設(shè)計(jì)“川藏第一橋”

文/四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院 何薇 喻翔

抗震、防風(fēng)、固邊坡

沿著雅康高速公路從雅安到天全，再到瀘定、康定，一路向西，翻越巍峨二郎山，抵達(dá)大渡河畔，這里有一座被網(wǎng)友們稱(chēng)為“超燃”和“震撼世界”的工程—雅康高速公路大渡河興康特大橋。從2014年開(kāi)工建設(shè)至今，歷時(shí)4年，興康特大橋于2018年下半年順利完成橋面鋪設(shè)，具備了通車(chē)能力。興康特大橋位于海拔高達(dá)1617米的瀘定縣咱里村，下距著名的紅軍橋5.2公里，主橋?yàn)?100米單跨鋼桁梁懸索橋，引橋?yàn)?4米跨連續(xù)現(xiàn)澆箱梁橋，全橋長(zhǎng)1411米，橋面至水面高差達(dá)239米，水面至橋塔頂高差達(dá)364米。

2017年，依托雅康高速二郎山特長(zhǎng)公路隧道項(xiàng)目，四川省交通運(yùn)輸廳授予中鐵十二局集團(tuán)有限公司2016年施工標(biāo)準(zhǔn)化優(yōu)秀合同段。

除了超大跨徑，大橋還面臨著極其復(fù)雜的建設(shè)條件?！按髽虻匦蔚刭|(zhì)條件極其復(fù)雜，抗震、防風(fēng)、固邊坡是勘察設(shè)計(jì)面臨的三大難題?！彼拇ㄊ〗煌ㄟ\(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院副總工程師陶齊宇介紹說(shuō)，“為優(yōu)質(zhì)高效完成這項(xiàng)艱巨任務(wù)，我們多次現(xiàn)場(chǎng)勘察、實(shí)地調(diào)研，多項(xiàng)科研試驗(yàn)同步開(kāi)展，無(wú)數(shù)次深入細(xì)致地研究論證，克服了種種困難。”據(jù)了解，興康特大橋位于鮮水河斷裂帶、龍門(mén)山斷裂帶、川滇南北斷裂帶三大斷裂帶的交匯區(qū)域，西距活動(dòng)斷裂帶—鮮水河斷裂帶約22公里，地震基本烈度為Ⅷ度，E2水準(zhǔn)的地表峰值加速度為0.49克，居同類(lèi)大橋之首，為工程抗震提出了極高要求。同時(shí)，橋址區(qū)位于高山峽谷區(qū)，橋面設(shè)計(jì)風(fēng)速每秒32.6米，相當(dāng)于12級(jí)大風(fēng)，具有風(fēng)速高、湍流強(qiáng)、風(fēng)攻角大等特點(diǎn)，加上干熱河谷熱力驅(qū)動(dòng)效應(yīng)，風(fēng)場(chǎng)特別紊亂，風(fēng)環(huán)境特別復(fù)雜，防風(fēng)設(shè)計(jì)面臨考驗(yàn)。此外，大橋兩岸邊坡高陡，坡度超過(guò)35度，又是巖土二元結(jié)構(gòu)，地震時(shí)邊坡垮塌會(huì)形成碎屑流，尤其是強(qiáng)震條件下雅安岸邊坡穩(wěn)定性是一個(gè)非常突出的問(wèn)題。

四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院總工程師牟廷敏（右）正在與施工人員討論技術(shù)難點(diǎn)

方案再優(yōu)化

自工程開(kāi)工以來(lái)，勘察設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)就常駐工地現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)地指導(dǎo)、解決了施工中的大量技術(shù)問(wèn)題：為科學(xué)合理選擇橋位，按照趨利避害、抗災(zāi)能力一票否決的原則，團(tuán)隊(duì)結(jié)合大渡河兩岸地形、地質(zhì)條件等實(shí)際情況共布設(shè)了不同標(biāo)高的10個(gè)橋位方案，經(jīng)過(guò)反復(fù)研究比選，推薦綜合防災(zāi)減災(zāi)性能最好的咱里高橋位；為解決結(jié)構(gòu)抗震問(wèn)題，進(jìn)行了大量的結(jié)構(gòu)數(shù)值分析，專(zhuān)門(mén)開(kāi)展了波形鋼腹板與混凝土頂?shù)装褰M合橫梁的抗震試驗(yàn)研究，對(duì)數(shù)值分析加以驗(yàn)證；為解決地質(zhì)和邊坡穩(wěn)定問(wèn)題，開(kāi)展了詳細(xì)的地質(zhì)勘察，同步開(kāi)展了大量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和試驗(yàn)研究工作，比如現(xiàn)場(chǎng)大剪試驗(yàn)、冰磧土層接觸面原位直剪試驗(yàn)、壓縮及剪切蠕變?cè)囼?yàn)、1∶10隧道錨模擬試驗(yàn)等，僅地質(zhì)鉆孔長(zhǎng)度就超過(guò)大橋總長(zhǎng)的兩倍多；為掌握風(fēng)場(chǎng)規(guī)律，在現(xiàn)場(chǎng)建立了聲雷達(dá)風(fēng)廓線儀觀測(cè)站和四要素自動(dòng)氣象站，獲取現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)場(chǎng)資料，開(kāi)展了地形CFD分析、地形模型風(fēng)洞試驗(yàn)、主梁節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)及等系列研究。

在震區(qū)崛起

勘察設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi){借多年的技術(shù)積累，通過(guò)對(duì)多座相關(guān)山區(qū)特大橋梁的技術(shù)總結(jié)，并邀請(qǐng)包括多名院士在內(nèi)的業(yè)界權(quán)威專(zhuān)家會(huì)商研究，以減輕、防止橋梁自然災(zāi)害為根本出發(fā)點(diǎn)，從橋位、橋型的選擇入手，宏觀把控、小處著手，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)技術(shù)創(chuàng)新，成功解決了該項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)難題：在解決高烈度地震區(qū)特大跨徑橋梁抗震問(wèn)題方面，大膽更新傳統(tǒng)理念，在橋塔塔柱、橋塔橫梁、中央扣、約束體系等環(huán)節(jié)均有關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，其中兩大創(chuàng)新設(shè)計(jì)為業(yè)界首創(chuàng)；為解決大橋隧道錨和瀘定隧道的沖突干擾，創(chuàng)造性地采用反向平曲線設(shè)計(jì)，將瀘定隧道左右兩幅分離，布置在大橋隧道錨的外側(cè)，極大地減小了隧道錨和公路隧道的相互影響，為山區(qū)橋隧相連的懸索橋總體布置提供了一條嶄新的思路；為消除地震時(shí)邊坡垮塌形成的碎屑流對(duì)大橋的威脅，創(chuàng)新邊坡防護(hù)理念，將雅安岸第一排和第二排抗滑樁按布置，采用“疏導(dǎo)”的方式，將強(qiáng)震產(chǎn)生的碎屑流沿斜向?qū)С龃髽蚍秶?，確保碎屑流不危害大橋構(gòu)造物；為解決抗風(fēng)問(wèn)題，通過(guò)儀器觀測(cè)和科研試驗(yàn)，獲取現(xiàn)場(chǎng)第一手風(fēng)場(chǎng)資料，分析研究風(fēng)場(chǎng)規(guī)律，得出合理、可信的設(shè)計(jì)風(fēng)速，細(xì)化抗風(fēng)設(shè)計(jì)，采取了投資省、效果好的抗風(fēng)措施，設(shè)立大風(fēng)預(yù)警系統(tǒng)，將大風(fēng)對(duì)行車(chē)的影響降至最低；為解決冬季行車(chē)不受冰雪影響問(wèn)題，經(jīng)充分論證研究，橋面標(biāo)高確定為1619米，低于當(dāng)?shù)?000米的雪線標(biāo)高，可確保四季暢通。

此外，興康特大橋還是一個(gè)典型的“交通+旅游”項(xiàng)目，大橋本身雄偉壯觀，造型優(yōu)美，已成為當(dāng)?shù)氐臉?biāo)志性景觀建筑。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在充分考慮了景觀、旅游等因素后，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)潔大方的觀光廊道?？梢灶A(yù)見(jiàn)，大橋通車(chē)后，當(dāng)?shù)貙⒗脴蛳聻o定水電站庫(kù)區(qū)開(kāi)發(fā)水上游樂(lè)等項(xiàng)目，將大橋有效融入當(dāng)?shù)刈匀蝗宋木坝^。

關(guān)于大橋的兩個(gè)“第一”和五個(gè)“首次”

兩個(gè)“第一”

?在建川藏第一大跨徑鋼桁梁懸索橋，主跨達(dá)1100米；

?在建世界第一長(zhǎng)隧道式錨碇，雅安岸隧道式錨碇長(zhǎng)159米。

五個(gè)“首次”

?四川省內(nèi)首次采用無(wú)人機(jī)牽引先導(dǎo)索過(guò)江；

?國(guó)內(nèi)首次在高海拔峽谷地區(qū)、復(fù)雜強(qiáng)勁風(fēng)場(chǎng)條件下采用纜索吊裝系統(tǒng)架設(shè)千米級(jí)鋼桁梁；

?首次將防屈曲鋼支撐用作懸索橋的中央扣；

?首次將波形鋼腹板與混泥土頂?shù)装宓慕M合結(jié)構(gòu)作為橋塔橫梁；

?康定岸重力式錨碇設(shè)置在深厚的冰磧層覆蓋層內(nèi)，是國(guó)內(nèi)首次在冰磧層設(shè)計(jì)開(kāi)挖如此大的深基坑。