長橋通兩岸 五峰接未來

文/圖 江蘇寧滬高速公路股份有限公司 史宇

繼2020年五峰山長江大橋鐵路橋通車后，2011年6月30日，歷經(jīng)4年建設的五峰山長江大橋南北公路接線工程（以下簡稱“五峰山接線工程”）也正式開通運營，至此，江蘇南北中軸公鐵線全面貫通。

五峰山接線工程是長三角高速公路網(wǎng)和江蘇省“十五射六縱十橫”高速公路網(wǎng)規(guī)劃中“縱四”的重要組成部分，也是京津冀地區(qū)和長三角地區(qū)間南北向最便捷的過江通道。該項目的建成，對于完善區(qū)域高速網(wǎng)絡、加快補齊過江通道短板、推動長江兩岸融合發(fā)展和長三角一體化進程具有重要意義。

五峰山接線工程全長33.004公里，北起G2京滬高速與G40滬陜高速交叉的正誼樞紐，止于泰鎮(zhèn)高速與江宜高速交叉的大港樞紐，全線共設6處互通式立交、4處匝道收費站和1處服務區(qū)。

作為我國第一條“未來高速”，五峰山接線工程克服建設中的諸多難題，并圍繞“安全保障全天候，出行服務全方位，運營維護全數(shù)字，綠色建管全壽命”四個理念，開展了一系列的關鍵技術研究和創(chuàng)新技術融合。

建設難點

五峰山長江大橋位于連鎮(zhèn)高鐵揚州東至大港南站間，是世界上運行荷載量最大的高速公鐵兩用懸索橋，主跨采用1092米鋼桁梁懸索橋橫跨長江航道，上層高速公路采用雙向八車道標準建設，設計時速100公里，下層為四線高速鐵路，設計時速250公里。五峰山長江大橋荷載的公路、鐵路車道數(shù)量和荷載重量，都分別遠超國際同類橋梁，刷新了多項世界紀錄。

五峰山接線工程沿線地質復雜、施工難度大、質量安全風險高、管理協(xié)調(diào)壓力大，工程建設極具挑戰(zhàn)。全線大部分路段位于沿江圩區(qū)，90%的路基段存在軟土等不良地質，軟土層最大埋深達30米，最大層厚達28米；全線跨越諸多河流，橋梁比例高達50%，其中芒稻河特大橋，為淮水行洪入江的主要河道，大橋5個水中墩全部采用利于泄洪的低樁承臺，深水基礎施工技術難度大；與公鐵合建大橋相接的南北引橋多為35米以上高墩，最高墩達66米，上部結構為江蘇省內(nèi)首次采用的超寬節(jié)段箱梁，寬度達20米，制作安裝精度要求高，存放及吊裝難度大。

建設成就

鏈接：

七項“世界之最”

·世界上首座高速鐵路懸索橋；

·世界上公路鐵路車道數(shù)量最多、荷載重量最大的公鐵兩用懸索橋；

·世界上主纜直徑最大的懸索橋。每根主纜由352股索股組成，每股索股由127根直徑5.5毫米的鍍鋅高強鋼絲組成，主纜直徑達1.3米，單根主纜設計內(nèi)力8.85萬噸，足以吊起1.5艘“遼寧號”航空母艦；

·世界上陸地沉井基礎面積最大的懸索橋。大橋北岸錨碇深井縱向長100.7米，橫向寬72.1米，豎向高56米，面積超過一個標準足球場；

·世界首座采用板桁結合新型加勁梁結構的公鐵兩用懸索橋；

·世界首次在鐵路道砟橋面采用軋制不銹鋼復合鋼板；

·世界首次在正交異性板U肋與頂板之間采用全熔透焊接技術。

五峰山長江大橋夜景照

作為全國首條新建雙向八車道標準高速公路，江蘇省首批公路水運品質工程示范創(chuàng)建項目、綠色智慧科技示范工程，五峰山接線工程著力質量提升攻關，在鋼筋保護層厚度、混凝土強度穩(wěn)定性、預應力控制、構件尺寸精度、混凝土外觀質量等方面均取得新突破，在建設期間發(fā)布團體標準兩項，申報地方標準1項；深入開展“基于圍檁支撐水下整體安裝的超長鋼板樁圍堰施工關鍵技術”研究，在芒稻河特大橋施工中采用36米超長鋼板樁圍堰，創(chuàng)造了國內(nèi)最長、水頭差最大鋼板樁圍堰基礎施工新紀錄，施工技術指南形成了團體標準，拓寬了鋼板樁圍堰技術的應用范圍；積極組織開展四新、微創(chuàng)新活動，共形成了97項四新技術應用及31項微創(chuàng)新成果，獲得國家專利29項，其中發(fā)明專利6項；借助5G通信技術，推進BIM、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術與高速公路建設的深度融合，建立全息感知的數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)，構建全數(shù)字管養(yǎng)平臺，保障全天候條件下的行車安全，提升高速公路服務能力和數(shù)字化運維能力，從而高質量打造出了全國第一條“未來高速”。

五峰山大橋“GIS+BIM”管養(yǎng)平臺

技術創(chuàng)新

五峰山接線工程圍繞車路協(xié)同技術，車道級霧天行車誘導，“GIS+BIM”綜管平臺研發(fā)，主動感知路面技術，“4K+5G”無人機研究，服務區(qū)海綿場區(qū)技術、標準研究等關鍵技術開展研究，首次以場景化方式在工程中建設形成了車道級霧天行車誘導、廣義車路協(xié)同、智能感知消冰除雪、匝道分合流誘導警示、交通事件極速感知、匝道流量管控、車道級精細化管控、服務區(qū)無線充電樁、光伏人行路面、新型新風除霾系統(tǒng)、智慧停車、智慧廁所系統(tǒng)、準自由流收費、“GIS+BIM”全數(shù)字管養(yǎng)平臺、服務區(qū)BIM綜管平臺等一系列示范應用。

霧天行車安全誘導

五峰山大橋“GIS+BIM”綜合監(jiān)控平臺

五峰山接線工程首次提出并開展了車道級霧天行車安全誘導系統(tǒng)的研發(fā)和應用，實現(xiàn)了超微功率地面誘導燈研發(fā)和超低功耗誘導運行控制。在惡劣天氣特別是雨雪、團霧環(huán)境中，設置在車道兩側的激光測距車檢器就會自動啟動，準確感知車輛所在車道，以及前車與后車間的車距，而預埋在路面上的誘導燈，則能夠對行駛車輛進行車道級安全誘導及分合流誘導。當車距過近時，誘導燈變紅，提醒后方車輛減速并保持距離，可有效降低由惡劣天氣導致的交通事故發(fā)生率。

“GIS+BIM”綜合管理平臺

五峰山接線工程前瞻性應用了“GIS+BIM”綜合管養(yǎng)平臺，并形成統(tǒng)一的路段級數(shù)據(jù)、業(yè)務系統(tǒng)管理平臺，解決了業(yè)務系統(tǒng)相互獨立、數(shù)據(jù)難以充分利用的關鍵問題，通過對10個智慧子系統(tǒng)如交能事件感知等未來智慧高速系統(tǒng)進行深入式功能開發(fā)與技術對接，構建貫穿運營管理與工程全壽命周期的BIM模型，為道路保暢提供最優(yōu)方案，為路橋設施建設及運營提供最佳養(yǎng)護策略。同時，平臺具有定位、導航、測量、位置標繪、地貌數(shù)據(jù)入庫等地圖操作功能，在智能型交通管控過程中，對動態(tài)車輛、人員安排能實現(xiàn)最及時、準確、高效的管理。

廣義車路協(xié)同示范應用

五峰山接線工程首次建成了我國第一個開放式八車道高速公路，包含C-V2X、5G、北斗衛(wèi)星、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新技術的廣義車路協(xié)同示范應用；首次建設了以大數(shù)據(jù)、人工智能技術為核心的車路協(xié)同云控平臺及路側邊緣計算系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于車載終端和手機終端的路段交通智能管控及基于云端、路端交通控制的小客車、重載貨車編隊自動駕駛和無人駕駛。

準自由流收費

五峰山接線工程在江蘇省內(nèi)率先開展準自由流收費站試點建設工作，運用“云管邊端”技術，在全線四處互通收費站采用準自由流收費模式，探索準自由流模式下收費站的應用場景，優(yōu)化收費車道布局，重構新系統(tǒng)收費模式，搭建高速公路扁平化、在線化的收費系統(tǒng)架構。目前，五峰山大橋ETC道口交易時間縮短了80%以上。“準自由流”收費模式的實施，有助于減少收費亭及相關硬件投入，減少設備運行過程中產(chǎn)生的能耗，并可根據(jù)實際情況調(diào)整車道寬度，更大限度提高土地使用率，提升駕乘人員行車舒適感。

擁堵誘導分流

五峰山大橋全景展示

五峰山接線工程利用5G極低延時的通信鏈路自動采集、實時更新發(fā)布信息、高精度導航等優(yōu)勢，使智慧高速感知能力更強。作為智慧高速應用技術研究與工程示范重大建設專項，工程在匝道互通處設置了匝道管控和車道管控系統(tǒng)，可實現(xiàn)匝道流量管控、動態(tài)可變車道限速控制、應急車道控制等措施，有效提高道路通行能力；通過建立車輛危險駕駛行為庫，在事故未發(fā)生時提前預警，降低事故率、提高通行效率，大大改善道路車流狀況。

碰撞感知系統(tǒng)

碰撞感知系統(tǒng)是指當高速公路護欄受到車輛撞擊時，光纜受到強烈震動，在接收器處通過對光強的檢測和從發(fā)出光到發(fā)生干涉的時間確定振動的位置，從而對可能造成的交通事件進行定位報警。

智能融冰系統(tǒng)

五峰山接線工程布設了橋長為66米的智能融冰系統(tǒng)，由路面信息采集子系統(tǒng)和噴淋子系統(tǒng)兩部分組成。路面信息采集子系統(tǒng)由高速公路沿線各交通氣象監(jiān)測站及設置在橋梁中間的路面狀態(tài)檢測器、攝像機組成，對各種氣象要素實時監(jiān)測并獲取原始數(shù)據(jù)；噴淋子系統(tǒng)主要用于管理控制前端噴灑設備，噴灑設備根據(jù)指令執(zhí)行噴灑劑配比和噴灑工作。

熱纜融雪系統(tǒng)

五峰山接線工程在主線橋中興河橋設置了熱纜融雪系統(tǒng)，主要由動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和橋面加熱系統(tǒng)三部分組成。動力系統(tǒng)主要為橋面加熱系統(tǒng)提供能量，加熱系統(tǒng)主要由纖維加熱線組成，根據(jù)橋面融雪所需能量進行適當布線，形成發(fā)熱面回路，達到橋面融雪化冰的目的。

五峰山大橋俯視照

應急感知、智能取證、危駕監(jiān)測系統(tǒng)

五峰山接線工程在公鐵合建正橋段橋塔內(nèi)側布設了兩套應急感知、智能取證、危駕監(jiān)測系統(tǒng)。應急感知系統(tǒng)由2臺毫米波雷達、工業(yè)以太網(wǎng)交換、中心軟件構成，可實現(xiàn)360°全向廣域區(qū)域監(jiān)測，能夠監(jiān)測到靜止及運動的物體。智能取證系統(tǒng)可通過布設億級像素全景鷹眼攝像機，對輕微碰擦車輛進行監(jiān)控，輔助取證，從而減少因事故造成的駕駛人員糾紛，以及對交通流的影響。危駕監(jiān)測系統(tǒng)則能夠檢測違規(guī)停車、占道行駛、互通區(qū)車輛逆行、連續(xù)變道等危險交通行為，通過后臺向關聯(lián)車輛推送警示信息，并推送至指揮調(diào)度云平臺。

健康監(jiān)測系統(tǒng)

健康監(jiān)測系統(tǒng)結合實時監(jiān)測與人工定期檢測的優(yōu)勢，應用現(xiàn)代傳感、通信和網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)對橋梁在未來運營過程中健康狀況的實時動態(tài)監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)和預警橋梁潛在的危險，為橋梁的安全運營、管理和養(yǎng)護維修提供科學的數(shù)據(jù)支持。健康監(jiān)測系統(tǒng)在全線共設置259個測點，可通過對大橋運營階段監(jiān)測數(shù)據(jù)的深度挖掘，建立適合五峰山長江大橋行車安全的評價指標，填補了國內(nèi)千米級公鐵兩用懸索橋安全評估指標的空白。

五峰山長江大橋是我國首座超千米級跨徑的公鐵兩用懸索橋，“首次采用板桁結合鋼桁梁”“首次采用單面焊接兩面成型技術”“首次采用軋制成型不銹鋼復合鋼板”“首次使用2000兆帕的超高強度主纜”“首次研發(fā)使用吊裝載重達1400噸的大載重纜載吊機”等多項工程創(chuàng)新，為五峰山長江大橋貼上了“當前中國乃至世界懸索橋建設最高水平”的標簽，在世界高速鐵路懸索橋發(fā)展史上寫下了“中國”的名字，為今后大跨度高速鐵路橋梁建設樹立起新的標桿。