水落河特大橋位于四川省瀘州市古藺縣永樂鎮(zhèn)與龍山鎮(zhèn)交界處，是瀘州經(jīng)古藺至金沙高速公路（古藺至川黔界段）的控制性工程。大橋位于烏蒙山區(qū)，山勢陡峭，兩岸近乎直立，橋面至谷底高差250余米，橋區(qū)位于灰?guī)r地區(qū)，地質(zhì)活潑，巖石裂隙發(fā)育，施工難度極大。

大橋采用主跨349.25m（計算跨徑335m）的上承式鋼筋混凝土懸澆拱橋，主橋橋面系采用跨徑11×31.75m的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支I形梁+組合橋面板；古藺岸引橋采用9孔40m跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁，金沙岸引橋采用25孔（右幅24孔）40m跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁。橋梁全長左幅1721.25m，右幅1676.20m。

圖1 水落河特大橋橋型布置圖

水落河特大橋設(shè)計為鋼筋混凝土拱座，在拱腳位置采用C50鋼纖維混凝土，左右幅分開設(shè)置。古藺岸拱座順橋向長21m，右幅拱座高22m，左幅高25m，設(shè)計C30混凝土12320.8m3，C50鋼纖維混凝土3239.6m3。金沙岸拱座順橋向長18.7m，高17.97m，設(shè)計C30混凝土6098.3m3，C50鋼纖維混凝土2502.2m3。

針對水落河特大橋拱座結(jié)構(gòu)受力特點和拱座高強度大體積混凝土(C50)易出現(xiàn)溫度裂縫影響耐久性的問題，項目通過對混凝土自身性能的研發(fā)、改善，對拱座采取分層分塊澆筑，對澆筑過程進行智能化溫度控制，開發(fā)出了一套拱座大體積混凝土的制備和施工控制技術(shù)。包括開發(fā)出高強度等級大體積混凝土水化溫升抑制和抗裂性能提升的技術(shù)；研發(fā)出水落河特大橋拱座C50機制砂抗裂大體積鋼纖維混凝土，解決工程建設(shè)中河砂匱乏的問題，提高結(jié)構(gòu)耐久性。

第一，采用低含氣量、高減水、水化溫升抑制、高保塑聚羧酸超塑化劑，復(fù)配優(yōu)質(zhì)消泡劑和引氣劑，輔以聚醚類減縮型外加劑補償收縮，有效減少混凝土體積收縮，提高混凝土的抗裂性能，從而開發(fā)研制高強度等級大體積混凝土專用外加劑。

第二，研究水泥和礦物摻和料的種類和摻量、鋼纖維的種類和摻量，以及外加劑的摻量，對大體積混凝土水化溫升、力學(xué)性能（抗壓、抗折和彎曲韌性）和體積穩(wěn)定性能的影響，提出拱座C50機制砂抗裂大體積鋼纖維混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計與制備方法。

第三，基于C50機制砂混凝土水化溫升速率以及力學(xué)性能的發(fā)展規(guī)律，進行拱座C50機制砂混凝土的溫度場和應(yīng)力場的分析，提出拱座C50機制砂抗裂大體積鋼纖維混凝土水化溫升穩(wěn)定控制與開裂性能提升技術(shù)。

第四，采用振動式攪拌機取代強制式攪拌機，減少了拱座C50鋼纖維混凝土的攪拌時間、提高了混凝土強度，一定程度降低了水泥用量。對混凝土體積穩(wěn)定性能、抗裂性能、抗裂纖維分布均勻性等均有所改善。

第五，采用分層分塊澆筑，拱座古藺岸分7層澆筑，金沙岸分6層澆筑。輔以無線智能溫控設(shè)備，實施24小時全天監(jiān)控溫度，并設(shè)置溫度函數(shù)調(diào)節(jié)流量閥，自動調(diào)節(jié)冷凝水流速，科學(xué)可行和高效、低成本地實現(xiàn)了智能溫控。

水落河特大橋拱圈采用分幅設(shè)計，左右幅不相連，每幅采用兩個單箱單室結(jié)構(gòu)拱肋，分離式兩肋間以橫隔板相連，各拱肋均為八邊形薄壁箱形結(jié)構(gòu)，箱寬4m，箱高6.5m。標準段頂、底板厚0.4m，腹板厚0.3m。1、2號節(jié)段為加厚段，加厚段頂?shù)装搴?.5m，腹板厚0.4m。拱肋采用C80高韌性鋼纖維混凝土澆筑，鋼纖維摻量40kg/m3，這是該類型混凝土首次應(yīng)用于懸澆拱橋。

首次在懸澆拱橋上采用C80高韌性低收縮鋼纖維混凝土。通過研究C80高韌性混雜混凝土的高程泵送性能、高強韌性、低收縮抗裂和優(yōu)質(zhì)外觀質(zhì)量的協(xié)同提升技術(shù)，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的C80高韌性抗裂鋼纖維混凝土，降低了薄壁箱形拱肋易開裂的風險，提高了拱肋結(jié)構(gòu)的耐久性及外觀質(zhì)量。主要從以下幾個方面進行了技術(shù)研發(fā)：

第一，通過室內(nèi)大量試拌試驗及試驗墩澆筑總結(jié)，研究開發(fā)出高穩(wěn)泡、超分散、低收縮、黏度調(diào)控型高流態(tài)C80高韌性混雜纖維混凝土專用外加劑，制備出的C80混雜纖維混凝土工作性能。

第二，對C80混凝土中纖維的分布、韌性和體積變形性能（收縮、徐變）的影響機制研究。研究了專用外加劑的摻量，以及纖維的種類、摻量及混雜方式，對混凝土的泵送性能、韌性和體積穩(wěn)定性能（收縮和徐變）的影響；開發(fā)出拱圈C80大流態(tài)混凝土工作性能、力學(xué)性能（抗壓、抗拉、彎曲韌性和彈性模量）、體積穩(wěn)定性與外觀質(zhì)量協(xié)同提升技術(shù)；提出拱圈高流態(tài)C80高韌性纖維混凝土配合比設(shè)計及制備方法。

圖2 拱箱混凝土研究試驗圖

第三，基于高流態(tài)C80高韌性纖維混凝土配合比設(shè)計及制備方法，結(jié)合前期試驗數(shù)據(jù)，進行了拱圈自密實C80高韌性鋼纖維混凝土制備研究，基本工作性能、力學(xué)性能測試優(yōu)異，J環(huán)障礙高差、間隙通過性、T500擴展時間、L型儀充填比等自密實性能指標良好。

圖3 拱箱混凝土性能測試實例圖

第四，研究了拌和工藝（拌和時間、原材料下料順序、原材料控制指標等）對拱圈C80高韌性纖維混凝土的泵送性能、力學(xué)性能（抗壓、抗拉、彎曲韌性和彈性模量）和體積穩(wěn)定性（收縮、徐變）的影響。

第五，研究了拱圈C80高韌性纖維混凝土的泵送、澆筑振搗和養(yǎng)護方式對拱圈混凝土的力學(xué)性能、耐久性能及外觀質(zhì)量的影響規(guī)律，優(yōu)化掛籃懸臂澆筑拱圈C80高韌性纖維混凝土的施工工藝。

引橋墩基礎(chǔ)作為扣掛體系的錨碇，采用樁錨+預(yù)應(yīng)力巖錨的組合式錨碇，斜拉扣掛體系的所有錨索均錨固于兩岸引橋橋墩的承臺上，利用引橋橋墩的樁基及預(yù)應(yīng)力巖錨共同組成的錨碇系統(tǒng)抵抗錨索索力，創(chuàng)新地采用永臨結(jié)合的錨碇設(shè)計，大大地減少大體積錨碇施工的諸多難題。

巖錨采用單根6束和8束Φs15.2mm全長無粘結(jié)型鋼絞線，強度級別為1860Mpa，單根6束錨索設(shè)計錨固力為750kN，單根8束錨索設(shè)計錨固力為1000kN，按設(shè)計錨固力的1.1倍進行張拉。

承臺錨碇預(yù)先預(yù)埋鋼絞線，承臺內(nèi)預(yù)埋P型錨具及管道，首先在承臺頂或側(cè)面張拉預(yù)埋鋼絞線，后采用鋼制轉(zhuǎn)換接頭與錨索相連。承臺作為巖錨與斜拉扣掛的錨索受力轉(zhuǎn)換點，對懸澆施工起著十分重要的作用。

圖4 承臺巖錨結(jié)構(gòu)圖及承臺巖錨計算模型圖

水落河特大橋拱肋分45個節(jié)段施工，兩岸拱腳1～2號段采用搭架現(xiàn)澆施工，3～22號段采用掛籃懸臂澆筑施工，懸澆段長度6.07～10.07m，最重節(jié)段懸澆重量約197t?？缰?3號合龍段長2m，采用吊架施工。

斜拉扣掛體系采用“扣吊合一”的設(shè)計。古藺岸扣塔高43.75m，金沙岸高37.5m，扣塔采用裝配式鋼管拼裝，采用法蘭盤和高強螺栓連接，首次在拼裝場采用臥拼扣塔的預(yù)拼方式以提高拼裝精度和安裝效率。

扣錨索每節(jié)段布置兩根，扣索錨固于箱內(nèi)齒塊處，錨索錨固于承臺上，在交界墩和扣塔上張拉，交界墩張拉齒塊處設(shè)內(nèi)隔板，扣塔張拉處設(shè)鋼錨梁。交界墩和拱箱節(jié)段上預(yù)先埋設(shè)索導(dǎo)管，便于穿梭。全橋單個拱肋共設(shè)扣錨索各42對，扣錨索規(guī)格由Φs15.2-7到Φs15.2-15鋼絞線不等，最大索力約190t。本橋扣錨索索力采用一次調(diào)索技術(shù)，即施工過程中不需要對前面節(jié)段扣錨索力進行調(diào)整直至成拱狀態(tài)。

圖5 水落河特大橋斜拉扣掛及纜索系統(tǒng)布置圖

（單位：厘米）

纜索吊裝系統(tǒng)設(shè)計為輕型纜索，全橋布設(shè)6組主纜，主纜采用φ56的鍍鋅鋼絲繩，牽引繩和起重繩采用φ24的鍍鋅鋼絲繩。扣塔上設(shè)Φs15.2-5的縱向風纜，每幅設(shè)2組。牽引系統(tǒng)采用6臺10t摩擦型卷揚機，起重系統(tǒng)采用6臺電動中速卷揚機。纜索系統(tǒng)每組主纜設(shè)計最大吊重15t，主要用于拱肋節(jié)段鋼筋的整體安裝。

扣錨及纜索吊裝系統(tǒng)采用智能監(jiān)控系統(tǒng)，通過對扣錨索索力、塔偏位移、錨碇位移、卷揚機狀態(tài)、起升高度與運行行程的監(jiān)控等，納入集中控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對扣錨及纜索系統(tǒng)的操控和監(jiān)測，提高施工效率，降低了安全風險。

針對水落河特大橋拱肋節(jié)段長、壁薄、懸澆傾角大的特點，研發(fā)出輕型化的桁架式懸澆掛籃，通過液壓行走系統(tǒng)實現(xiàn)掛籃內(nèi)外模的行走，保證了掛籃行走的平穩(wěn)和澆筑的安全。掛籃外模采用液壓系統(tǒng)安拆模板，內(nèi)模采用桁架式內(nèi)液壓模板系統(tǒng)，兩者相互獨立又相互協(xié)同。掛籃施工工藝為：外模退開→掛籃行走→掛籃及外模行走到位→安裝拱箱鋼筋→收縮內(nèi)模并行走→內(nèi)模行走到位→模板系統(tǒng)調(diào)整→澆筑混凝土。

圖6 水落河大橋懸澆掛籃效果圖

掛籃主梁采用箱形截面和桁架式結(jié)構(gòu)，提高了截面慣性矩，減輕掛籃重量，有效改善了對懸澆扣錨索索力的影響。外模通過K型撐上設(shè)置液壓設(shè)備，實現(xiàn)外模的開合，外模隨掛籃一同行走，保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，降低模板吊運的安全風險。掛籃配置有主頂系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、止推系統(tǒng)、后頂升系統(tǒng)、中錨系統(tǒng)、安全平臺系統(tǒng)等，通過各個系統(tǒng)的協(xié)同作用，能夠有效降低掛籃掛鉤的承載力，減輕掛籃自重，體現(xiàn)了懸澆拱輕型化的掛籃設(shè)計理念。內(nèi)模系統(tǒng)采用桁架式內(nèi)模設(shè)計，內(nèi)模板與桁架一體，通過液壓設(shè)備實現(xiàn)箱內(nèi)模板的收張，配有專門的內(nèi)模行走軌道，從而實現(xiàn)內(nèi)模系統(tǒng)的行走。此外，通過智能建造數(shù)字孿生平臺的核心物理引擎技術(shù)，進行了掛籃的運動學(xué)仿真，保證掛籃運行的穩(wěn)定性。

圖7 掛籃內(nèi)外模系統(tǒng)實例圖

拱箱鋼筋節(jié)段長、數(shù)量多，焊接工作量大，為減少拱箱鋼筋安裝時間，提高施工效率，保證鋼筋的焊接質(zhì)量，采用主拱圈鋼筋“分段制作、分片吊裝、分塊組拼”的施工工藝。鋼筋在鋼筋加工廠下料制作，運輸至兩岸拱座施工平臺上進行流水線分片拼裝，拼裝好后通過纜索吊裝系統(tǒng)分片吊裝至掛籃進行安裝，實現(xiàn)鋼筋骨架裝配化、精細化施工。

該技術(shù)減少了鋼筋在掛籃上焊接的時間，能夠有效加快施工進度，降低在大傾角拱箱上焊接眾多箍筋的安全風險，提高安裝質(zhì)量；主拱肋鋼筋節(jié)段分4片進行加工，在專用的鋼筋拼裝胎座上進行拼裝，再通過專用通道運輸至肋間吊裝點，通過纜索吊裝調(diào)至掛籃上安裝，最大鋼筋塊件重量約11t；吊裝作業(yè)先安裝底板鋼筋片，再安裝兩腹板鋼筋片，待內(nèi)模系統(tǒng)行走到位后再安裝頂板鋼筋片，大大提高施工效率。

古金高速智慧梁廠選址于龍山服務(wù)區(qū)，預(yù)制區(qū)占地14000m2，存梁區(qū)占地10200m2。梁板預(yù)制采用工廠化流水線生產(chǎn)，通過智能化技術(shù)的運用，保證了施工質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率，達到節(jié)能增效的目的，非常適用于山區(qū)大型梁廠的建設(shè)。本智慧梁廠共布設(shè)6條生產(chǎn)線和1條回程線，配套布置鋼筋綁扎區(qū)、混凝土澆筑區(qū)、蒸養(yǎng)區(qū)（噴淋養(yǎng)護區(qū)）、張拉壓漿區(qū)。每條生產(chǎn)線的標準配置是一套液壓T梁模板，搭配4個移動臺座。

圖8 智慧梁廠布置圖

與傳統(tǒng)預(yù)制梁廠相比，本智慧梁廠創(chuàng)新點：

采用“可調(diào)式液壓模板+移動臺座”的布置方式，減少了制梁臺座的數(shù)量，同時能實現(xiàn)同一臺座對不同橫坡的T梁適應(yīng)性，減小了對場地地形的限制，提高了施工效率；采用預(yù)制T梁外帶動力牽引系統(tǒng)，每條生產(chǎn)線配備一套獨立的外帶動力系統(tǒng)，實現(xiàn)了低成本投入，低碳節(jié)能的環(huán)保施工理念；采用“L”形的“產(chǎn)梁-存梁-運梁”軌道，配合智能養(yǎng)生系統(tǒng)、智能張拉系統(tǒng)，可實現(xiàn)全天候T梁生產(chǎn)，保證了對山區(qū)地形環(huán)境和復(fù)雜多變天氣的適應(yīng)性；采用公路后張法預(yù)制T梁預(yù)應(yīng)力管道橡膠抽拔棒成孔工藝，配備橡膠棒穿束機，大大節(jié)省勞動力，保證了管道的順直度，減小預(yù)應(yīng)力損失。

水落河特大橋引橋的40mT梁和主橋橋面I形梁均由此智慧梁廠生產(chǎn)。該智慧梁廠對預(yù)制T梁橫坡坡度、封端、錨頭加固處置、混凝土外觀質(zhì)量等梁板預(yù)制關(guān)鍵工序的施工控制，做到精細化管控，延長構(gòu)件壽命。為梁板預(yù)制規(guī)模在200～5000片的山區(qū)智慧梁廠，提供了可推廣應(yīng)用的組合式建造解決方案。與普通預(yù)制梁廠相比,大大節(jié)約人工成本、提高加工功效攤銷；與同類型高投入的智慧梁廠相比，綜合成本節(jié)約顯著，非常適用于山區(qū)高速預(yù)制梁的生產(chǎn)。

為了解決項目施工作業(yè)區(qū)域產(chǎn)業(yè)工人工作、生活基本需求，滿足工程建設(shè)對于產(chǎn)業(yè)工人的技能培訓(xùn)要求，圍繞以水落河特大橋為中心區(qū)域，項目試點建設(shè)了產(chǎn)業(yè)工人園區(qū)。

堅持“以人為本”原則，堅持“產(chǎn)、學(xué)、研”相結(jié)合原則，園區(qū)從綜合改善工人生活條件入手，按照集中化布局、物業(yè)化管理、市場化運營的思路創(chuàng)設(shè)生活園，引入第三方物業(yè)公司實行專業(yè)化管理。工人入住前須進入產(chǎn)業(yè)工人培訓(xùn)中心進行專業(yè)培訓(xùn)，培訓(xùn)合格后方可進入產(chǎn)業(yè)工人園入住，入住由物業(yè)管理合理統(tǒng)籌安排。

園區(qū)占地5300平方米，設(shè)置住宿、餐飲、衛(wèi)生、教育、駐車5大功能區(qū)，園區(qū)依托現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，營造“家文化”氛圍，豐富產(chǎn)業(yè)工人文娛生活，增強產(chǎn)業(yè)工人親和度，確保產(chǎn)業(yè)工人隊伍穩(wěn)定性。同時以水落河特大橋創(chuàng)新工藝研發(fā)為載體，結(jié)合產(chǎn)業(yè)工人隊伍的豐富經(jīng)驗，在施工方案、施工組織方面進行多層次合作。通過“產(chǎn)業(yè)工人培訓(xùn)中心”平臺，開展崗前安全教育培訓(xùn)、三級教育、技術(shù)質(zhì)量交底等技能技術(shù)培訓(xùn)，提高產(chǎn)業(yè)工人作業(yè)能力，滿足產(chǎn)業(yè)工人學(xué)習(xí)進步的需求，為水落河特大橋的建設(shè)提供了堅實的隊伍力量。

水落河特大橋建成后，將成為最大跨徑公路懸澆拱橋，在橋梁建造史上具有里程碑意義，其先進的建造技術(shù)和管理模式，既可為大跨度鋼筋混凝土拱橋的設(shè)計提供參考，也可為大型薄壁箱形截面拱的懸臂施工提供技術(shù)經(jīng)驗。