濟南是我國黃河流域少數幾個處于地上懸河段的省會城市，多年來，黃河一直是制約濟南城市發展的一道天塹。今年通車的濟南黃河鳳凰大橋采用“公軌同層，軌道居中”的設計方案，集約利用過河通道資源，降低工程規模，節省工程投資，并兼顧景觀效果，促進了黃河兩岸的經濟社會發展。
濟南黃河鳳凰大橋全長3788米，是世界大跨度三塔自錨式懸索橋。建設之初，中交建設者就確立了高品質建橋的目標。通過采用多項先進工藝技術，攻克了諸多施工難題，確保了項目順利建成。
“化整為零”建橋
濟南黃河鳳凰大橋鋼結構施工體量大，總用鋼量約11.4萬噸，相當于2.7個鳥巢外部結構。主橋長1332米，兩個主跨均為428米，橋面寬61.7米，相當于3個和諧號動車頭車的長度。大跨徑、超寬橋面的設計為施工帶來了挑戰。
主橋鋼箱梁共計4.7萬噸，大節段重量約390噸。“保質保量如期完工的關鍵之一是要保證大量鋼材，特別是鋼箱梁節段的質量，并解決大型鋼箱梁的運輸、拼裝和架設等問題。”項目負責人韓景磊說。
由于黃河不通航，整體運送鋼箱梁的方案無法實施。項目部提出“化整為零”的運輸方案。“我們像螞蟻搬家一樣，把節段分成零散的部分，分別運到現場再拼好。”韓景磊解釋道。
項目部采用“三地”建造模式，即鋼結構制造基地制作單元件、濟南拼裝場地總拼、橋位處提梁焊接的方式，大限度利用工廠標準化、機械化、自動化加工的優勢，有效確保了鋼箱梁的質量。
“鋼結構板單元在專業加工廠制作，后運至現場拼成9米長、61.7米寬的節段。無線遙控的自平衡運梁車運輸節段到封閉廠房進行噴砂和涂漆，然后再運至提梁站，采用4臺200噸連續提升千斤頂吊上橋面。”項目技術負責人吳在雄回憶整個過程，他說，“一岸的箱梁提上去后，我們還要將其往對岸架設，配合全橋共104套1200噸的步履式千斤頂同步進行頂推。”
項目部在大橋南北兩岸各設一處提梁站，并進行了改造，實現“一站多用”的功能。“以往的提梁站只能往一個方向頂推，如果要轉換方向，差不多要推倒重建。我們對提梁站進行了改造，在完成主橋吊裝任務后，可實現反方向鋼箱梁的吊裝頂推。”吳在雄說。
2021年國慶節前，大橋通過交工驗收，建設品質得到業主、監理單位的一致好評，為大橋順利通車創造了有利條件。
“千絲萬縷”完成精妙轉換
大橋作為世界大跨度三塔自錨式懸索橋，共設置2根主纜，采用雙索面空間線型。單根主纜長1200余米，每根主纜由61束索股組成，每股又有127根直徑6.2毫米、抗拉強度1960兆帕的合金高強度鋼絲。
“保證大橋建設高品質，控制主纜索股架設精度、索股張力勻值性、索夾初始安裝位置和后續體系轉換等是工程的重難點。”吳在雄說。
項目部首創標尺索股法架設主纜，即在出廠前預整形并在特定位置做好標記，現場對照標記點毫米級入鞍及錨固，微調后即可實現索股線型的高精度需求，這在國內同類項目中為首次采用。同時，采取“白天牽引、夜間調索”的模式，力求安全地完成主纜架設。
另一個難題就是大橋受力結構的體系轉換，即通過有順序的吊索張拉，將原來臨時墩承受的主橋上部結構荷載，逐漸轉換到纜索系統受力。
鋼砼組合箱梁的重量大，總共加起來近6.5萬噸。主纜是空間纜結構，再加上三塔的結構，整個體系轉化過程是很大的挑戰。“體系轉換是全橋建設的重中之重，高精度的轉換工藝既是保障橋梁品質的關鍵，也直接關系到受力結構是否達標及后期運營狀態。”吳在雄說。
項目部針對自錨式懸索橋空間纜獨有特點，多次優化施工方案，邀請專家參加評審。終，通過采用合理的張拉順序、多點分級張拉、三次索鞍頂推、橫向臨時拉索、配重混凝土分次澆筑等措施確保了主橋纜索體系順利施工。依托該施工工藝，研發出新型吊桿張拉裝置及橫向臨時拉索系統，提高了施工效率并申報了發明專利。
千里之外遙控“巨龍”
伴隨著智能化、信息化技術的發展，高品質橋梁不僅在建造過程中越來越注重應用新型科技，同時其自身也成為了新技術的搖籃和試驗田。在黃河鳳凰大橋，一項名為“超寬長聯鋼箱梁步履式自平衡智能頂推”的新技術極具代表性。
該技術有智能協同、實時自適應控制的特點。無人值守步履式頂推設備搭配智能監控平臺可實現長聯鋼箱梁高精度智能化頂推，應用前景廣泛。
2020年春節前后，新冠疫情爆發，回武漢過年的頂推技術人員無法及時返崗。接到復工指令后，二航局武港院肖爽等12名技術員從湖南趕到鳳凰大橋建設現場。
“基本上都是北岸頂推完，南岸接著推，之后北岸又開始。”肖爽回憶起初的情況說，“一次頂推9小時，要全程盯著屏幕，結合2000多個數據點的反饋信息，時刻關注設備線性和同步性。當鋼箱梁逐漸變長，投入設備越來越多，頂推系統聯合調試力量不足的矛盾開始出現了。”
為了解決問題，頂推團隊想到了互聯網遠程控制技術。他們緊急聯系武漢的控制系統開發工程師邱未，利用“向日葵遠程控制軟件+微信視頻連線”的方式，將相隔千里的武漢辦公室和濟南現場聯系起來。
遠程力量推動了工程進展，也帶來了新的問題。高峰期預計有50臺設備同時運轉，怎樣保證設備步調一致?這成了肖爽心頭的困惑。
“這要通過現場監控及測量，得出各控制單元的速度調整指令后，通過總線傳輸反饋到各控制單元，再根據指令按比例降低各設備的實際速度，終實現同步。”邱未說。
分散在濟南和武漢兩地的智慧力量，經過多番徹夜的遠程交流，合力將編寫好的程序輸入到分控箱中。智能協同系統實現了自動檢測100多臺頂推設備動作是否到位、設備與梁面是否貼合、梁體與支撐墩是否脫開等的理想效果。
僅需0.1秒，系統就能篩選出佳標準路徑，且誤差值控制在5毫米。系統還具有學習功能，根據錄入數據的更新，不斷“豐富知識”，全自動、無人化的頂推輕松實現。
新工藝不僅能實現現場無人同步頂推，過程還無噪音污染。鋼箱梁前探的導梁上，竟有鳥兒筑了窩，時刻在前進的龐然大物，鳥兒竟然能不受頂推干擾，安然筑巢。
2021年6月，中國公路學會在武漢組織召開科技成果評價會。會上經專家評價，“無人化頂推技術”科技成果被評為國際領先水平。
“鳳羽”建環保橋
鋼結構在大跨徑橋梁中應用廣泛、優勢明顯，但大量工程實踐表明，時間一長，鋼橋面板容易出現疲勞裂縫問題。這些病害嚴重影響到鋼橋面的耐久性和使用性能，甚至可能給橋梁安全帶來隱患。
高品質建設不能給橋梁留下安全隱患，項目部將目光聚焦到“超級混凝土”上，這也是除了無人無噪音的頂推工藝外，大橋另一項顯著的環保特征。
“超級混凝土”也叫超高性能混凝土，其抗壓與抗折強度是普通混凝土的5到10倍;韌性非常好，抗斷裂性能是普通混凝土的250倍，僅次于鋼材;耐久性更好，可以作為橋面板的磨耗層而不需要任何額外的保護措施。同時，它內部結構致密，幾乎沒有毛細孔，仿佛一層強力的“鳳羽”，保護橋面不受液體或者氣體滲透，能經受強腐蝕環境下的嚴苛考驗。
吳在雄介紹，鋼橋面上先鋪設8厘米厚的超高性能混凝土，再進行瀝青鋪裝，形成超高性能輕型組合橋面結構。與常規的鋼橋面瀝青鋪裝相比，這種組合結構優點明顯：“超高性能混凝土層顯著提高了橋面板的剛度，消除橋面板疲勞開裂風險;在運營中超高性能混凝土層無需更換，僅需對鋪裝瀝青層定期翻修，價格低廉、施工便利;超高性能混凝土層厚度薄、自重輕，更適用于大跨徑鋼橋。”
盡管超高性能混凝土價格較高，約為普通混凝土的10倍。但其用量更小、使用壽命更長、后期養護成本更低，還能降低50%以上施工期間的二氧化碳排放，更為綠色環保。在施工現場，超高性能混凝土布料攤鋪整平，由布料、整平及養護一體機設備完成，自動化程度高、平整度控制精度高、且大大節省了人工。
“大橋以‘華山記憶’為燈光主題，采用多組立桿大功率投光燈，從3個方向照亮橋塔，有機融入黃河生態景觀風貌帶。”韓景磊介紹大橋的燈光布置。“重要節日大橋會開啟特色的節慶模式，色彩動態隨節日氣氛變化，未來可成為濟南新的網紅打卡點之一。”
建成后的大橋連接黃河兩岸，為深入推動黃河流域生態保護和高質量發展提供堅實的交通保障，也對完善區域規劃路網、提高路網運輸能力、改善區域交通出行環境發揮巨大作用，對推動濟南新舊動能轉換起步區建設、擴展城市發展空間，促進濟南經濟發展具有重要意義。
