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媒体关注(中国建材报)——贵州“小桥”获国际“大奖”:利用旧桥建新拱,利用新拱拆旧桥

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由贵阳公路管理局建设的G320线花鱼洞大桥通过中国公路学会推荐参加了国际桥梁大会(IBC)项目奖的评审,并于北京时间今年4月5日凌晨3时33分收到国际桥梁大会(IBC)桥梁奖项评奖委员会发来邮件,邮件祝贺花鱼洞大桥从全球范围内众多杰出参评项目中脱颖而出,一举夺得第39届国际桥梁大会“古斯塔夫·林德撒尔”奖。我国有9座桥获得过这一堪称桥梁界的“诺贝尔奖”,2018年起贵州占据4席,成为获得该奖最多的省份。世界高桥前100位,近半在贵州。本报近日采访了花鱼洞大桥项目负责人郭忠盛、花鱼洞大桥总设计师杨健,请他们为我们讲述贵州在山区峡谷桥梁“小而精”建设方面是如何一步步达到世界认可的全新高度,如何砥砺奋进不断夯实贵州“世界桥梁博物馆”的地位。

郭忠盛,工程技术应用研究员,贵州省公路学会会员,贵州省贵阳公路管理局总工程师。1983年参加工作,一直从事公路桥梁建管养工作,曾担任贵州省公路局养路工程处副处长,贵州省高速公路建设三年会战办公室综合组副组长,参与贵翁、贵黔、江翁、翁马、清织、花安、三黎等高速公路建设管理工作,以及清水河大桥、鸭池河大桥等建设管理工作,担任花鱼洞大桥建设项目负责人。

问:请您分享一下花鱼洞大桥凭借怎样的实力,在全球范围内众多杰出参评项目中脱颖而出,一举夺得第39届国际桥梁大会“古斯塔夫·林德撒尔”奖的。

郭忠盛:“古斯塔夫·林德撒尔”奖是国际桥梁大会(IBC)为了表彰在技术和材料创新、美学价值、与周边环境的协调度及公众参与度等方面取得杰出成就的优秀桥梁而设立的奖项。花鱼洞大桥获奖主要是因为大桥的建设契合国际桥梁大会“古斯塔夫·林德撒尔”奖项的内涵,项目创新地提出了“旧桥建新拱,新拱拆旧桥”的建设思路,把旧桥拆除和新桥重建综合考虑,安全高效地完成了旧桥拆除施工,有效地满足了国家湿地公园和水源保护区的环保要求。花鱼洞大桥位处红枫湖风景区,风光秀丽,大桥重建方案注重美学设计,选择内倾10°的提篮拱桥作为重建方案,力求与周边环境和谐相融。花鱼洞大桥建成以来已成为一个著名的“网红打卡地”,生态和景观效益显著。

问:请您给我们讲讲贵州是如何实现如此卓越成就的。

郭忠盛:改革开放以来,随着国家西部大开发战略的实施,特别是党的十八大之后,贵州作为西南地区重要的陆路交通枢纽,积极参与泛珠三角地区、长江经济带、“一带一路”建设,实施县县通高速公路三年大会战。2015年贵州省率先在西部地区实现县县通高速公路的目标,同时,伴随着高速公路建设的快速推进,先后有10余座桥梁建成通车不断的刷新历史纪录。比较著名的有清水江大桥、北盘江大桥、鸭池河大桥、红水河大桥,赤水河大桥、平塘大桥。贵瓮高速清水河大桥,主跨1130米,是世界最大的单跨板桁结合加劲梁悬索桥、亚洲第一的山区双塔悬索桥。毕都北盘江大桥以565米的垂直高度成为目前世界第一高桥。贵黔高速鸭池河大桥是贵州在高山深谷地区建成的世界上跨径最大的钢桁梁斜拉桥。惠罗高速红水河大桥为世界首座非对称混合式叠合梁斜拉桥。平罗高速平塘大桥,主塔高332米,采用钻石形空间塔设计,是世界上最高混凝土三塔双索面叠合梁斜拉桥。兴义环城高速峰林大桥为国内第一座大跨径钢混叠合梁悬索桥。世界高桥前100名中有45座在贵州,前10名中有5座在贵州,贵州实现了从“地无三里平”到“桥梁博物馆”的历史性转变,成为贵州交通建设和经济社会发展的显著标志。

问:贵州的交通建设是如何助推公路沿线经济发展、助力乡村振兴的?

郭忠盛:从2000年开始,贵州不断加大交通建设力度,实施了数轮大规模道路网改造,先后实现了乡乡通公路,县县通油路、百分之百的乡通沥青路,百分之百的行政村通公路。党的十八大以来,贵州作为西部地区交通强国示范省份,坚持改善民生交通,深入实施大扶贫战略,积极推进70个贫困县交通扶贫项目和20个极贫乡对外连接通道项目建设。2015年,贵州实现县县通高速公路,2019年实现组组通、村村通水泥硬化路。至2020年,贵州公路通车里程达到20.7万千米,其中高速公路通车里程突破8000千米,公路桥梁2.6万余座。昔日“地无三尺平”的贵州,如今万桥飞架,天堑变通途。贵州交通建设的跨越式发展,不仅极大地改善了贵州的交通面貌,同时也为改善西部地区、西南地区交通网络,完善全国高速公路骨架网建设作出了重要贡献。贵州的开放空间不断延伸和拓展,带来源源不断的人流、物流、资金流,为经济社会的发展注入强劲动能,有力地促进了贫困地区社会经济的发展,助力公路沿线乡村经济振兴。

问:花鱼洞大桥在运营阶段采用哪些安全预警和防护措施?

郭忠盛:花鱼洞大桥设有桥梁健康监测系统,对大桥运营的各项指标进行监测,随时掌握桥梁的健康状态,确保大桥的安全运营。同时,在日常的管理和养护中,除了针对钢管混凝土拱桥的常规管理和养护外,如钢结构的防腐、吊杆的疲劳监测、桥面系的破损维修等,更注重在管养实施上对环境的影响,做到既对大桥进行良好的运维管理,又最大限度地保护湿地公园环境和饮用水源。


杨健,工程技术应用研究员,贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司总工程师,享受贵州省政府津贴专家,贵阳市市管专家、贵州省优秀青年勘察设计师、中国公路百名优秀工程师、中国公路学会桥梁与结构工程分员常务理事、中国公路学会青年专家委员会委员,中国测绘学会位置服务工作委员会委员,全国交通工程设施(公路)标准化技术委员会委员,兼任贵州省工程咨询协会会长,中国公路学会工程设计分会副理事长。长期从事桥梁设计和科研工作,承担了平塘大桥、赫章大桥、沙坨大桥、花江峡谷大桥、绿汁江大桥、开州湖大桥等特殊桥梁的设计与研究,担任花鱼洞大桥总设计师。

问:花鱼洞大桥建设过程中面临哪些挑战?建设者们是如何逐一攻克的?创造了哪些技术亮点?

杨健:花鱼洞大桥建设过程中主要面临3个方面的挑战。

一是敏感的建设环境。桥梁跨越红枫湖国家湿地公园和饮用水源保护区,严禁施工废水排放,严禁固体废弃物落入水体,空气、噪声、水土保持等环境保护要求严格。大桥影响区域范围内有特有濒危水生植物云贵水韭及灰鹤、黑冠鹃隼等20余种国家保护野生动植物分布,生态保护要求严苛。

二是如何安全环保地拆除旧桥。基于国家湿地公园及饮用水源的环保要求,我们决定采用对湿地和水环境扰动最小,但技术难度更高的原址重建桥位方案。在使用倒装法拆除旧桥的过程中,原桁式组合拱桥受力模式将由拱式受力体系转换扣点支撑的悬臂结构受力体系,桥梁结构受力体系转变面临较大的结构安全风险,同时后续旧桥桁架杆件的拆除也具有较大施工安全风险,故项目重建风险较高。

三是重建桥梁与既有景观和谐相融。桥位处是红枫湖风景区,风光秀丽,是红枫湖上著名的“一湖三桥”景点。该桥连接贵州省多个著名旅游景区,新桥如何融入湖光山色之中,使桥梁与绿水青山交相辉映、和谐相融,是项目建设所面临的第三个挑战。

针对上述挑战,在充分研究项目建设条件的基础上,参建各方通力合作,提出了“水源零污染、景区零干扰、废料再利用、景观新地标”的项目重建目标,用以指导项目建设过程的各个环节。提出“旧桥建新拱,新拱拆旧桥”的建设思路,将绿色、节能、循环、低碳的建桥理念贯穿建设始终,开创了生态建桥的新路径。新建桥梁景观上力求优雅灵动,突出桥梁自身的力量美与跨越感,同时追求桥梁与绿水青山融为一体,相互辉映的景观效果。施工中研发了拱桥结构体系转换装置,并顺利开拱,后续桁架杆件经破碎后作为路基填料,实现旧桥材料循环再利用。

问:花鱼洞大桥是世界范围内同类桥梁拆除改建工程的经典范例。请您给我们讲讲相对于传统“先拆后建”的建设顺序,工程师们创新提出的“旧桥建新拱,用新拱拆旧桥”的建设思路和具体实施情况。

杨健:传统“先拆后建”的建设方案是指先完成旧桥的拆除,待旧桥拆除完成后再进行新桥的建设,这种方案下旧桥拆除和新桥施工相互独立,两者之间没有联系。传统的旧桥拆除法有采用支架拆除法、爆破拆除法及斜拉扣挂倒装拆除法。支架拆除法是在旧桥主拱圈下方搭设拆除支架,由支架承担旧桥全部的荷载,在支架上拆除旧桥结构。爆破法是指爆破拆除旧桥结构,施工过程中旧桥杆件会坠落桥下水源保护区,爆破震动会影响周边建筑物,且会产生较大粉尘污染环境。斜拉扣挂缆索倒装拆除法是指采用拱桥施工的逆作法,在大刚度的扣塔上设置扣索拉住旧桥主拱圈,倒装拆除旧桥。受限于场区敏感的建设环境,水中无法搭设支架,不允许固体废弃物落入水中,粉尘污染要求严格,故无法采用支架或爆破法拆除旧桥。斜拉扣挂缆索倒装拆除法需要设置刚度较大的扣塔,临时措施投入较大,施工方案经济性差。同时,对旧桥结构采用斜拉扣挂方式进行体系转换,将较大地改变原结构的受力模式,从而带来不可预见的安全风险。

综合对比以上施工方案,结合桥区环保要求,统筹考虑旧桥拆除和新桥重建两个施工过程,工程师们提出了“旧桥建新拱、新拱拆旧桥”的建设方案,具体做法是:首先将旧桥桥面作为临时施工平台和新桥主拱圈节段的运输通道,安全高效地完成新桥拱肋的安装,新桥主拱肋在横桥向及纵桥向上“包住”旧桥;其次待新桥拱肋灌注管内混凝土并形成强度后,利用新建钢管混凝土桥拱肋巨大的承载力,沿新桥拱轴线径向布置临时扣索,将旧桥桁式组合拱主拱圈整体扣挂与新建钢管拱肋上,旧桥的自重荷载全部经扣索传递至新桥主拱圈上。随后利用拱桥结构体系转换装置解除桁式组合拱拱顶连接,将旧桥桁架拱结构受力体系转化为扣点支撑的悬臂结构。最后按照拱桥施工逆作法,逐段切割旧桥桁架杆件、倒装拆除旧桥。

问:花鱼洞大桥如何实现“水源零污染、景区零干扰、废料再利用、景观新地标”建设目标的?

杨健:首先桥位选择时采用桥梁原址重建,两岸接线工程对景区和水源保护区几乎无干扰;其次重建桥梁采用主跨180米的钢管混凝土拱桥,湖中不设置桥墩,一跨跨过红枫湖,并且外科手术式地完成旧桥拆除施工,最大限度地避免了旧桥拆除、新桥重建对生态环境的不良影响;再次拆除杆件经移运破碎后作为路基填料;最后新桥布置为景观更优的内倾10°变桁高的提篮拱桥。通过以上主要措施,实现了“水源零污染、景区零干扰、废料再利用、景观新地标”的建设目标。

问:请您具体介绍一下“废料再利用”和“污水收集处理循环系统”。

杨健:秉承“生态建桥”理念,项目对旧桥构件实现了废料再利用。旧桥混凝土桁架杆件拆除后,由揽吊系统及移运小车运至桥梁范围外,经破碎后,混凝土作为路基填料,节约填料1953立方米,实现旧桥混凝土100%循环再利用,旧桥共251吨钢材100%回收。受限于湿地公园及饮用水源严格的环保要求,施工中对污水进行集中处理,旧桥杆件切割过程中,进行喷淋降尘,防止切割产生的粉尘污染饮用水源,设置积水挂篮收集杆件切割过程中产生的废水及其他施工污水,经纵向管道引流至桥头污水处理池,对污水进行经酸碱中和沉淀、隔油除渣处理,达到排放标准后用于施工区域洒水,确保施工污水不对饮用水源造成污染。

花鱼洞大桥建设——世界认可的新高度

2022年,由中国公路学会推荐的两座桥梁荣获国际桥梁大会(IBC)大奖,其中由贵阳公路管理局建设的贵州花鱼洞大桥获得“古斯塔夫·林德撒尔”奖。该奖被誉为桥梁界的“诺贝尔奖”,是国际桥梁大会(IBC)为了表彰在技术和材料创新、美学价值、与周边环境的协调度及公众参与度等方面取得杰出成就的优秀桥梁而设立的奖项。以往授奖的桥梁都是跨度大、高度高的地标性大规模桥梁,本次授予跨度和高度均不突出、造价仅1.1亿元的“花鱼洞大桥”,凸显了该桥的技术含量、环保和美学价值,标志着贵州在山区峡谷桥梁“小而精”建设方面达到了一个世界认可的全新高度,更加夯实了贵州“世界桥梁博物馆”的地位。

贵阳公路管理局总工程师郭忠盛

花鱼洞大桥

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