设计“川藏第一桥”

2019-01-04四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院何薇喻翔

中国公路 2018年22期

文/四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院何薇喻翔

抗震、防风、固边坡

沿着雅康高速公路从雅安到天全，再到泸定、康定，一路向西，翻越巍峨二郎山，抵达大渡河畔，这里有一座被网友们称为“超燃”和“震撼世界”的工程—雅康高速公路大渡河兴康特大桥。从2014年开工建设至今，历时4年，兴康特大桥于2018年下半年顺利完成桥面铺设，具备了通车能力。兴康特大桥位于海拔高达1617米的泸定县咱里村，下距著名的红军桥5.2公里，主桥为1100米单跨钢桁梁悬索桥，引桥为34米跨连续现浇箱梁桥，全桥长1411米，桥面至水面高差达239米，水面至桥塔顶高差达364米。

2017年，依托雅康高速二郎山特长公路隧道项目，四川省交通运输厅授予中铁十二局集团有限公司2016年施工标准化优秀合同段。

除了超大跨径，大桥还面临着极其复杂的建设条件。“大桥地形地质条件极其复杂，抗震、防风、固边坡是勘察设计面临的三大难题。”四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院副总工程师陶齐宇介绍说，“为优质高效完成这项艰巨任务，我们多次现场勘察、实地调研，多项科研试验同步开展，无数次深入细致地研究论证，克服了种种困难。”据了解，兴康特大桥位于鲜水河断裂带、龙门山断裂带、川滇南北断裂带三大断裂带的交汇区域，西距活动断裂带—鲜水河断裂带约22公里，地震基本烈度为Ⅷ度，E2水准的地表峰值加速度为0.49克，居同类大桥之首，为工程抗震提出了极高要求。同时，桥址区位于高山峡谷区，桥面设计风速每秒32.6米，相当于12级大风，具有风速高、湍流强、风攻角大等特点，加上干热河谷热力驱动效应，风场特别紊乱，风环境特别复杂，防风设计面临考验。此外，大桥两岸边坡高陡，坡度超过35度，又是岩土二元结构，地震时边坡垮塌会形成碎屑流，尤其是强震条件下雅安岸边坡稳定性是一个非常突出的问题。

四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院总工程师牟廷敏（右）正在与施工人员讨论技术难点

方案再优化

自工程开工以来，勘察设计团队就常驻工地现场，实地指导、解决了施工中的大量技术问题：为科学合理选择桥位，按照趋利避害、抗灾能力一票否决的原则，团队结合大渡河两岸地形、地质条件等实际情况共布设了不同标高的10个桥位方案，经过反复研究比选，推荐综合防灾减灾性能最好的咱里高桥位；为解决结构抗震问题，进行了大量的结构数值分析，专门开展了波形钢腹板与混凝土顶底板组合横梁的抗震试验研究，对数值分析加以验证；为解决地质和边坡稳定问题，开展了详细的地质勘察，同步开展了大量现场测试和试验研究工作，比如现场大剪试验、冰碛土层接触面原位直剪试验、压缩及剪切蠕变试验、1∶10隧道锚模拟试验等，仅地质钻孔长度就超过大桥总长的两倍多；为掌握风场规律，在现场建立了声雷达风廓线仪观测站和四要素自动气象站，获取现场风场资料，开展了地形CFD分析、地形模型风洞试验、主梁节段模型风洞试验及等系列研究。

在震区崛起

勘察设计团队凭借多年的技术积累，通过对多座相关山区特大桥梁的技术总结，并邀请包括多名院士在内的业界权威专家会商研究，以减轻、防止桥梁自然灾害为根本出发点，从桥位、桥型的选择入手，宏观把控、小处着手，实现了设计理念、设计技术创新，成功解决了该项目的关键技术难题：在解决高烈度地震区特大跨径桥梁抗震问题方面，大胆更新传统理念，在桥塔塔柱、桥塔横梁、中央扣、约束体系等环节均有关键技术创新，其中两大创新设计为业界首创；为解决大桥隧道锚和泸定隧道的冲突干扰，创造性地采用反向平曲线设计，将泸定隧道左右两幅分离，布置在大桥隧道锚的外侧，极大地减小了隧道锚和公路隧道的相互影响，为山区桥隧相连的悬索桥总体布置提供了一条崭新的思路；为消除地震时边坡垮塌形成的碎屑流对大桥的威胁，创新边坡防护理念，将雅安岸第一排和第二排抗滑桩按布置，采用“疏导”的方式，将强震产生的碎屑流沿斜向导出大桥范围，确保碎屑流不危害大桥构造物；为解决抗风问题，通过仪器观测和科研试验，获取现场第一手风场资料，分析研究风场规律，得出合理、可信的设计风速，细化抗风设计，采取了投资省、效果好的抗风措施，设立大风预警系统，将大风对行车的影响降至最低；为解决冬季行车不受冰雪影响问题，经充分论证研究，桥面标高确定为1619米，低于当地2000米的雪线标高，可确保四季畅通。

此外，兴康特大桥还是一个典型的“交通+旅游”项目，大桥本身雄伟壮观，造型优美，已成为当地的标志性景观建筑。设计团队在充分考虑了景观、旅游等因素后，设计了简洁大方的观光廊道。可以预见，大桥通车后，当地将利用桥下泸定水电站库区开发水上游乐等项目，将大桥有效融入当地自然人文景观。