级,确保施工安全。同时,采用围堰定位导向技术、吊点荷载控制技术、下沉纠偏技术、壁板监控技术等对下沉过程进行控制,确保了精准下水。
“BIM 技术在彭溪河大桥的应用,有效解决了钢围堰构件下料、拼装精度要求高的难题,克服钢围堰内部结构复杂、空间狭小、施工组织的困难,防止钢围堰封底过程中发生漏水的安全问题等。”韩锋表示。