创新助百年黄河铁桥“长高”、“增寿”

    今年6月，备受关注的兰州中山桥, 经过二航局建设者6个半月的维修加固，正式恢复通行。
    素有“天下黄河第一桥”之誉的兰州中山桥，始建于清光绪年间，是黄河上架起的第一座铁桥，被誉为中国对外开放的象征。自2010年11月15日开工以来，二航局在保护文物为宗旨的前提下，通过技术创新，攻克一道又一道难关，高质量地完成了百年黄河铁桥这次伤筋动骨的手术，使其完好无损地“长高”1.2米，寿命将再延长50年，交出了一份完美的答卷。

    创新巧解施工难题
    兰州中山桥维修加固的难点在于水下施工，老河床水文、地质条件较为复杂。首先要进行桥墩外包混凝土施工，需在桥墩外围设置钢围堰，但桥下施工空间狭小，水流湍急，水深及桥墩埋深不一，黄河河床大量板结的卵石层对于普通的开挖船来说根本无法施展。
    为解决这一难题，项目部技术人员煞费苦心，历尽周折之后，开创性地研制了一台由4个标准浮箱和1个减阻式首翘组合而成的卵石开挖船。这台“土生土长”的卵石开挖船，在船尾设置可升降的支撑固定钢管桩，通过葫芦控制升降；中央设置人力绞车，由绞车带动船体顺缆绳移动；船头中央设置水陆两栖挖机改造的主机部分，它同时具备开挖、运输、吊装能力，可利用开挖过程中的阻力自行移动。正是这艘由项目工程人员自主研发的看似其貌不扬的卵石开挖船，驰骋于黄河上游淤积板结的河床间，收放自如地解决了卵石出水问题，保证了钢围堰的成功下沉，同时也成为一个“无心插柳柳成荫”的造福性发明，在桥墩加固完成后转变为黄河上游河道强有力的清淤工具，为封桥期间人们轮渡过河的顺利实现做出了巨大贡献。
    通过攻坚克难，引入水陆两栖挖机，研制卵石开挖船、水力吸泥机和空气吸泥机等设备，优化钢围堰结构及施工工序，项目部仅用98天时间在零下10℃以下的寒冬完成了钢围堰施工，实现了多项技术创新，开创了国内在黄河卵石层上进行的既有文物桥墩外钢围堰施工的先河，为同类维修加固工程提供了新的思路和宝贵经验。
    为确保桥墩加固施工达到外观及内在质量要求，项目部通过试验设计高性能混凝土，改进模板及相应的辅助设施，采用多项冬季混凝土施工及养护措施，首次在桥梁加固工程中采用了套模及干挂施工工艺，保证了桥墩的文物和历史信息不发生改变，达到了“修旧如旧”的效果。

    “百岁老人”的“增高手术”
    兰州中山桥维修加固工程系国内首次文物桥梁整体提升。该桥结构复杂，要保障中山桥完好无损地提升1.2米，且要保护文物的完整性，做到内变外不变，并要求整个工程的最大误差控制在2毫米以内，这是一个极其复杂和细致的过程，工程的难度可想而知。
    二航局项目部科学设计了先进的提升系统，采用了目前国内最先进的计算机同步控制整体提升技术，6组大型液压千斤顶以及布设在铁桥各个部位的数据传感器精确地控制着整个提升过程，保证了桥梁在提升过程中的结构稳定性。
    每提升一次都需要精细的测量，在提升过程中6组千斤顶的同步提升高度偏差不能超过2毫米，前后左右都不能有丝毫的偏差，一旦出现偏差，文物将被损坏。为此，项目部在桥体前线左右都设置了防止出现偏差的‘线位装置’，在提升过程中如果出现偏差，线位装置就会发出预警，提升工程就会立即停止并作出相应调整，如果在提升过程中出现了停电等意外，提升系统会自动锁死，提升停止但整个系统都是安全的。大桥每提升一次，便进行一系列的数据监控测量和防护保障，而且提升的高度越高，需要进行测量和监控的工作就更加精细。为确保数据准确，项目部在桥体上安装了180个监控点，所有监控与施工同步，监测数据的精度达到1%毫米。
    伴随着一系列的技术攻坚和创新，兰州中山桥维修加固工程于今年6月完美竣工，全桥提升工程误差在2毫米以内，整个工程符合文物保护的各项规定，实现了国宝级文物的维修保护。维修加固后的兰州中山桥更加气势雄伟，更加坚实耐用，寿命至少还将延长50年，可以抗8级以上地震，抵御百年一遇的洪水灾害，同时具备了轻型车辆通行能力。
    兰州中山铁桥下部结构抗震加固成功实现以及上部结构成功提升，是中国桥梁史上一次大胆的尝试与探索，是一次极具挑战的技术实践与严格施工，是一次桥梁建造艺术与现代科技成果的完美结合。（隋业辉）