淺析科技創(chuàng)新在南京長江第五大橋等工程建設(shè)中的應(yīng)用

蒯振濤

（南京市公共工程建設(shè)中心，江蘇南京 210019）

0.引言

南京市公共工程建設(shè)中心主要負(fù)責(zé)南京市過江通道和高速公路等工程的建設(shè)，目前南京長江第五大橋、浦儀公路西段即將建成通車。我們認(rèn)為在工程建設(shè)過程中注重科技創(chuàng)新，促進(jìn)了工程的高質(zhì)量發(fā)展。以科技創(chuàng)新推動(dòng)和引領(lǐng)工程建設(shè)，做好科技攻關(guān)與推廣應(yīng)用等工作，能為工程建設(shè)保駕護(hù)航[1]。

1.項(xiàng)目概況

1.1 南京長江第五大橋

按南京城市總體規(guī)劃（1991—2010），南京長江第五大橋是國務(wù)院批準(zhǔn)的“五橋一隧”過江通道之一，在2014 年9 月國務(wù)院頒布的《長江經(jīng)濟(jì)帶綜合立體走廊規(guī)劃（2014—2020）》中再次被列為過江通道重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，是205 國道和312 國道的重要組成部分。

項(xiàng)目位于南京長江三橋下游約5km 處，起于寧合高速浦口五里橋互通，之后橋梁向東，上跨濱江大道，以三塔斜拉橋跨越主江，途經(jīng)梅子洲落地，在夾江以隧道形式順接已建成的江南青奧軸線及繞城公路，路線全長10.335km, 全線采用雙向六車道一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)。南京長江五橋跨主江大橋采用三塔雙索面斜拉橋結(jié)構(gòu)形式，為縱向鉆石型鋼殼混凝土索塔。主橋全長為1.796km，跨徑（80+218+2×600+218+80）m；隧道段全長1.755km，其中盾構(gòu)段1.16km，盾構(gòu)隧道外徑直徑15m。兩岸接線長4.45km。

路線全線設(shè)置互通式立交4 處，為五里橋互通式立交、豐子河路互通式立交、臨江路互通式立交、葡園路互通式立交?！奥坊蜆蛄憾卧O(shè)計(jì)行車速度為100km/h，路基寬度為30.5m（橋梁不含布索區(qū)）；隧道段設(shè)計(jì)行車速度80km/h，隧道段凈寬2×12.25m?！睒蚝O(shè)計(jì)汽車荷載等級(jí)采用公路-I 級(jí)。

1.2 浦儀公路西段（104 國道浦泗立交至南京二橋段）

浦儀公路西段（104 國道浦泗立交至南京二橋段）是國道104 的組成部分，是南京繞城公路的重要組成部分。浦儀公路的建設(shè)是策應(yīng)長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展戰(zhàn)略，保障國道暢通，對(duì)構(gòu)筑南京繞城公路，完善南京沿江地區(qū)路網(wǎng)，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展意義重大。建成通車后將實(shí)現(xiàn)南京城市快速一環(huán)的閉合，形成南京“快速一環(huán)+井字快速路”的快速路網(wǎng)布局，同時(shí)暢通了南京、揚(yáng)州間聯(lián)系的最后一程，對(duì)兩地同城化發(fā)展具有重要意義。

浦儀公路西段（104 國道浦泗立交至南京二橋段）項(xiàng)目，路線全長約11.51km，位于南京市江北新區(qū)，路線以浦泗立交為起點(diǎn)，之后跨越夾江，途經(jīng)八卦洲，與在建的和燕路過江通道交叉，止于南京二橋高速。項(xiàng)目主線采用一級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，同時(shí)兼顧城市快速路功能。采用雙向六車道，設(shè)計(jì)速度100km/h。輔道按城市主干路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，采用雙向六車道，設(shè)計(jì)速度50km/h。

全線設(shè)置浦泗、新化、八卦洲西、八卦洲4 處互通式立交，南浦路、浦珠路和五一河路3 處出入型互通，管理中心1 處。

2.特色與亮點(diǎn)

2.1 南京長江第五大橋

2.1.1 首次采用鋼殼—混凝土索塔

南京長江五橋跨江主橋中的索塔采用了“鋼殼混凝土新型組合索塔結(jié)構(gòu)”[2]，這是世界首創(chuàng)，用這種結(jié)構(gòu)的主要原因是由于南京長江五橋設(shè)計(jì)的承臺(tái)以上部分的高度達(dá)170 余m，而鋼殼混凝土新型組合索塔結(jié)構(gòu)，能有效解決多跨斜拉橋中塔穩(wěn)定性等問題。

2.1.2 首次采用“粗骨料活性粉末混凝土鋼混加勁箱梁”

流線型扁平整體箱型組合梁是南京長江五橋跨江主橋的主梁，南京長江五橋是世界上首次采用“粗骨料活性粉末混凝土橋面板結(jié)構(gòu)”的大跨徑斜拉橋，全部寬度為35.6m。

2.1.3 首次采用全線預(yù)制拼裝橋梁

創(chuàng)新施工工藝，項(xiàng)目首次采用全線預(yù)制拼裝橋梁，預(yù)制廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)拼裝，能有效縮短工期，控制工程質(zhì)量。

2.1.4 直徑最大的公路盾構(gòu)隧道

南京長江五橋夾江隧道為國內(nèi)直徑最大的公路盾構(gòu)隧道，盾構(gòu)開挖直徑達(dá)15.46m，管片外徑達(dá)15m。

南京五橋具有項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)新多，多項(xiàng)世界或國內(nèi)首創(chuàng)技術(shù)，施工工藝復(fù)雜，工程管理要求高等特點(diǎn)。

2.2 104 國道浦泗立交—南京長江二橋段(浦儀公路西段)

2.2.1 采用新型鋼箱梁橋面

鋼箱梁橋面全寬54.4m，梁高4m，主跨500m，主跨可滿足 1 萬t 級(jí)海船雙向通航要求。

2.2.2 采用橋面視線簡潔的獨(dú)柱索塔分離式主橋的橋型

本橋區(qū)別于南京長江上已有多座形態(tài)各異的斜拉橋，采用橋面視線簡潔的獨(dú)柱索塔分離式主橋的橋型，簡潔高聳的獨(dú)柱塔形，給人以新穎、挺拔和耳目一新的視覺享受。全鋼索塔具有重量輕，地震反應(yīng)小，塔形適應(yīng)曲線變化、可減小基礎(chǔ)規(guī)模的優(yōu)點(diǎn)，并且在工廠制造，顯著縮短架設(shè)工期。有別于雙柱塔，尤其有別于常規(guī)的雙柱混凝土塔，其特點(diǎn)就是“柔”。設(shè)計(jì)中通過對(duì)主橋的抗風(fēng)性能、抗震性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、拉索在塔上錨固方式、塔底錨固、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、船撞力和防撞設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)的研究確保了塔柱的安全。全鋼獨(dú)柱索塔的設(shè)計(jì)，在國內(nèi)是首創(chuàng)，國外也未見同樣的鋼塔設(shè)計(jì)。

2.2.3 首座采用 BIM 正向設(shè)計(jì)的全鋼結(jié)構(gòu)特大跨徑橋梁

首座采用BIM 正向設(shè)計(jì)的全鋼結(jié)構(gòu)特大跨徑橋梁，很大程度上提高了設(shè)計(jì)過程的效率、大大減少了后期修改的工作量。另外，BIM 的3D 模型可為后續(xù)的施工、運(yùn)維提供極大的便利，為大橋施工和運(yùn)營期的管理工作提供直觀高效的信息化手段，對(duì)現(xiàn)代化的管理模式進(jìn)行探索研究。

3.取得的成果

科技創(chuàng)新結(jié)出豐碩的成果[3]：2019 年12 月26 日，中國公路學(xué)會(huì)公布了“2019 年度中國公路學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”獲獎(jiǎng)項(xiàng)目，由南京市公共工程建設(shè)中心等單位完成的“鋼殼—混凝土組合索塔關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目榮獲中國公路學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)特等獎(jiǎng)?！颁摎ぁ炷两M合索塔關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目依托南京長江第五大橋工程建設(shè)，南京五橋跨江主橋是主跨跨徑為600m 的世界首座全鋼-混組合結(jié)構(gòu)斜拉橋，索塔為鋼殼—混凝土組合結(jié)構(gòu)，主梁為采用粗骨料活性粉末混凝土橋面板的輕型鋼—混組合梁。項(xiàng)目組研發(fā)了結(jié)構(gòu)性能優(yōu)、工業(yè)化程度高、建造速度快的鋼殼—混凝土組合索塔，在組合索塔受力機(jī)理、設(shè)計(jì)技術(shù)、施工技術(shù)等方面取得了重要突破，研究成果已成功應(yīng)用于南京長江五橋的設(shè)計(jì)、施工中，經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益顯著，推廣應(yīng)用前景廣闊，研究成果得到了行業(yè)內(nèi)專家的高度評(píng)價(jià)。2020年4 月“南京五橋建設(shè)管理信息化、數(shù)字化BIM 平臺(tái)研發(fā)與應(yīng)用實(shí)踐”項(xiàng)目申報(bào)中國公路學(xué)會(huì)“交通BIM 平臺(tái)工程創(chuàng)新獎(jiǎng)”。

4.結(jié)語

目前，南京長江五橋已實(shí)現(xiàn)主橋合龍，夾江隧道全線貫通，主橋正在進(jìn)行景觀照明安裝調(diào)試；北接線進(jìn)行照明燈桿吊裝，照明電纜敷設(shè)，路面進(jìn)入收尾階段；夾江隧道路面施工完成，正在進(jìn)行工作井內(nèi)部砌筑及機(jī)電設(shè)備安裝；北接線五里橋互通區(qū)現(xiàn)澆箱梁基本完成，正在進(jìn)行橋梁護(hù)欄等附屬工程施工；互通區(qū)地形整治。浦儀公路西段項(xiàng)目全線貫通，主橋完成荷載試驗(yàn)，鐵路以東至八卦洲樞紐主線橋完成瀝青鋪裝；浦洲路段接線橋完成，鐵路段橋梁架梁完成。附屬工程、房建工程正在施工階段。“一橋飛架南北，天塹變通途”，科技不斷地改變著我們的世界，創(chuàng)造出一個(gè)又一個(gè)精品工程。