矮寨特大悬索桥用“科技”创突破 筑通湘西生命线

修建高速公路网，就像是打通三湘大地肌体上的血脉，血液通畅了，湖南“四化两型”才会有强劲的供氧。吉首至茶洞高速公路是连接西部少数民族、贫困人口地区的交通要道，可以说，它是湘西土家族苗族自治州开发、开放的生命线和致富路。而这座横跨吉首岸和茶洞岸峡谷的矮寨特大悬索桥,成为了肌体上的“大动脉”。 
　　矮寨特大悬索桥，这座相当于一座百层高楼的桥梁，技术难度、危险程度，不言而喻。它是吉茶高速公路的控制性工程，两索塔间跨度为1176米，是目前世界上峡谷间跨度最大的钢桁梁悬索桥。大胆创新的湖南交通人，在高度和跨度、桥梁结构、设计工艺和新材料应用方面，创造了四个世界第一。 
　　矮寨特大悬索桥的许多特点都是世界上独一无二的：首次采用轨索移梁工艺进行主桁梁架设； 
　　首次采用塔梁完全分离结构；首次在悬索桥上使用大型岩锚吊索；首次采用碳纤维预应力索对岩锚底座进行锚固。 
　　三年来，在省委、省政府的高度重视下，在省交通运输厅、省高管局的正确领导下，矮寨大桥全体建设人员克服了技术要求高、施工难度大、建设资金紧张、气候条件恶劣等不利因素影响，顺利完成了各项目标任务，确保了工程质量优良、生产安全、资金受控、环境友好。 
　　运用科学手段，保证工程质量。一是采取大面积混凝土温控措施，确保了塔锚无开裂现象。聘请南京水利科学研究院进行了详细的温控设计，通过混凝土的分层浇筑、埋设冷却水管、控制混凝土的入模温度等手段，达到降低水化热导致的混凝土内外温差的目的。施工过程中，通过布设的温度传感器掌握混凝土内部的温度，及时根据温度变化情况调整冷却水管的通水方案，将内外温差控制在25℃以下，有效地防止了温度裂缝的产生，保证了结构的工程质量。二是用先进的设备及有效的工艺对索塔和支墩基础存在的溶洞、溶槽进行处理，保证了基础的安全。三是对索塔施工采用了爬模施工工艺，横梁采用了钢管桩落地支架方案，保证了塔身及横梁的施工质量；四是对拟采用的轨索移梁方案进行1:30的整体缩尺模型实验和150米的足尺模型实验，以保证主桁梁架设的质量和安全。通过采取科学手段，大桥工程质量得到了根本保障。 
　　矮寨特大桥地处湘西山区，桥位距吉首市区约20公里。桥位处山高谷深，大桥一跨跨越德夯大峡谷，桥面距离谷底约330米左右。由于桥位处的特殊地形地貌，常规的悬索桥主梁架设方案在该桥上难以实施。这也给工程技术人员提出了一个难题：山区大跨径悬索桥主梁的架设。 
　　对于常规的悬索桥，主梁架设往往通过水路运输至桥位，再采用跨缆吊机垂直提升的方式实现加劲梁的逐段拼装架设。但矮寨大桥下为深切峡谷，桥下并无水路可利用，且沟底距离桥面高差达330米，垂直起吊加劲梁的方案难以实施。参考同为山区悬索桥的湖北四渡河特大悬索桥的建设经验，该桥成功地采用了缆索吊进行加劲梁的拼装，但该方案同样在矮寨大桥上难以实施，由于矮寨大桥主跨1176米，相对于四渡河大桥900米的主跨，跨径大增，缆索吊施工方案存在安全隐患多，风险大，因此不宜在该桥采用。其他施工方案如桥面吊机拼装方案也在山区悬索桥主梁的架设过程中采用过，但桥面吊机方案需逐片拼装加劲梁桁片，且拼装均为高空作业，安全隐患大，架设工期长且质量难以保证。 
　　针对这个问题，省交通运输厅专家创造性地提出了轨索移梁的加劲梁架设方案。该方案的基本思路是：利用大桥永久吊索在其下端安装临时吊鞍，然后在临时吊鞍上安装水平轨索，再将水平轨索张紧作为加劲梁的运梁轨道，实现由跨中往两端拼装大桥的钢桁加劲梁。由于钢桁梁的节段的拼装在两岸拼装台座上进行，非常有利于拼装质量的控制。相对于桥面吊机拼装方案，轨索移梁方案相当于把钢桁梁的高空拼装变更为陆地拼装，大大减少了钢桁梁的高空拼装作业，既可节约工期，又有利于保证施工安全及施工质量。 
　　接下来便是根据思路进行相关的模拟试验，检验方案的工作性能，根据试验结果对各施工构件进行优化设计。 
　　功夫不负有心人。2009年12月9日，世界首例轨索移梁法模型试验终于取得成功。国家交通运输部数位专家一致通过了对该方案的评审，并高度评价此方案具有“原始创造性”。 
　　轨索移梁法试验的研究成果，不仅成功解决了矮寨悬索桥主桁梁架设的难题，更是为同类型的山区悬索桥提供了一种全新的、安全快捷的主桁梁施工方案，必将对今后山区悬索桥的设计、施工产生深远的积极影响，同时为我国桥梁建设提供了宝贵的经验。因此，研究成果具有显著的社会效益和经济效益。 
　　矮寨大桥建成后，将和著名的“矮寨盘山公路”、“德夯大峡谷”奇观交相辉映，成为湘西乃至湖南重要的旅游景点。