公铁联动 平层并行——宜宾临港长江公铁大桥施工关键技术

宜宾临港长江公铁大桥是新建川南城际铁路自贡至宜宾线的控制性工程，大桥位于宜宾市境内，跨越长江，距离上游三江交汇处——合江门约11km。宜宾临港长江公铁大桥全长1742.2m，其中主桥长1075.2m，采用双塔双索面钢箱梁斜拉桥方案，公路与高铁平层布置，桥面总宽63.9m，铁路引桥主梁采用双层钢-混结合梁。

大桥位于长江上游河段，年水位落差大，汛期漂浮物多、流速大，枯水期边跨河岸滩裸露而不能行船，施工环境复杂。针对大体量水下嵌岩基础施工难、宽体钢箱梁制造-安装精度高、引桥高墩上公铁平层多线并置的空间曲线双层钢-混结合梁等施工重难点，提出了咬合式排桩-钢围堰组合结构施工大型嵌岩深水基础、U肋需要双面焊的板单元在基地生产后陆运至重庆总拼的钢箱梁制造模式、季节性浅滩水域非通航条件下宽体大吨位钢箱梁的矮支架滑移架设与大跨柔性支墩顶推架设技术、多线并置空间曲线结合梁长线组拼-顶推-横移-高位落梁等施工关键技术，为大桥的顺利建成打下坚实基础，同时也为后续类似工程提供参考依据。

宜宾临港长江公铁大桥从规划论证到建成通车历时8年。设计期间，国内外还没有公路和高铁平层合建缆索承重桥的先例，大桥安全高效的建成是工程建设与桥梁发展战略目标的双重需求，建设意义重大。国内大型桥梁钢结构制造基地多分布于长江中下游，大节段钢箱梁水运至桥位要翻越三峡大坝，施工组织难度大。大桥位于长江宜宾段“三条鱼”自然保护区,不允许水下爆破,两岸地形陡峭，植被茂密，红线外用地指标少,环保对施工方法提出了更高要求。索塔承台嵌入岩层，丰水期水深达14m,大型深水嵌岩基础与不通航水域的宽体钢箱梁施工技术难度大。

在深水基础施工方面，首创咬合式排桩-钢围堰组合结构，攻克了不通航水域大型嵌岩深水基础施工难题。在主梁制造和架设方面，研发了宽体钢箱梁单元制造、构件组焊、箱梁拼装等高精度制造及智能检测技术，发明了季节性浅滩水域非通航条件下宽体大吨位钢箱梁的矮支架滑移、大跨柔性支墩顶推等架设技术。在公铁平层结合梁施工方面，提出公铁平层多线并置空间曲线结合梁顶推安装控制技术及梁板悬臂翼缘可调节支架系统，解决钢梁拼装场地受限、支架施工对岸坡环境影响大的问题。

组合围堰特点

公路-高铁平层合建斜拉桥所承载的荷载类型多、质量大，与之对应的索塔基础体量大，在河床砂卵石覆盖层厚(5～8m)、年水位落差大(14m)、承台嵌入岩层(2～3m)、汛期流速大(5m/s)等恶劣环境条件下施工水下基础是公路-高铁平层合建桥建造所面临的挑战之一。采用咬合式排桩-钢围堰组合结构，攻克了大型嵌岩深水基础施工难题，实现了在一个枯水期完成66根桩基+2.2万m3大体积混凝土承台的水下基础施工效率。组合围堰通过在枯水期筑岛施工主墩桩基并完成围堰安装，丰水期在围堰内施工承台，解决传统钢围堰水下爆破与钢平台施工对环境影响大、临时结构工程量大等问题。组合围堰的咬合式排桩、钢围堰块件与主墩桩基同步施工，减少了关键线路上的工作数量。组合围堰的咬合式排桩与主墩桩基可共用施工设备，降低了大型设备组织难度与安全管控风险。组合围堰根据基础结构外形可设置为双圆形、圆形等构形,能充分发挥土拱效应,围堰内少设或不设内支撑，解决承台基坑开挖效率低、内支撑与墩柱空间位置冲突等问题。组合围堰还可根据设防水位、流速等参数将钢围堰设置为单、双壁形式，极大丰富了季节性河流桥梁水下基础的施工方法，见图1。

图1 咬合式排桩-钢围堰组合结构

组合围堰构造

组合围堰由咬合桩、冠梁、双壁钢围堰、内支撑等几大部件组成。咬合桩分为钢筋混凝土桩（A桩）和素混凝土桩（B桩），内支撑两侧受力较大部位，可采用配置矩形钢筋笼的桩替换B桩，根据受力需要该部位A桩钢筋笼主筋可适当加密，沿弧形段将桩身弯矩按梯度划分，对应做配筋设计。冠梁将咬合桩连成整体，同时与钢围堰相连，内支撑部位冠梁弯矩较大，截面适当加宽，此处钢围堰截面与冠梁相适应。钢围堰根据需要可采用单壁或双壁，本项目洪期水位高、流速大，单壁钢围堰稳定性较差，选择双壁钢围堰接高。内支撑由钢管桁架组成，与咬合桩接触部位浇筑混凝土填充密实，与钢围堰支撑部位进行局部加强。宜宾临港长江公铁大桥采用的“8”字形组合围堰构造简洁，受力均匀，造型美观。

嵌岩承台施工工艺

施工步骤：枯水期筑岛形成主墩桩基、咬合桩施工平台；主墩桩基与围堰咬合桩同步施工，同时在后场制作钢围堰块件；桩基施工同时进行组合围堰冠梁施工，冠梁底低于筑岛面1m，便于车辆通行；汛期来临前进行承台基坑开挖，同步进行钢围堰拼装、钢栈桥施工，钢围堰上预留的出渣口最后合龙；承台分层浇筑，第二层承台浇筑并养护完成后周圈回填，内支撑部位局部采用块石混凝土回填，达到强度后拆除第一道内支撑；塔座浇筑完成后，按步骤⑤拆除第二道内支撑，围堰内回水，开始下塔柱施工，全桥合龙后拆除围堰。

施工控制要点：咬合桩按主体结构桩基的质量标准控制，避免断桩使得结构受力不连续,作为临时结构可采用低应变法检桩，减少声测管工程量；咬合桩垂直度不大于1/350；钢围堰与冠梁预埋板连续焊接，冠梁上预埋的剪力钢筋长度、间距及数量应满足抗剪承载力要求；按方案设计要求布置应力、位移监测点位，基坑开挖前采集初始数据，关键监测数据包含：咬合桩桩身变形、内撑附近冠梁上钢筋应力、内撑应力与挠度。

施工特点：“8”字形咬合桩-双壁钢组合围堰充分利用主墩桩基施工平台，主体桩与咬合桩可共用一套设备，过程中无需进行工序转换，工序简单、设备单一。普通型号的履带吊即可完成围堰安装，块件吊装到位后可多条竖缝同步焊接，钢围堰安装效率高。此种围堰结构适用于水位落差大，枯水期具备筑岛条件的大型水下基础施工，因多道工序可同步作业，对施工组织能力要求较高。

宽体钢箱梁制造

针对宽体(63.9m)钢箱梁组焊横坡精度控制难、板单元分块焊缝多、焊接变形及收缩量大等组焊技术难题，采用无坡口、无咬边、免清根、全熔透的板单元U肋内外焊接技术，大幅提高U肋焊缝疲劳强度；通过设置顶板单元结构尺寸补偿量及焊接收缩补偿量来保证顶板组装精度，设计专用工装样板保证顶板单元接板与横隔板组焊精度;采用一种横隔板工艺结构，消除钢箱梁自重对横坡的影响，并有效控制节段组焊过程焊接收缩及焊接变形对横坡的影响。

宽体钢箱梁检测

研发搭载超声波相控阵检测探头的智能检测机器人，通过产品迭代设计研发，找到吸附能力更强、走行能力更佳的结构形式。建立了正交异性钢桥面板顶板-纵肋连接细节焊缝的超声波相控阵图像数据集，结合图像预处理和改进的目标检测算法，建立了缺陷数据目标检测模型，实现了93.31%的检测准确率，宽体(63.9m)钢箱梁节段制造质量一次验收合格率可达到98%以上。

图2 宽体钢箱梁智能检测

宽体钢箱梁安装

对于季节性河流不通航水域无法采用浮吊安装的超宽钢箱梁，通过在边跨侧开辟进港船槽，采用矮支架将梁段滑移到位并就地存梁的方式完成不通航水域钢箱梁的运输和存放，从而实现钢箱梁对称悬拼架设不受季节性水位变化影响，极大提高了箱梁架设的经济性及工效。对于跨越既有道路或地形陡峭的边跨宽体钢箱梁，通过研制满足桥面吊机安装走行及钢梁吊装需求的多功能导梁，实现了大吨位钢箱梁高位顶推，小行程多循环旋转落梁。明确了宽体钢箱梁减小横向变形影响的环口匹配与焊接顺序，为60m级宽体钢箱梁现场连接积累了经验。

图3 宽体钢箱梁架设

北岸钢箱梁安装：枯水期在桥塔边跨侧疏通进港船槽，运梁船从船槽进到桥位处，钢箱梁节段通过塔区墩旁支架上布置的变幅式桥面吊机起吊，在边跨侧钢箱梁平面投影区域及侧面搭设存梁支架、填筑存梁平台，用变幅式桥面吊机将钢箱梁节段卸船转移至存梁支架上，通过布置在存梁支架及平台上的双向拖拉滑移系统将钢箱梁沿纵、横桥向移运至河岸侧洪水影响小的区域存放，洪峰过境后反向拖拉至吊装点位起吊安装。塔区梁段安装完成后，在桥面河心侧对称布置另外一组桥面吊机，两侧钢箱梁同步起吊进行悬臂拼装。该工艺可充分利用枯水期疏通船槽，搭设存梁支架及平台，在丰水期进行钢箱梁节段的卸船、移运与存放，不需要大型水上吊装设备，只需在主塔墩旁支架上布置一组变幅式桥面吊机即可完成塔区梁段安装、边跨梁段存放、边跨梁段悬拼，设备选型简单、利用率高；索塔施工期间可同步进行边跨存梁，施工效率高；汛期在洪峰来临前，梁段均存放在流速小、受漂流物撞击影响小的河岸支架及平台上，安全风险小。边墩顶梁段采用变幅吊机安装，无需搭设托架。

图4 矮支架移梁

结合梁钢梁施工

通过虚拟拼装、数值仿真分析，结合现场实践，开展了位于缓和平曲线及竖曲线上结合梁钢梁的顶推工作。在铁路梁红线范围内设置长线拼装场，以三跨一联为顶推单元，联与联间做临时连接。公路梁与铁路梁共用拼装场，先进行左线公路梁的顶推-横移-落梁，再进行中间三线铁路梁的顶推，最后在主桥桥面上拼装-顶推右线三跨公路梁。共用拼装场避免了红线外征地；顶推-横移安装提高了高墩上钢混结合梁安装效率；右线三跨公路梁在主桥桥面上拼装-顶推，避免了使用大吨位吊机在道路上进行高空吊装作业。

图5 结合梁钢梁顶推

引桥铁路梁采用双层钢混结合梁，公路梁采用“工”型钢混结合梁，混凝土板总体浇筑顺序为：底板-正弯矩区顶板-负弯矩区顶板，负弯矩区顶板浇筑前要在已浇筑的正弯矩区顶板上压重。顶板采用支架法施工，在钢梁底板内翼缘上安装分配梁，其上安装盘扣式支架与底模用于施工顶板。顶板支架系统在组拼场安装好后随钢梁一起顶推，避免了高空安装。双层结合梁底板采用吊模施工。针对悬臂翼缘板研发了“一种桥梁翼缘用承重支架及系统”。该套模板体系可适应不同翼缘板纵横坡度，具有装配率高、施工便捷等特点，仅需在钢梁上设置锚固座，通过单个斜向拉杆即可将单榀模板桁架安装锚固，模板桁架周转使用方便。

图6 引桥结合梁

图7 翼缘板模板体系

宜宾临港长江公铁大桥的建设通过采取以上措施，于2019年1月开工建设，2022年5月主桥合龙，主体结构提前完工。大桥的顺利建成实现了项目高质量建设的目标，同时也拓展了长江上游宽体钢箱梁斜拉桥建设的应用场景。