和若铁路开通运营,世界首条沙漠铁路环线的建设,可歌可泣
6月16日10点53分
和田至若羌铁路正式开通运营
至此,世界首条沙漠铁路环线
长达2712公里的
环塔克拉玛干沙漠铁路环线形成
中铁大桥局
在铁路建设中交出了一份满分答卷
和若铁路全长825.476公里,穿越塔克拉玛干沙漠南缘,横贯南疆,在若羌与和田之间近千公里的沙漠戈壁上“划”出了一条最便捷的通道,沿线气候条件恶劣,沙尘暴频繁,交通不便,通信不畅,冬季严寒,夏季酷暑,昼夜温差大,给施工带来挑战。
自2019年5月以来,中铁大桥局和若铁路建设者走进塔克拉玛干沙漠,与高温、风沙、暴雪、严寒等极端天气斗争,经受工期压缩、新冠疫情的考验,在恶劣环境中顽强拼搏,出色完成了工程建设任务。 建设过程中,中铁大桥局和若铁路S3标独立完成了国铁集团科研课题“预制装配式桥墩技术”在和若铁路的应用,这也是国内首例预制装配式桥墩在铁路上的应用,为以后装配式桥墩的应用提供一定的经验。
像搭积木一样建铁路
接受特殊任务
要说沙漠下面是水,谁会信?
基础施工时,和若铁路沿线的许多路段开挖二三米深就涌出丰沛的地下水,是咸而涩的盐碱水,不能用于施工更不能饮用。原来这里不仅是塔克拉玛干沙漠,还是昆仑山北麓的洪积平原,有尼雅河、若克雅河等季节性河流,昆仑积雪融化,河道里便洪流奔涌,昆仑雪山封冻,宽阔的河道便干涸枯竭。水,大部分渗入到地下。
沙漠不仅有“孤烟直”和“落日圆”,更有移动的沙和狂放的风,在两者的共同作用下,沙尘暴几乎是和若铁路沿线的天气标配。哪一个初到“和若”的人没有惊诧于这里昏黄的天空,和门窗也挡不住的伴随着空气无处不在的细沙呢。
在这种自然条件下,和若铁路设计时大量采用了桥梁形式,开工后,又根据新的勘察数据将多段路基更改为桥梁。相对于路基,桥梁的风阻更小,也给移动的沙丘留出了通道。
提高全线的桥梁占比可以有效应对风沙和地下水,却也大大提高了施工的难度。众所周之,桥梁施工过程中混凝土构件的养护,尤其是暴露在空气中的桥墩的养护,对稳定的环境温度、湿度有较为苛刻的需求。
于是,装配式桥墩的想法被提了出来。装配式施工,顾名思义是像搭积木一样用拼装组合的方式完成建设。它的优点是低碳、快速、标准,受现场环境影响小、质量可控。中国桥梁的预制装配式施工是从预制预应力简支梁开始的,而墩身部件的工厂化预制、现场安装基本是于东海大桥发轫,在杭州湾大桥、青岛胶州湾大桥、港珠澳大桥的建设中得到充分实践,随后,在公路市政、轨道交通领域逐渐得以广泛应用。因为荷载要求更高,铁路桥梁的建设中一直没有尝试装配式桥墩。
研究并应用铁路桥梁实施装配式桥墩的任务落到和若铁路S3标的头上。
S3标位于和若铁路中段,尼雅河、若克雅河都在这里,全标段174.1公里,41.89公里为桥梁,是桥梁最集中的标段。
自定验收标准
“和田至若羌铁路桥墩预制装配技术”既然是一项“应用研究”课题,又是在一个新建的实体工程建设过程中研究,它就必须起始于“研究”,落实于“应用”。S3标项目部以目的和问题为导向,先从预制装配式桥墩施工的“技术要求”研究起。
为便于管理,按照线路,S3标以民丰县城为中心,自东向西将174.1公里的全标段划分成五个工区,又将设置在四工区附近的装配式构件预制场列为六工区。六工区高标准配置了数控自动化钢筋加工设备、高精度模板装备,制定了标准化管理程序。这些高标准高品质的硬件设施,将“桥墩预制装配”技术要求的底线划了出来。
研究“技术要求”的同时,他们也自戴“镣铐”——与监理站一起研究“验收标准”。2020年6月,经过中铁大桥局内部专家组和外部专家组的两论评审,由S3标项目部和监理站共同编制的《新建和田至若羌铁路预制装配式桥墩施工技术要求及验收标准》发布实施。这份文件明确了装配式桥墩验收单元、验收程序、检验批次以及施工过程中的技术要求、检验频次和验收标准。
文件不是在会议桌和电脑上“研究”出来的,而是来自于试验。这项试验耗时一年。
2019年6月,刚刚入疆进场的S3标项目部领受了课题,立即就在千头万绪之中首先推动六工区装配式桥墩预制梁场的建设。
选址、建场面对的困难不仅仅是酷暑、风沙、缺水、缺资源,还有大量的沟通、协调工作。那一段时间项目部人员把每天的下班时间自觉调整到了晚上12点,这虽是相当于内地晚上10点的时间点,也已是深夜了。
2019年10月,预制场建成,开始做试验墩。2020年5月,完成试验墩的试拼,并完成书面的试拼工艺总结。技术要求和验收标准便来自于这整个过程。
跟进方案优化
研究伴随施工而进行,研究结果最终将以施工成果呈现。那么“研究”就是贯穿于施工过程的导向标,“施工”则是研究的手段、载体和目的。在中铁大桥局,有施工必先有施工方案。
装配式桥墩预制场的建设过程、试验墩的一次次试验是课题研究的过程,也是施工方案的产生过程。2020年5月,S3标项目部编制的《预制装配式桥墩施工方案》在经过监理站总工程师审查,中铁大桥局内部、外部专家组的评审,终于修订成文。这份方案的背后还有许多份支持性方案,例如《预制装配式桥墩安全专项施工方案》,等等。
方案编制过程遇到诸多问题,例如,先锚固还是后锚固的问题。
S3标需要预制的构件包括墩柱构件和盖梁构件,桥墩的基础和承台在现场现浇完成。在预制场内预制完成的的构件运输到现场,按顺次拼装到承台上,然后完成预应力张拉。
拼接桥墩预制构件,并不真如搭积木那么简单,摞在一起就行,它们之间需要通过钢丝束串联、锚固,再通过张拉赋予应力。那么钢丝束是先锚固还是后锚固?施工顺序如何安排才能使施工更高效?工程质量如何达到最优?
最后,他们确定将每个墩柱的6股钢丝束预埋锚固在承台中的先锚固法,像串糖葫芦一样,让锚固好的钢丝束穿过预制墩身构件身上预留孔道,承制构件自上而下落在承台上。
2020年6月,预制完成的试验墩部件开始按照施工方案试拼。
试拼过程中,更多的问题呈现出来。
《方案》要求,承台的平整度必须控制在一个近乎苛刻的数值内,现场操作却十分困难;预应力张拉完成后,墩柱构件拼缝位置出现劈裂;孔道压浆,拼缝漏浆严重,而孔道顶部的排浆孔却不出浆……
于是,《施工方案》的优化一轮接一轮地展开。《预制装配式桥墩墩柱与承台拼接缝灌浆专项施工方案》等细化方案一份接一份地制定出来。
2020年7月,S3标《预制装配式桥墩标准化施工质量控制手册》出台。
追赶施工进度
按照设计,S3标需要预制装配的桥墩共有434个,分布在三座特大型桥梁中,亚通古孜跨民洛高速大桥229个,尼雅河大桥174个,若克雅大桥31个。
这些桥墩均为双柱墩,墩高在15米以下。根据设计,12米以下的桥墩整节预制,15米以下的桥墩分两节预制,底节段为7米标准节段,上部节段长度根据墩高调整。
如此,预制场需要预制墩柱构件1154节、盖梁构件434个,墩柱构件大多为非标构件。对于和若铁路整体工程而言,这项预制工作的工作量并不大,但在整体工期不变的情况下,留给S3标的预制时间变得极短,短到使这项工作看起来成了不可能完成的任务。
但S3标完成了。
亚通古孜跨民洛高速大桥
2020年10月,所有装配式构件全部预制完成。
而拼装作业,是在3个月前第一批构件出场时,就同步开始。当时正是7月,是南疆经受沙尘肆虐和烈日炙烤轮番“关爱”的时期。当时,年初突如其来的新冠疫情将S3标项目部的大多数人困在了内地的家里,疫情稍有缓解,大家想尽各种办法才刚刚回到工地。
人,陆陆续续回来了,项目部采购的穿束器却迟迟未能到货。钢丝束是不能焊接的,有人提出利用现有的环氧树脂。没想到,突发灵感带来的“胶粘法”成功解决了燃眉之急。等穿束器到货后,大家发现并不如想像得好用。胶粘法之后,各种小改小革小创新不断出现,钢丝束穿束工艺持续改进,不断精进。大家发现,只要钢丝束成功穿过,墩身拼装就像搭积木那么简单。
很快,一条施工“流水线”在大漠之上形成:两台履带吊机相互配合,一台在前面安装第一节墩身,一台在后面安装第二节墩身和盖梁。最快的时候,平均每天可以完成一个两节墩柱的安装。对于单节墩柱,两台履带吊,则一前一后,错步前进,平均每天可安装完成2.5个桥墩。往往到晚上8点,太阳还挂在天边给这些施工的人照明。
2020年8月,若克雅大桥31个装配式桥墩安装完成。
2020年10月,尼雅河大桥174个装配式桥墩完成安装。
2021年3月,亚通古孜跨民洛高速大桥229个装配式桥墩完工。
和若铁路的“积木”搭好了。“铁路桥梁预制装配式桥墩应用研究”课题结题了。外表光洁、整齐划一的桥墩如列队的士兵永久地站在沙漠戈壁之上,蜿蜒成龙。
和若铁路
和若铁路的建成通车,结束了和田地区洛浦、策勒、于田、民丰等县和巴音郭楞蒙古自治州且末县等地不通火车的历史,将进一步完善新疆铁路网结构,加快西部边疆铁路网建设,极大便利沿线各族人民群众出行和货物运输,带动沿线资源开发,对维护民族团结、巩固边疆国防、助力乡村振兴,具有十分重要的意义。
监制 | 舒智明
审核 | 祁曙光
编辑 | 王小梅 熊旭辉 何敏
图文 | 马永红 吴江林