四渡河特大橋位于巴東縣野三關(guān)鎮(zhèn)四渡河,大橋主跨900米,橋面寬24.5m,設(shè)計2.41%單向坡居懸索橋世界第一。整座大橋由71個節(jié)段組成,每節(jié)段由主桁架、上下平聯(lián)、橫向桁架組成。主桁架采用華倫式,桁高6.5m,桁寬26.0m,小節(jié)間長度6.4m,大節(jié)間(即一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段)長度12.8m,最大吊裝重量91.6噸。
橋面與峽谷谷底高差達560米,相當(dāng)于200層樓高,是目前國內(nèi)在深山峽谷里修建的最大跨度懸索橋,比目前世界最高橋法國米約大橋還要高290米,被譽為世界第一高懸索橋。大橋又被譽為“天路中的天橋”。
滬蓉西四渡河特大橋主橋為900米跨徑單跨雙鉸鋼桁架加勁梁懸索橋,其跨徑為目前國內(nèi)最大,纜索吊設(shè)計吊裝重量為150噸。橋面系采用縱向工字梁與混凝土橋面板的結(jié)合形式,橋面板共計1680塊,橋面板采用混凝土預(yù)制板,板長6.36m,寬1.65m,厚0.16m,每塊重約5噸。面對如此龐大的數(shù)量和艱險的自然環(huán)境,要想在短期內(nèi)完成主通道的橋面板鋪裝,可謂難上加難。
橋梁結(jié)構(gòu)上創(chuàng)新采用華倫式鋼桁架加勁梁整體焊接節(jié)點新技術(shù),設(shè)計和施工中創(chuàng)下了國內(nèi)外諸多第一:國際首創(chuàng)選用火箭拋繩系統(tǒng)進行先導(dǎo)索過深切峽谷,國內(nèi)率先采用37孔專用錨具和全噴涂環(huán)氧PE單根可換式鋼絞線帶錨碇預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng),鋼桁架加勁梁采用目前國內(nèi)最大900 m跨徑纜索吊裝,隧道錨拉拔模型試驗為國內(nèi)目前試驗內(nèi)容最為完整、試驗規(guī)模最大,首次設(shè)立了山區(qū)復(fù)雜地形全天候測定深切峽谷風(fēng)特性的聯(lián)網(wǎng)風(fēng)觀測塔。
由路橋華南承建的四渡河特大橋為900m單跨雙鉸加勁鋼桁梁懸索橋,為滬蓉西高速公路關(guān)鍵控制性工程之一。大橋加勁鋼桁梁為華倫式,上、下弦桿采用閉口箱型結(jié)構(gòu)形式,節(jié)點為整體連接,創(chuàng)國內(nèi)首例。由于四渡河橋址區(qū)位于交通基礎(chǔ)設(shè)施極其匱乏的鄂西山區(qū),施工場地狹小,同時受道路運輸條件限制,加勁梁只能采取工廠加工桿件現(xiàn)場組拼成型法施工。同時鋼桁架采用了整體焊接節(jié)點,徹底改變了主桁節(jié)點構(gòu)成方式。
按照施工要求,懸索橋基樁、承臺、塔座和索塔施工結(jié)束后,必須要架設(shè)一個空中施工便道,這就要求,先將一根先導(dǎo)索送到峽谷對岸的工地,然后通過牽引,陸續(xù)將一根根鋼繩穿過峽谷,逐漸架設(shè)一個施工的平臺。
山高、坡陡、林密,長長的懸索如何越過峽谷?早在大橋的設(shè)計和開建之前,這個棘手的問題就令許多投標(biāo)單位望而卻步。
技術(shù)人員曾提出過不少的設(shè)想:機械架設(shè),但懸崖陡峭,峽谷高深,不具備設(shè)置機械的場地條件;人工拖送,但距離太長,先導(dǎo)索太重,至少要5-10人一組進行施工,稍有不慎就會造成人員傷亡事故;直升機拖送,但山谷中風(fēng)速變化快,氣候條件復(fù)雜,加上施工地點位于群山之中,又沒有直升機升降平臺,容易造成機毀人亡,且造價昂貴。
在四渡河大橋下部構(gòu)造整個施工期間,大橋項目部和軍方技術(shù)人員對懸索橋先導(dǎo)索的關(guān)鍵技術(shù)不斷進行獨創(chuàng)性研究,先導(dǎo)索火箭拋送技術(shù)逐步成型和完善。
據(jù)了解,在對相關(guān)爆破器火箭發(fā)動機和一款掃雷火箭發(fā)動機拋射動力的理論計算和野外發(fā)射實驗后,最后一款掃雷火箭原型被選定作為先導(dǎo)索火箭拋送的動力源,并對相關(guān)部件進行了改進。
項目組進行了多次摸底實驗和彈道理論計算后表明:改進后的火箭拋繩系統(tǒng)能將直徑達14毫米的先導(dǎo)繩拋送到1000米以外,火箭的彈著落點偏差在40米左右。
火箭全套器材由火箭發(fā)動機、工作索、發(fā)射架、固定樁等部分組成;鸺l(fā)動機是拋送系統(tǒng)的動力源,由彈頭、燃燒室、發(fā)射藥柱、彈尾、噴管和連接件等組成,整個起飛重量36-37公斤。
火箭發(fā)射具體流程為:瞄準(zhǔn)并固定發(fā)射架,將火箭發(fā)動機安裝在發(fā)射架上,通過牽引鋼絲繩將火箭發(fā)動機與工作索一端連接,工作索另一端與固定樁相連;點火,火箭起飛,進入主彈道飛行;鋼絲繩將工作索拖起,發(fā)動機工作結(jié)束后,火箭發(fā)動機帶著工作索進入慣性飛行,火箭彈彈體帶著繩索落入預(yù)定目標(biāo)區(qū)。整個過程約3秒鐘。
歷經(jīng)4年建設(shè),它攻克武陵山區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)地貌,問鼎多項“世界第一”:用火箭拋送先導(dǎo)索,發(fā)送了世界建橋史上“第一箭”;首次采用懸索橋復(fù)合式隧道錨碇施工方案。這一突破性成果,被建設(shè)部列為2003年至2004年度的施工工法。