公铁同层 并驾齐驱——宜宾临港长江公铁两用大桥

宜宾临港长江公铁两用大桥（以下称临港长江大桥）位于宜宾市内，是川南城际铁路自贡至宜宾线的重点控制性工程，以及连接宜宾北岸临港区、南岸翠屏区市政交通的共同过江通道。大桥建成通车后也是蓉昆高铁、渝昆高铁共同过长江的通道，未来将形成四川南向出川的大通道，带动沿线多个城市交通互联互通，区域融合发展。

为节约通道资源和工程投资，大桥采用“四线铁路六车道公路”同层布置的公铁两用双塔双索面斜拉桥方案。铁路为四线客运专线，设计时速300km/h；公路为双向六车道布置于铁路两侧，设计行车速度80km/h，外侧设慢车道和人行道。

桥跨布置为：9×40.7m (北引桥) +（72.5+203+522+203+72.5）m主桥+7×40.7m(南引桥)。大桥全长1742.1m，其中主桥长度为1075.2m，主桥梁部采用钢箱梁，引桥采用多跨40m钢混结合连续梁桥式方案。桥塔采用外包钢箱梁的钻石形混凝土桥塔，桥塔处的人行道采用外绕桥塔的结构形式。大桥北塔高250.8m，南塔高239.978m，主跨522m，主桥梁宽63.9m，钢箱梁用钢量4.6万吨。

临港桥为国内首座公路与高铁合建钢箱梁斜拉桥，也是世界跨度最大的公铁两用钢箱梁斜拉桥以及世界宽度最大的公铁两用桥。

平面上主桥公铁共面，在引桥上铁路与公路分离，公路降坡分叉下穿铁路。

图1 临港长江大桥区位图

图2 大桥线位平面布置图

宜宾临港公铁两用长江大桥设计之初，首先提出了传统的钢桁梁方案，四线铁路在下层，六车道公路在上层，并详细对比了双主桁、三主桁方案，该桥型方案是国内外常见的公铁两用桥方案，设计及施工技术相对比较成熟。然而，宜宾临港桥位处特殊的地形，大桥前后的临港站和宜宾站限制了铁路桥面标高。

设计团队因地制宜，创造性提出公路与高速铁路平层合建的设计方案，具有明显优势：一是贯彻绿色低碳发展理念，公铁同层方案减少公路引桥长度，将公路爬坡高度降低15m，不仅节约工程投资，而且最大程度实现了碳减排，推动筑牢长江上游生态屏障。二是大大降低桥梁维护的成本和难度，相较于双层桥梁，油漆涂装面积减小一半，且公路和铁路检修互不干扰。

大跨度铁路斜拉桥通常采用半漂浮或漂浮体系，允许塔梁结合处发生相对运动，一方面可以较好地释放温度效应引起的主梁变形和内力，另一方面也可有效减弱强震作用下桥梁结构控制截面（桥塔底部）的内力。

对于铁路斜拉桥来说，由于列车制动力或牵引力作用，车致纵向振动较突出，对阻尼器和梁端伸缩装置产生不利影响。宜宾临港长江大桥3#墩固定支座采用可剪断设计，同时在3#墩设置与4#墩相同的阻尼器。使得正常使用时，该桥为3#塔固定体系，列车制动力等可以直接通过固定支座传递，减小梁端位移。在设计地震下，3#墩纵向约束释放，形成对称的理想抗震体系，既满足正常运营，也满足抗震要求。

图3 3#墩支座设计

宜宾临港长江大桥主跨522m，主桥长度1075.2m，桥面宽度达63.9m，大桥可满足4列高速列车同时开行及6车道公路满载运行的需求。铁路列车活载大、运行速度高，且对行车过程中稳定性和舒适性要求高，因而要求具备较大的竖向、横向刚度及较小的梁端转角，还需具有合理的结构受力体系，较好的抗风、抗震性能。

整体钢箱、外包桥塔与强大拉索体系造就大桥结构整体刚度大，抗风能力强，颤振和涡振均不控制。通过理论分析和模型试验，其中颤振临界风速>100m/s,远高于颤振检验风速60.2m/s。本桥具有较好的抗风、抗震性能，结构刚度满足高速列车运行需求。

大桥上公铁并行路段长约1.5公里，铁路与公路的距离很近，高速列车和邻近公路车辆在眩光、抛物、噪音、气动冲击等方面可能存在严重的互相干扰，同时列车左线行车和公路右线行车的交通组织使高铁前照灯眩光会威胁到公路行车安全。针对公铁并行段高速列车运营时产生的眩光、噪音、气动冲击等会对公路驾驶员产生的影响，设计团队首次提出了一种防眩、降噪、减轻气动冲击的公铁并行段综合防护措施，并开展相关理论及试验研究，研发出全国首例公铁并行段综合防护屏障，并成功授权公铁并行段防护装置的施工方法等多项发明专利。

图4 公铁并行综合防护措施

本桥跨度大、公铁同层结构新颖，桥面较宽，在温度荷载、风荷载、公路汽车荷载、铁路列车荷载、人群及非机动车荷载等作用下，轨道结构会产生较大变形。根据风、温度、公路以及列车荷载作用下临港长江大桥的梁体变形，计算得到临港长江大桥的轨道几何形位，并采用线路平纵断面、线路静态几何偏差等方法研究本桥的轨道适应性。

图5 钢-混结合梁铁路桥

宜宾临港长江大桥铁路引桥是国内首次采用双层钢-混结合梁的铁路桥。钢-混凝土结合梁桥具有自重轻、刚度大、施工快等特点，能充分发挥钢和混凝土材料的性能，兼有钢结构和混凝土结构的优点，具有显著的经济效益和社会效益。

设计单位重点解决了大桥结构体系、公铁综合防护、宽体箱梁有效宽度、关键构件复杂受力分析、大吨位结构架设等关键技术问题，在合龙关键期，反复优化钢梁节段吊装施工方案和工序流程，将主桥钢梁节段悬臂吊装施工周期从常规的8天一段压缩至6天一段，为大桥合龙赢得了时间。

作为国内首座公路和高铁平层布置的大跨斜拉桥，项目地处长江上游特殊水文地理环境，针对枯水期、丰水期特点，施工方攻克了水下基础、索塔施工、钢箱梁吊装三大技术难题,为大桥最终顺利建成奠定了坚实基础。

索塔基础采用66根钻孔灌注桩，桩径2.5m，桩长29m-36m。

矩形承台尺寸为67m×35.75m×7m，混凝土方量16767m3。塔座为棱台体，高3m，混凝土方量5456.3m3。承台基坑开挖土方约27000m3，石方约13200m3，承台封底混凝土方量约8000m3。承台最大嵌岩深度2.9m。河床覆盖层为砂加卵石，厚度5m～8m，其下泥岩、砂岩交错，墩位处岩层强度较高，局部达100Mpa。

由于承台位于水中距离岸边较远，未建立桩基及围堰施工平台，为加快基础施工进度，在枯水期采用筑岛围堰为施工平台。

3号主墩位于水中且承台入岩，为确保围堰的稳定性，围堰必须下到承台底2-4m。锁扣钢管、钢板桩、钢围堰难以保证入岩深度，经反复比选最终选定咬合桩围堰。

图6 主墩桩基-承台三维图

筑岛顶面以下采用咬合桩围堰，筑岛顶面以上采用双壁钢围堰，咬合桩围堰与双壁钢围堰之间通过冠梁连接。咬合桩为钻孔灌注桩，采用全套管旋挖钻机施工。咬合桩围堰按“荤桩”“素桩”间隔布置，荤桩104根，素桩80根,共计184根。先施工混凝土素桩，后施工钢筋混凝土荤桩实现咬合（相邻桩咬合距离25cm）。

本项目在国内首次采用花生壳形咬合桩-双壁钢组合围堰，成功克服长江上游水流速度快、浅水域、厚覆盖层等复杂水文及地质条件，为长江上游水下嵌岩基础施工打下了坚实的技术基础。通过采用“8”字形咬合桩-双壁钢组合围堰施工3号主墩水下基础，实现不同工序同步施工；并首创“八爪鱼”浇筑方式，打破传统单点浇筑，极大提高了下料准度、施工效率与浇筑质量。较传统方式节约工期约6个月，抢在一个枯水期完成长江上游体量最大的嵌岩深水基础，确保项目安全度汛。

图7 完成后的咬合桩围堰

岩层强度较高，局部达100Mpa，采用冲击钻为主、旋挖钻为辅的工艺钻孔，导管法灌注水下混凝土工艺成桩。

采用全自动超声成孔成槽检测仪和孔槽沉渣厚度检测仪，对桩孔孔深、孔径、倾斜度以及桩底沉渣进行检测，确保桩基成孔质量。

承台竖向分两层浇筑完成，塔座分一层浇筑完成，钢筋根据分层高度共分三次绑扎成型。采用布设冷却水管、控制材料入模温度、混凝土保温保湿等温控措施，确保混凝土施工品质与耐久性。

主塔为钢筋混凝土结构，主塔采用C55混凝土，3号塔高250.8m（不含塔座），4号塔高239.978m（不含塔座）。上塔柱高70.8m，中塔柱高108m，下塔柱高72m，桥面以上为八字形，两个塔柱用连接板相连。连接板为减小风阻，中间设两个风洞，连接板之间设置三道横梁，桥面以下塔柱内收为钻石形，塔高全范围及连接均设置通风孔。

上、中塔柱采用六边形截面，在下横梁顶由六边形截面变为四边形截面。

索塔塔柱外模采用液压爬模，中、下塔柱内模采用液压爬模，上塔柱内模采用悬臂爬升模板。索塔竖向划分为45个施工节段，起步段与塔座一起浇筑，浇筑高度为2.5m，标准节段浇筑高度为6m。塔柱钢筋安装借助劲性骨架定位。塔柱混凝土采用输送泵泵送，移动式布料杆布料。下塔柱设2道主动拉杆，中、上塔柱设2道被动撑杆防止塔身开裂。

索塔横梁采用落地支架浇筑施工，塔柱与连接板异步施工。

图8 索塔三维图

钢锚梁共分为两种类型，其中4#～10#采用A类钢锚梁，11#～21#为B类钢锚梁。每套钢锚梁包含2个钢牛腿与4根索导管。

钢锚梁采用散件拼装结构形式。钢锚梁最大吊装重量为24.4t，钢牛腿最大吊装重量为4.67t，采用塔吊进行吊装。钢牛腿和钢锚梁分开吊装，利用千斤顶进行精确调位。先将钢牛腿在塔顶安至定位支架上，并使用钢葫芦、千斤顶进行微调至设计位置并固结，再安装钢锚梁，坐标与高程复核无误后，浇筑索塔混凝土。

图9 拉索布置三维图

单侧索塔共21对斜拉索，1#～21#斜拉索梁端锚固于箱梁内，1#斜拉索塔端锚固于塔壁内侧锚固齿块处，2#、3#斜拉索塔端锚固于中、上塔柱连接段的横梁上，4#～21#斜拉索塔端锚固于钢锚梁上。

本桥斜拉索最长索索长 300.536m，斜拉索梁端安装索力较大。采用卷扬机牵引系统、钢绞线软牵引系统和张拉杆硬性牵引系统相结合的牵引方式进行施工。

增加牵引系统牵引力——施工时，通过加大卷扬机牵引系统的牵引力（20t增加至40t），以缩短钢绞线软牵引的工作长度（由 30m减少到 14m），有效地提高梁端安装施工效率，并加大安全可控性。

解决双索面安装相互干扰问题——本桥斜拉索采用双索面布置，两排索间距只有0.9m，施工中两根索均从内侧安装，牵引卷扬机和吊车摆放在外侧以减少桥面吊机的影响。先安装外侧索，并且将外侧索先牵引带帽，确保其处于安全状态，也让塔顶卷扬机等设备空余出以便牵引下一根索。

图10 长索牵引（软-硬组合牵引）示意图

大桥主梁采用整体式钢箱梁，梁高5m，横桥向设双向2%横坡。主桥采用公铁同层布置，四线铁路设置在桥面中间，两侧各布置3车道城市道路和人行道及非机动车道。铁路桥面宽26.2m，两侧城市道路各宽12.75m，非机动车道(2.5m)，人行道(1.5m)和护栏(0.3m)，总宽4.3m，桥面总宽63.9m。

考虑构造及施工架设等因素，主梁划分为A1、A2、A3、B、C、C1、D、E1、E2、F1、F2、G、J1、J2、M、M1 共16 种类型、99个节段。主梁节段标准长度12m，其余根据节段重量和施工需要划分的长度还有6m、8m、8.5m、9m、9.5m、9.6m。其中A1、A2、A3 为零号段，节段M为跨中合龙段。

大桥地处长江上游季节性水域，边跨在枯水期（11月-次年6月）不能通航，洪水期流速大，年水位落差大，钢箱梁运输到达桥位指定吊装点位难度大。

为此，本项目在国内首次采用“边跨来梁-矮支架存梁”施工工艺：开创性在边跨侧开挖出一条通道来保证边跨侧钢梁运输，同时边跨侧受原有河滩的影响，采用矮支架存放钢梁，既保证了边跨侧钢梁存放期间不受汛期洪水影响，又避免了大面积河道疏浚。成功攻克了长江上游季节性浅滩水域边跨超宽幅钢箱梁架设难题。

图11 边跨存梁

现场在30天内组织完成1万吨钢箱梁运输、存梁作业。通过超前部署钢梁生产，改造码头，整合长江上游现有大型浮吊和船舶资源，调动8艘3000t以上级别货轮往返于总拼厂与桥位之间；用15天调试出一套拖拽时速12m、一昼夜钢梁到位的运作成熟、效率极高的钢箱梁拖拉系统，在水位回落前的30天里完成了22片、总计近1万吨钢箱梁存梁作业，为钢箱梁对称悬拼架设打下坚实基础。

图12 塔区梁段安装

塔区梁段采用桥面吊机起吊、滑移到位安装，边、中跨梁段采用桥面吊机对称悬臂吊装，河岸侧采用6至19m变幅式桥面吊机，河心侧采用幅度8至11m定幅吊机，最大起吊重量约520t。

图13 边中跨对称安装梁段

图14 合龙段安装

在参建各方的努力下，大桥于2022年5月31日实现主跨钢箱梁合龙，标志着临港长江大桥这一超级工程完成了关键施工工序，朝着既定的通车工期目标稳步迈进。