走近大国工程丨深山“巨龙”的生长密码
远眺渝湘复线高速公路的双堡特大桥。重庆渝湘复线高速公路有限公司 供图
项目团队正在安装双堡特大桥缆索吊缆绳。重庆渝湘复线高速公路有限公司 供图
项目团队运用三臂凿岩台车进行隧道作业。重庆渝湘复线高速公路有限公司 供图
混凝土搅拌车高空“走钢丝”。重庆渝湘复线高速公路有限公司 供图
山水之间，渝湘复线高速公路各节点性项目的施工现场一派热火朝天。香龙隧道突破4000米大关，大溪河特大桥全幅贯通，双堡特大桥帽梁吊装作业顺利完成……自2020年工程启动以来，这条总里程长达280公里、平均桥隧比高达80%的山区高速公路不断刷新“进度条”。
据介绍，渝湘复线高速公路项目由30余家央企国企联合投资640多亿元打造，项目团队在设计建造中开展了一系列重大技术攻关，创新应用多项先进工艺，成功创造高速公路桥梁建设领域的3项世界纪录——双连拱跨径世界第一、独立吊塔的缆索吊跨径世界第一、同等结构的缆索吊吊重世界第一，实现2项全国首创——国内首次采用智能索主动平衡控制系统、首次全面应用三维激光扫描数字预拼装技术，为世界长里程、高桥隧比高速公路建设提供了“中国经验”。
当前，这条深山“巨龙”已具雏形，让我们一起去探寻它的“生长密码”。
桥隧结构复杂、生态敏感区纵横交错 除了不是高原公路，其他难题“样样都有”
打开北斗导航就会发现，从重庆中心城区出发，开车走高速公路到湖南，目前主要依靠既有的包茂高速渝湘段（渝湘高速）。
“先向东经过武隆、彭水，行至黔江区，然后再向南行，经湖南花垣入湘。总体上要拐一个大弯，里程长、易拥堵。”重庆渝湘复线高速公路有限公司董事长周武召说，渝湘复线高速公路是渝湘高速公路的扩能线路。
渝湘复线高速公路项目由重庆中心城区引出，沿东南方向，经巴南、南川、武隆、彭水、酉阳，最后接酉沿高速离渝入湘。全线通车后，车辆无需再绕行黔江区，可以使重庆中心城区至湖南方向的里程比既有渝湘高速缩短47.8公里，至贵州沿河方向的里程缩短79公里，对进一步提升西南片区通行能力，推进渝、湘、黔三地交融发展，加快打造国际性综合交通枢纽等具有重要意义。
然而，把蓝图变为现实并不容易。
“在全国既有或在建的高速公路中，有的里程长，但桥隧比低，有的桥隧比虽高，但里程短，而渝湘复线高速公路具有长里程、高桥隧比的‘双难’特点。”周武召介绍。
桥隧比，是指公路和铁路建设中，桥梁和隧道占总里程的比例。桥隧比越高，意味着工程难度越大。据了解，普通高速公路桥隧比大约在20%至30%之间，在我国西南地区，受地势影响，高速公路的桥隧比较高，通常在60%至70%之间，而渝湘复线高速公路全线平均桥隧比高达80%，其中重庆武隆至贵州道真段的桥隧比则高达92%，难度之大可想而知。
“除了不是高原公路，不存在冻土及缺氧问题，其他在高难度高速公路建设中可能遇到的流水侵蚀、陡坡深谷、天堑峭壁、岩溶地质、有毒气体等问题，几乎样样都有，而且样样都难。”周武召说。
重庆，依江而建，傍山而兴。大江、大河、大山，赋予这座城市独特的山水风光和地域特色，而层峦叠嶂、江水环绕所形成的天然屏障，也给高速公路建设带来巨大难题。
渝湘复线高速公路全线布设桥梁139座、隧道62座，其中多孔跨径总长大于1000米或单孔跨径大于150米的特大桥就有17座，3000米以上的特长隧道多达18座，线路走向与武隆喀斯特世界自然遗产地、武隆岩溶国家地质公园、芙蓉江国家重点风景名胜区、酉阳国家地质公园、茂云山自然保护区、乌江百里画廊等多个生态敏感区纵横交错，沿线分布有岩溶、危岩、滑坡等多种不良地质，地质地貌和生态环境极为敏感复杂。
据统计，渝湘复线高速公路全线跨越或与各类道路、河流交叉128次；有瓦斯隧道21座，其中高瓦斯隧道5座，稍有不慎就会造成难以想象的后果。
行程再坎坷，也拦不住笃定向前的人。面对极其复杂的桥隧结构和众多不利因素，渝湘复线高速公路项目团队积极探索创新，全力攻克山区高速公路建设与生态环境保护等重重难关。
自主创新接连啃下难啃的“硬骨头” 多项重大科技攻关让建设更高效施工更精准
重庆武隆，大洞河、小河沟“双沟谷”上方，两个红色的连拱在一片苍郁中更显夺目，被称为“彩虹桥”的双堡特大桥帽梁吊装作业顺利完成，意味着该桥的主桥下部结构施工全部结束，进入上部结构施工阶段。
这是渝湘复线高速公路的关键控制性工程，也是世界上跨径最大的上承式双跨连续钢管混凝土拱桥。据介绍，拱桥总长1620米，双向6车道，单幅桥面宽16米，设计车速80公里每小时。其所处的典型的“W峡谷地形+岩溶地质”，给设计团队带来巨大挑战。
不只是双堡特大桥。高桥隧比，决定了桥梁和隧道特别是特大桥梁、特长隧道，是整条渝湘复线高速公路建设的“命门”所在。为攻克复杂地形条件下特大连拱桥、高瓦斯岩溶大断面隧道等工程建设难题，渝湘复线高速公路项目团队启动“头脑风暴”，开展了包括峡谷大跨径上承式双跨连续钢管混凝土拱桥设计施工关键技术研究在内的多项重大科技攻关，为全国乃至世界高难度高速公路桥隧建设提供借鉴。
以双堡特大桥为例，根据桥梁所处的地形地貌，经实地反复勘探测量，再综合特殊地质条件下受力等多种复杂情况，设计团队最终确定双堡特大桥结构为上承式双跨连续钢管混凝土桁架拱桥。
但2*405米的双跨径，给这座桥梁的建设者带来重重难题。
“我们常讲遇河架桥，殊不知架桥前须先造塔。”双堡特大桥项目总工程师尹涛介绍，在大跨径悬索桥和拱桥的施工过程中，通常要在两岸吊塔之间穿引钢丝缆绳组成缆索吊，吊装传递桥梁荷载的重要承重构件。悬索桥通常会选用两岸主塔作为吊塔，拱桥的两岸本身没有主塔，就需要新建吊塔，但双堡特大桥跨径大，需要吊装的钢拱肋节段多、体积大，普通吊塔无法满足需求，必须为其专门打造一个千米级的缆索吊系统。
可大桥周边地势狭小、施工场地有限，吊塔设在哪儿？经反复论证，项目团队大胆决定把西岸吊塔直接设在8号桥墩顶部，东岸吊塔则设置在12号桥墩与13号桥墩之间的空地上。
“8号桥墩是双堡特大桥的主墩之一，离地面高度97.5米，在其墩顶搭设临时塔架，就能形成由‘桥墩+临时塔架’组合而成的西岸吊塔，既能保证承重，又能节省工程造价。”尹涛说。
项目团队将吊塔事先拆分成一节节的塔架构件，然后再像“搭积木”一样向上搭建组装。就这样，以东西两岸高167米的吊塔为两侧支柱，便可从中引出缆绳，跨越“双沟谷”实施吊装作业。
“跨径达900米，最大吊重达210吨，刷新了高速公路桥梁建设领域中的两项世界纪录，即独立吊塔的缆索吊跨径世界第一、同等结构的缆索吊吊重世界第一。”尹涛介绍。
缆索吊虽然建成，但施工难题可不只有这一个。
弧形拱圈作为双堡特大桥的主要承重构件，可以把荷载传递给墩台和基础。而拱肋作为主拱圈的“骨架”，由一个个高强度钢构件组成，这些钢构件也被称为拱肋节段。必须完成拱肋节段的吊装，才能形成弧形拱圈。
位于“W峡谷地形”中间山头的9号墩是双堡特大桥双拱的连接处，也是拱肋安装最合适的“起点”。可让项目团队头疼的是，大桥拱肋节段太重，9号墩左右两侧无法同时起吊，只能依次吊装。但这样一来，9号墩将遭遇左右两侧负重偏差，控制不好就会影响大桥整体稳定性。“就好比一座天平，若左右两边不平衡，中间墩就会发生偏移，带动固定在墩上的扣索位移，拱肋节段连着扣索也会发生位移，给桥梁带来安全隐患。”尹涛说。
为了啃下这块“硬骨头”，项目团队开展技术攻关，打造了集互联网、云计算、自动控制等多项前沿技术于一体的智能索主动平衡控制系统，并在国内首次应用于解决中间墩不平衡扣挂难题。同时在全国首次将三维激光扫描数字预拼装技术全面应用于钢拱肋制作安装，提前解决实物拼装过程中可能出现的各种问题，成功把拼装精度控制在毫米级。
应用这些创新技术，项目团队仅用8个月时间就完成了双堡特大桥所有拱肋节段组拼，比原计划提前1个多月，拼装精度远高于设计要求。
工程施工不破坏原生植被 修建高速公路与环境保护并行
前不久，伴随着掌子面的最后一次爆破，全长2200米的樵坪山隧道顺利实现双幅贯通。
“前置式洞门”施工工法是这一隧道建设施工的一大亮点。这是一种环保型进洞工法，以这种方式推进隧道建设，是项目团队基于保护周边原生植被、减少凿隧对生态环境造成破坏的重要考量。
据介绍，樵坪山隧道出口围岩等级达到Ⅳ、Ⅴ级，且呈水平薄层状分布，洞口段位于滑坡体，容易坍塌，加上洞顶有高压铁塔，上跨重庆铁路东环线和渝湘高铁，小净距、大断面，采取传统的刷坡进洞也能解决施工难题，而且工程造价更低，但因土方开挖量大会对植被造成较大影响，项目团队最终决定选择“前置式洞门”施工工法。即以“不切坡、零开挖”的方式进洞，在暗洞施工前以临时衬砌作为微开挖边仰坡的防护措施，显著减少隧道出口边仰坡开挖，实现不破坏原生植被情况下的“悄然进洞”。
“简单地说，就是在正式进洞前，人工设置一条半圆形通道，自然‘亲吻’山体，这与刷坡进洞要‘切掉’部分山体的方式相比，能够更好地防止边仰坡病害，最大限度保护原生植被和山体平衡。”重庆渝湘复线高速公路有限公司巴彭路项目经理杨羽说。
把绿色发展理念一贯到底，是渝湘复线高速公路全线建设从始至终的坚持。为贯彻这一重要理念，项目团队坚持为每一座桥梁、每一条隧道制定“最绿方案”。
2022年，一段混凝土搅拌车高空“走钢丝”的视频刷屏。这根跨度245米、宽4.3米、最大车辆荷载达45吨的“钢丝”，就是渝湘复线高速公路项目团队为解决双堡特大桥9号墩施工物资供应难题而修建的索道桥，也是名副其实的绿色临时“空中走廊”。
双堡特大桥9号主墩前后左右都是峡谷峭壁，通往桥位的山路狭窄，宛若一座“孤岛”，而9号墩施工需要2300余吨钢筋和3.9万立方米混凝土，另有大量渣土需要外运。若用常规方式，需征地约15亩，并专门修建一座拌合站和一个钢筋加工厂，才能满足如此庞大的物料需求，但“孤岛”场地狭小，不具备另修拌合站和钢筋加工厂的条件。
项目技术团队勘察地形后，决定采用质量轻、强度高的超薄钢箱式结构作为桥面板，使用33股高强度低松弛无黏结预应力钢绞线作为桥面索和稳定索，在8号墩与9号墩之间打造一条索道桥，供混凝土搅拌车等大型车辆运送施工物料。有了这座索道桥，9号墩施工不必再另外征地修建拌合站和钢筋加工厂，使2800棵森林树木免于被砍伐，同时减少材料运输柴油消耗约2300升，减少废气排放量2万余立方米。
坚持修路与环保并行，项目团队还采取表土剥离集中存放、泥浆净化污水处理，以及碎石加工全封闭智能化数控设备、环保智能化多功能扫地机等装置，有效减少泥浆含砂和孔底沉渣、桩基沉降及泥浆外运量，实现对周转用搅拌车的清洗和弃物中的砂、石、泥浆等分离、收集、再利用，降低或消除因桩基施工、隧道洞渣丢弃等对周边环境的影响。
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