探访世界首座双层斜拉—悬索协作体系大桥（图）

　　合龙，红色“长龙”飞跃长江！

　　8月27日，长江铜陵段。随着大桥两侧节段钢梁焊接完成，主跨近千米的G3（京台高速）铜陵长江公铁大桥主桥顺利合龙。这标志着世界首座双层斜拉—悬索协作体系大桥主体完工，进入大桥附属工程施工阶段。

　　作为《长江干线过江通道布局规划（2020—2035年）》中规划的过江通道之一，G3铜陵长江公铁大桥兼具斜拉桥和悬索桥两种桥型优势，具有高速公路、城际铁路、货运铁路三种过江功能，拥有“四项首创”“八个工艺创新”和14项授权专利等成果。

　　斜拉桥和悬索桥一刚一柔，如何连接在一起？大桥主塔约80层楼高，是怎样建成的？三种过江功能，如何集于一桥？让我们一起探访这一“超级工程”。

　　“刚柔并济”优势叠加

　　跨度更大、经济性更好、行车安全性更高

　　G3铜陵长江公铁大桥起于安徽省铜陵市陈瑶湖镇花园村，跨越长江，经过羊山矶，止于铜陵市大通镇民主村，全长11.88公里。

　　蓝天白云下，G3铜陵长江公铁大桥宛若长虹卧波，红色的钢铁桥身格外醒目。

　　大桥中段，钢梁架设采用的是悬索桥的架梁工艺，两端采用的则是斜拉桥的架梁工艺。

　　斜拉桥和悬索桥各有所长。一般来说，同等条件下，二者相比，斜拉桥在重压的情况下更不容易变形，车辆通过的平顺性更好；悬索桥跨越性更好，跨度更容易做大。

　　斜拉—悬索协作体系桥梁结合了斜拉桥刚度大和悬索桥柔度好的优势，具有跨度大、荷载重等特点。

　　G3铜陵长江公铁大桥总设计师、中铁大桥院总工程师肖海珠介绍：“这种新结构不仅能满足大桥的功能需求，而且与同等规模单一结构的斜拉桥和悬索桥相比，经济性更好、行车安全性更高。”

　　此次主桥合龙的两个合龙口分别位于两侧斜拉索与悬索的交叉区。如何将这一刚一柔结构连接到一起，并呈现出大桥的设计线形，这是项目团队面临的一大难题，难题里还环环套难题。解决之道，却无先例可依。

　　首先要解决的是温度对不同结构的影响，给施工带来的困难。

　　“斜拉段结构对温度影响不太敏感，但悬索段结构对温度影响非常敏感。合龙前期，我们发现与悬索连接的钢梁受温度影响高差最大达40厘米。”中铁大桥局G3铜陵长江公铁大桥项目总工程师姚森说。

　　针对这一情况，在合龙段钢梁安装过程中，项目团队选择在相对恒定的温度下快速完成施工。同时，结合主缆吊装受力不断变化等情况，施工人员采用了悬臂段调索、悬吊段配重、合龙口反压、移动配载以及斜拉段纵向主动顶推等措施，以此来保证合龙口的高差和转角满足合龙要求，最终实现了毫米级精准合龙。

　　说来容易做来难。要充分发挥斜拉桥的刚度优势、悬索桥的跨度优势，实现“刚柔并济”、优势叠加，意味着施工难度的成倍增加。

　　中铁大桥局G3铜陵长江公铁大桥项目部一分部主塔技术负责人潘萌对此深有体会：由于悬索桥与斜拉桥施工工艺本身就不同，因此斜拉—悬索协作体系桥梁对他们提出了更高要求；在钢梁架设阶段，南北两岸、斜拉桥部分和悬索桥部分“难舍难分”的受力体系，需要他们对钢梁线形控制有更全面的考虑；施工速度、工艺转换等方面的多重要求，需要他们在施工方案制定、技术交底、人员物资设备调配等方面进行更充分的准备。

　　“就拿钢梁吊装工艺来说，因航道通航需要，我们在吊装节段钢梁时，必须把抛锚艇、警戒船等提前准备好，和海事等部门协商顺畅，确保钢梁起吊控制在两小时以内，同时前前后后多道测量工序必须跟上。”潘萌说。

　　对大跨度公铁桥而言，成桥线形是影响铁路行车安全和舒适性的重要因素。

　　G3铜陵长江公铁大桥建设中，项目团队创新采用了一系列线形主动调整措施，包括加大斜拉索张拉端锚杯长度，使得可调节范围更大，线形调整更有保证；吊索张拉端采用承压可调式结构，通过特殊设计的张拉装置，可实现15厘米左右的调节范围，等等。

　　9米爬模自动“打印”

　　较传统方式减少主塔施工12轮次、工期120天

　　从2022年1月开工，到2024年8月钢梁合龙，用时不到32个月。G3铜陵长江公铁大桥刷新了长江中下游公铁桥梁施工进度的纪录。

　　既要保施工质量，又要抢施工进度，让大桥两端顺利提前成功“牵手”，为早日建成通车奠定坚实基础，离不开各项技术创新、工艺创新、设备创新。

　　据中铁大桥局G3铜陵长江公铁大桥项目经理刘幸福介绍，项目团队在大桥建设中取得了一系列成果——拥有“首创双层钢桁梁斜拉—悬索协作体系”等“四项首创”，拥有世界首创的9米全自动智能液压爬模工艺等“八个工艺创新”。该桥的建设成果，将为今后同类型桥梁施工提供重要的参考依据。

　　大桥南北两座主塔均为210米，约80层楼高。要完成如此巨大的工程量，世界首个9米全自动智能液压爬模（简称“9米爬模”）功不可没。

　　爬升模板给建设者提供了空中的“落脚地”，可以随主塔长高而爬升，是高塔施工的常用工艺。而应用于这座大桥的9米爬模实现智能化，可自动化控制，让既有工艺实现了重大突破。

　　“它具备自动液压脱模、智能液压顶升、智能混凝土养护等功能，如一台精密的‘3D打印机’，能在指令下完成桥塔各个环节的施工。”姚森这样形容。

　　在9米爬模控制柜的显示屏上，各个面的位移值、位移差值、液压系统压力值以及风速值清晰可见；打开手机，通过云终端，用户可以远程看到运行数据及监控视频，进行实时监测。

　　除了远程实时监测，9米爬模还能自动化建造。以其全自动液压脱模系统为例，混凝土的成型需借助模板，并在形成一定强度后拆除模板。以往脱模需要手摇、棍撬，而在全液压自动脱模系统中，只需指尖轻点按钮，下达指令便可完成。

　　9米爬模还会“养生”。大桥主塔的施工穿越冬夏，如果环境与混凝土温差过大或湿度不足，就会导致出现混凝土开裂等问题。9米爬模配置的智能混凝土养护系统就像“加湿器”，既能保证湿度，也可以控制温度。通过布设温湿度监测元件，可以进行实时测温，自动调整指令，确保混凝土内外温差在20℃以内。

　　智能化、数字化赋能，节节塔柱春笋般升高，巍峨的桥塔被逐渐“打印”而出。

　　刘幸福介绍，运用9米爬模，大桥主塔柱的单次浇筑高度从传统的6米一节跃升至9米一节。与传统施工方式相比，这一施工方式可减少12个施工轮次，在同等带模养护条件下可减少工期约120天。

　　双层大桥三种功能

　　完善过江通道布局、促进区域交通优化发展

　　江上百舸争流。

　　“这里上下游都有好几个码头，加之铜陵矿产资源丰富，附近的多家基建原材料企业对运输需求也较高。”潘萌的这番话，间接阐释了大桥建设对于不影响通航等方面的要求。

　　G3铜陵长江公铁大桥主跨达988米，其斜拉—悬索协作体系为千米级大跨度钢桁梁桥世界范围内首次采用，其跨度也位居公铁分层布置的同类桥型世界之首。它既利用悬索桥“一跨过江”的优势，不影响通航，可充分发挥黄金水道作用，又利用斜拉桥承重强的优势，将主塔建在岸边避开防洪堤坝，有力保障防洪安全。

　　这座双层的超级大桥具有高速公路、城际铁路、货运铁路三种过江功能，其中公铁合建段长约2.68公里。

　　“大桥的上层桥面布置为6车道高速公路，设计时速100公里。下层桥面布置为4线铁路，其中2线为合池城际铁路，设计时速250公里；2线为铜陵南至江北港的货运铁路，后期延伸至枞阳，连接安庆，设计时速120公里。”项目团队有关负责人说。

　　“四项首创”“八个工艺创新”和14项授权专利，都对保障三种过江功能起到了重要作用。

　　锚碇是大桥主缆的锚固点，南北两岸各有一个。

　　在南岸锚碇建设中，中铁大桥局G3铜陵长江公铁大桥项目部二分部面临着“锚固系统定位、大体积混凝土浇筑”等施工难题，以及紧张的开挖工期所带来的压力与挑战。

　　经过数次讨论研究，技术团队创新采用分层分块的“V型跳仓”法这一“工艺创新”进行锚碇施工。在施工不同阶段与锚碇不同部位，施工人员使用循环冷却水管、抗裂钢筋网、抗裂剂、低热水泥、梯度混凝土施工等措施，成功解决了大型混凝土浇筑易开裂的难题。运用这一施工方法，不仅大大减少了锚固系统支架钢材、大型机械设备等投入，还降低了安全风险，提升了现场施工组织效率和质量控制效率。

　　在北岸锚碇建设中，项目团队则运用了“复合型地下连续墙锚碇基础”这一“首创”，不仅最大程度地减小了基础规模，节约了施工工期、降低了工程造价，还有力保障了施工质量。

　　在斜拉索和悬索交叉区段，为避免斜拉索和悬索锚固在同一节点处锚点横向错开给横梁和腹杆带来不利影响，项目团队采取了错节间锚固布置形式，简化了锚固构造，优化了结构受力。为避免斜拉索与吊索在风雨振下产生相互影响，还采用了阻尼减振装置。

　　不断创新，不断突破，大桥建设稳步推进。“G3铜陵长江公铁大桥的建设，不仅有利于完善国家和安徽省高速公路网，提升区域过江通道通行能力，对于发挥皖江承东启西、连接长三角和川渝鄂赣的中枢作用，完善过江通道布局、促进区域交通优化发展也具有重要意义。”中铁大桥局G3铜陵长江公铁大桥项目部有关负责人说。