3月9日
CCTV-10 科教频道《创新进行时》
——《山间“彩虹”变通途》播出
节目聚焦创“三项世界第一”
的双堡特大桥
讲述了二公局建设团队克服重重困难
用创新装备精准测量
助力大桥高精度合龙的故事
桥梁建设是中国的一张靓丽名片
截止到2025年末
中国桥梁总数超过了110万座
在世界最高桥前500名的名单里
中国桥梁上榜了439座
今天我们要说的桥
是世界跨径最大的双跨连续拱桥
造型非常优美
接下来让我们走进重庆武隆
去看看这座桥梁是如何建设的吧
上午9点
工人开始检查吊装设备
他们的脚下是深达300米的山谷
与100层楼的高度相当
他们正在重庆武隆的深山峡谷中
建造世界最大跨径的双联拱大桥
大部分时间
他们都在超过百米的高空进行作业
经过数年建造
大桥即将合龙
这是桥梁工程最关键
也是最难的施工环节
更是对大桥工程
施工技术和方法的一次终极检验
为了确保大桥能够顺利合龙
工程团队这段时间
对所有设备进行细致的检查
然而，总工程师尹涛却有些焦虑
目前，工程团队面临着一个棘手的难题
如果在解决的过程中出现任何差错
都会导致大桥合龙失败
这不仅会延长大桥的施工时间
造成每天近百万元的成本增加
甚至会影响到
大桥所在高速公路的通车时间
造成的损失无可估量
工程团队建造的这座大桥
叫作双堡特大桥
它总长1620米
距离河谷谷底最高近300米
两段长405米的红色拱肋相连在一起
托举支撑着桥梁
跨越大洞河、小河沟两条河谷
飞架在群山之间
宛如一条美丽的山间“彩虹”
双堡特大桥
是新修建的渝湘复线高速公路的
关键控制性工程
这条高速公路
是从重庆通往湖南高速公路的扩容线路
全长280公里
建成之后
可以缓解既有高速公路
车流量大、常年拥堵的难题
从重庆主城区到酉阳的时间
将从原来的4个小时缩短到3个小时
过去数年
工程团队在陡峭群山之间建造好桩基
先修建拱肋
再架设桥梁
他们将拱肋和桥梁分成若干阶段
像搭积木一样拼接建造
随着桥梁在空中不断延伸
双堡特大桥的桥梁只剩下最后一段
不足18米的空间
即将实现合龙
那么，大桥是怎样合龙的呢？
大桥要进行合龙的这段空间
叫作合龙口
工程团队需要根据合龙口的尺寸
“量身”建造桥梁的最后一块“拼图”
也叫合龙段
然后在300米的高空中
将它精准吊装进入合龙口
同两端的桥梁实现“握手”
根据施工要求
合龙段和两端桥梁对接的精度误差
不能超过两毫米
相当于一粒芝麻的宽度
这就意味着
合龙段尺寸的测算必须非常精确
在吊装时
它能够分毫不差的和两端桥梁对接
合龙段尺寸太长或太短
都会导致大桥无法顺利合龙
但是工程团队发现
合龙口每天都在发生伸缩变化
幅度最大时超过了20毫米
相当于成年人两根手指并拢的宽度
究竟是什么原因
让合龙口发生如此大的伸缩变化呢？
最近一段时间
武隆山区白天温度超过25摄氏度
晚上却骤降到15摄氏度以下
温度造成的热胀冷缩
让合龙口不断发生着伸缩变化
给工程团队确定合龙段的尺寸
带来了大麻烦
合龙段究竟以什么尺寸作为建造标准？
工程团队需要找到
合龙口在不同天气情况下的变化规律
一般情况下
他们会选择
合龙口钢梁变化幅度最小的时间段
确定合龙段的尺寸
而这个时间段
也将是大桥合龙的时间“窗口”
要想找到合龙口的变化规律
和合龙段的准确尺寸
唯一的办法就是测量
大桥合龙
是对大桥施工技术和工法的
一次终极考验
工程开工以来
给尹涛和工程团队带来麻烦的
不仅仅是特殊的桥型
双堡特大桥位于山区
施工场地非常有限
甚至连最基本的工程吊装都是问题
因为场地的限制
常规的施工吊装设备
在这里失去了“用武之地”
而在施工过程中
复杂的桥型结构和地貌环境
给工程施工造成的困难无处不在
双堡特大桥双拱肋和桥梁的施工
需要保持两边的平衡
但是常规吊装设备不适用
工程团队设计了一种独特的吊装设备
这是世界上跨径最大的
独立吊塔缆索吊装系统
在同等结构的缆索吊装系统中
它的吊重世界第一
但是新的问题接踵而至
在双堡特大桥的建造过程中
工程团队是将拱肋和桥梁段
拆分成若干小的阶段
一段一段吊运到峡谷的半空
然后像搭积木一样进行“拼装”的
这些桥梁零部件有的重达数百吨
从桥梁的一侧吊运和拼装
不仅对于吊装设备是巨大的考验
重量也会造成桥梁结构的不平衡
让桥梁发生偏移
那工程团队是怎么解决吊装的难题
又是怎样在施工过程中
保证桥体结构稳定的呢？
为了监控桥塔的偏移和变化
工程团队在桥塔上
安装了北斗定位系统
并给桥塔增加了一个临时索
拉住安装的拱肋
确保桥梁结构的安全
避免倾翻事故的发生
一支来自重庆交通大学的工作团队
来到桥梁上
他们安装好一台神秘的机器
在合龙段上
放置了3个白色的球形物体
然后开始操作机器
开始扫描
这台机器叫作“三维激光数字扫描仪”
它正在根据放置的参照物
扫描合龙段的三维图像模型
以往测量采用全站仪
对测量物体进行点对点测量
每次测量时间超过一个小时
而且容易出错
而三维激光数字扫描仪
每秒钟可以扫描上百万个数据点
仅需1分钟左右
就可以扫描出物体的三维轮廓
精度达0.1毫米
在获得合龙段的三维扫描图像之后
技术团队在专业成像软件上
同之前获取的已经建设完成的桥梁三维图像
进行模拟拼装
这项技术叫作
三维激光扫描数字预拼装技术
通过高精度三维模型
提前模拟节段拼装过程
在拼装过程中
它可以通过梁段的对接
确定梁段目前的钢梁尺寸
帮助工程人员
对工程进行更细致的把控
减少现场调整时间
并提升拼装精度
三维激光数字预拼装技术
多应用在考古、汽车制造以及房屋建造等领域
而这也是三维激光数字预拼装技术
在桥梁工程领域的首次应用
在三维激光数字预拼装技术的辅助下
工程团队很快确定了合龙段的准确尺寸
它长17.5米
宽16米，重47.5吨
工程团队根据测算的准确尺寸
建造出了合龙段
与此同时
工程团队对大桥施工
用于吊装作业的缆索吊装系统
进行了细致的检查
缆索吊装有专门的控制中心
在设计缆索吊时
为了减少人为疏忽造成的工程事故
尹涛决定加装智能控制系统
将缆索吊的操作高度集成
并且采用了大量的监控手段
降低缆索吊吊装的风险
在自动数字监测系统的协助下
合龙段被缆索吊装系统
稳稳调运到合龙口的位置
缓缓下落
经过长达两个半小时的对接和校正
合龙段实现了同桥梁段的精准对接
经过3年的建造
双堡特大桥顺利合龙
在三维数字预拼装等技术的辅助下
双堡特大桥的合龙
精度误差仅为一毫米
在双堡特大桥工程建造中
工程团队采用了数十项创新科技辅助施工
随着双堡特大桥等关键工程的竣工
2025年1月
渝湘复线高速公路部分路段实现通车
交通的通达
将方便沿途5个区县
数百万人日常通行
促进这些地区的经济发展
而创新科技的广泛应用
引领着传统劳动密集型产业的建筑行业
悄然转变
也将助力中国交通建设
谱写高质量发展的新篇章
来源 | CCTV10《创新进行时》栏目
编辑 | 冉周权 审核 | 詹行塔
