領跑世界的超級工程——滬蘇通長江公鐵大橋

發布時間:2020-07-01 【字體:

  71,我國自主設計建造、世界上首座主跨為千米級的滬蘇通長江公鐵大橋建成通車。大橋南起蘇州市張家港市、北至南通市通州區,是滬蘇通鐵路的控制性工程,位于江陰大橋下游45公里,蘇通大橋上游40公里,與通蘇嘉城際鐵路、錫通高速公路共通道建設。滬蘇通鐵路等級為I級,設計速度200公里/小時;通蘇嘉城際鐵路為客運專線,設計速度250公里/小時;錫通公路為雙向六車道高速公路,設計速度100公里/小時。

  滬蘇通長江公鐵大橋全長11072米,其中正橋長5827米,南北岸引橋長5245米,主跨1092米,為世界上首座4線鐵路+6車道公路、主跨超千米的公鐵兩用斜拉橋,能滿足5萬噸級集裝箱船和10萬噸級散貨船通航要求。大橋建成后,張家港市將告別不通火車的歷史,一步跨入高鐵時代,與南通之間往來將不再依靠汽渡過江,將為長江南北兩岸經濟社會發展創造新的機遇。

  離入??谧罱拈L江鐵路大橋

  從鐵路網看,大橋是長江下游最東端、離入??谧罱蔫F路過江通道,向北連接渤海灣和京津冀城市群,向南由滬蘇通鐵路接入上海,通過東南沿海通道聯系珠三角城市群。沿海通道是唯一一條貫通我國三大核心城市群的縱向通道,滬蘇通大橋是其關鍵性工程和核心節點。作為公鐵兩用過江通道,滬蘇通大橋建成通車后,對提升區域鐵路、公路路網水平,優化運輸組織方案,完善交通運輸結構具有重要意義,將有效促進長三角城市群跨江融合、協同發展,有力助推長三角區域一體化發展。

  一座”“”“的世界級橋梁

  大橋主要特點表現為”“”“。即主塔高330米,為世界上最高公鐵兩用斜拉橋主塔; 即跨度大、體積大,主航道橋主跨1092米,為國內最大跨度斜拉橋,也是世界最大跨度公鐵兩用斜拉橋。橋址處靠近長江入???,江面寬達6公里。大橋附近有十余個碼頭和港口,江面日通行船舶超過3,航運繁忙,要求大橋的主跨必須超千米。沉井基礎體積大,主塔墩沉井平面相當于12個籃球場大小,沉井高110.5米,為世界上最大體積沉井基礎。大橋建設用鋼量達48萬噸,相當于12個“鳥巢”;混凝土用量達230萬立方米,相當于8個國家大劇院。即運用了一大批新材料、新結構、新設備、新工藝。

  一座科技創新的世界級橋梁

  在大橋建設中,鐵路各參建單位堅持以科技創新為引領,30余名院士到現場指導,克服地質條件復雜、環境保護要求高、繁忙航道安全保障壓力大等困難,開展了一系列科研攻關,形成了65項專利、創造了14項新工法,在橋梁建造技術方面取得重大突破,實現五個“世界首創”,在我國乃至世界鐵路橋梁建設史上具有里程碑意義。一是實現千米級公鐵兩用斜拉橋設計建造技術世界首創。二是實現2000兆帕級強度斜拉索制造技術世界首創。三是實現1800噸鋼梁架設成套裝備技術世界首創。四是實現1.5萬噸巨型沉井精準定位施工技術世界首創。五是實現基于實船實橋原位撞擊試驗的橋墩防撞技術世界首創。在世界上首次組織了原位船撞試驗,可實現3公里范圍防撞主動預警,有效保證橋梁和船舶安全。

  一座聰明智慧的世界級橋梁

  滬蘇通長江公鐵大橋公路面將采用華為5G新型微站覆蓋,鐵路面將采用中天新型5G泄漏電纜覆蓋,引橋部分采用多座超高鐵塔站點進行補充覆蓋。大橋將滿足用戶高速上網、高清語音通話、VR/AR5G應用,同時可升級SA網絡,實現低時延、大連接等工業物聯網應用。研發了先進的橋梁健康監測系統,實現軌道線路、橋梁結構、行車狀態三位一體綜合監測模式,能夠根據監測數據進行自動分析和報警,對于人工不易到達的部位,可采用視頻圖像識別的方法發現病害。通過集成各種高新技術,滬蘇通長江公鐵大橋將變得更加聰明智慧。

  一座綠色環保的世界級橋梁

  鐵路部門將生態保護理念貫穿大橋建設全過程,采取最為嚴格的生態保護和水土保持措施,強化施工管理,創新工藝工法,努力打造綠色工程,在這一世界級工程跨越天塹的同時,保護好長江生態環境,保障黃金水道暢通。選擇主跨1092米大跨度過江的方案,最大限度降低對長江水道通航影響;推進“大型化、標準化、工廠化、裝配化”施工,滬蘇通長江大橋主航道橋沉井基礎在船塢里生產,浮運至施工位置后,現場組裝完成,與以往大橋施工現場打樁相比,對航道影響小,減少了噪聲污染,避免泥漿流入長江、污染水質;優化施工作業和工藝工法,減少泥漿、廢渣、污水排放;建設完善的排水系統和垃圾處理設施,加強船舶作業管理,減少施工、生活污水排放。聘請第三方機構在施工區域設置水質監測點,對長江河床、水文泥沙等情況進行動態檢測,各項監測數據均合格;加強長江漁業資源和水生動物保護,采購100萬尾魚苗,在長江南通段增殖放流,對保護長江漁業資源、修復生物多樣性起到重要作用。

  大橋南岸將建設大橋公園,邀請地方園林設計單位,結合地方規劃, 對南岸大橋公園進行園林綠化設計,打造綠色、和諧的大橋景觀,與自然環境融為一體,將成為新的網紅打卡地。

  世界體積最大鋼沉井平穩下沉

  1092米的跨度,為大橋的建設帶來不少難題,要想“跨得穩”,就要“立得住”。主墩鋼沉井就是這一“跨”的關鍵所在。滬蘇通長江公鐵大橋沉井基礎長86.9米,寬58.7米,高約110米,平面面積相當于12個籃球場,高度相當于37層樓,這也是目前世界上體積最大的水中沉井基礎。研發了助浮結構和充氣增壓系統,首次實現了16000噸重的鋼沉井整體制造、整體出塢、整體浮運。通過封閉部分沉井井孔,并往封閉井孔充氣,巨型鋼沉井仿佛像魚有了“魚鰾”,不僅可以自浮,還可以調節吃水深度以及浮運過程中的空間姿態。為了把鋼沉井這個“巨無霸”準確無誤地固定在設計點,施工單位開創性地采用了“大直徑錨樁混凝土重力錨”方案:將8根直徑達3.5米的鋼樁立在鋼沉井的上下游處,南北兩側再各拋下4個重約900噸的混凝土邊錨,同時引入計算機控制的多向同步快速定位技術,通過智能化裝備,大幅提升定位效率和精度,有效將鋼索與鋼沉井連接,達到共同固定鋼沉井的目的,解決了千噸級水流力作用下鋼沉井精確定位難題。

  世界最高公鐵橋主塔順利“生長”

  索塔是斜拉橋的關鍵受力結構,斜拉橋跨度越大就要求索塔建筑高度越高。滬蘇通長江公鐵大橋主跨為1092米,主塔高度就隨之攀升到330米,相當于110層高樓,為世界最高公鐵橋主塔。高聳入云的主塔給施工帶來了不少難題。對于混凝土而言,強度越大,標號越高,意味著粘度越大,就像很稠的粥,流動性差,難以泵送至高空;在普通的工程環境,混凝土灑水養護、保溫、保濕相對容易,混凝土抗裂容易得到保證,但這些在300多米的高空中難以實現。為了解決這些問題,施工單位通過調整配合比,研究出了一種新型混凝土,一舉解決了泵送難、不抗裂等難題。這種新型混凝土在保障質量的同時,還具有高流態降粘等特性,在澆筑的初期能控制水化反應,避免過度發燒,在降溫收縮時能自我激發膨脹,補償收縮,配合循環冷卻水管、全封閉防風措施等,表現出較好的抗裂效果。同時,引進超高混凝土主塔塔偏實時監測技術。在塔梁同步施工時,系統可實現施工全過程橋塔變形實時測量,獲得橋塔變形時程曲線。一旦檢測到曲線發生偏移,建設者們可以立刻進行糾偏,確保主塔按照預定“路線”長高而不“跑偏”。

  剛柔相濟的巨型“扁擔”

  面對大跨、重載的需求,大橋的主體結構材料——鋼梁和拉索必須異常堅實。主橋鋼梁必須要有足夠的剛度,這樣才能滿足大橋6線公路、4線鐵路的荷載需求。同時鋼梁還要具備一定的柔性,這樣才能在突來的重壓下,通過微變形來分散壓力,在重物通過后恢復如常。橋梁的鋼梁猶如一根巨型“扁擔”,兩個主塔橫梁猶如“挑夫”的肩膀,“挑夫”相隔越遠,鋼梁承載就越重,“扁擔”就越容易向下彎曲變形,因此必須有相當強度的拉索才能拉住這根剛柔并濟的“扁擔”。斜拉橋的拉索以主塔為中線依次向兩邊散開,成等腰三角形。通過與鋼梁連接,拉索為鋼梁提供一個強而有力的拉力,從而分擔一部分鋼梁承受的壓力,同時避免由于跨度過大造成鋼梁嚴重變形。

  為實現大橋超千米的跨度,建設者們為其“量身定制”了強度達500兆帕的高強度鋼和2000兆帕的斜拉索,其中2000兆帕斜拉索的強度為世界之最。500兆帕高強度鋼意味著每平方米鋼梁能承受的最大力為50000噸,相當于25000臺轎車的重量。滬蘇通長江公鐵大橋共有432根斜拉索,每根斜拉索由多束直徑7毫米的鋼絲組成,單根斜拉索成橋最大索力可達1000噸,相當于500臺轎車的重量。

  滬蘇通長江大橋這根巨型“扁擔”一頭挑起南通,一頭挑起張家港,共同接入國家高鐵網,融入長三角區域一體化發展版圖。

  滬蘇通長江公鐵大橋建設歷程

  201455日~2016131日,鉆孔樁施工;

  201431日~2016730日,28號墩沉井施工;

  2014513日~20171030日,29號墩沉井施工;

  2016920日~2018919日,28號墩主塔施工;

  2017123日~2019627日,29號墩主塔施工;

  2016226日~201811日,專用航道橋上部結構施工;

  2018510日~2019923日,主航道橋鋼梁架設;

  20199月,大橋主跨合龍;

  20191226日,開始上砟鋪軌;

  2020414日,公路路面鋪裝完成;

  2020420日,檢測車上線運行;

  2020528日,完成大橋動靜載試驗;

  202061日,大橋公路項目通過交工驗收。

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