渝昆高鐵洛澤河特大橋橋式探討

岳 強, 丁嘉杰

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都 610031)

1 工程概況

渝昆高速鐵路于重慶市、四川省、貴州省和云南省境內，線路設計時速350 km/h。本橋位于彝良境內，筠連至昭通段位于盆地邊緣向云貴高原過渡段，地勢起伏劇烈，尤其是彝良境內洛澤河至昭通段在航空距離40 km范圍內，地面高程從820 m急劇爬升至1 940 m，高差1 120 m，平均縱坡28‰，內昆鐵路龍潭三層展線即位于此，民間素有“摔死山羊、彎死蛇”之稱。

鐵路在云南省昭通市彝良縣境內跨越洛澤河(圖1)。在線路穿越的區域，地形多為深切的“V”形峽谷，線路抬升段，兩段地勢起伏大，地質復雜，從技術分析及地形適應協調性看，連續剛構方案是經濟適用、方法可靠的選擇。

圖1 洛澤河特大橋橋址地貌

橋址區屬于云貴高原陡傾斜坡地帶剝蝕下切作用形成的中山-河谷地貌，地形起伏大，坡體陡峻，懸崖、峭壁等大量發育，區域內地面高程855～1 713 m，最大相對高差858 m，自然坡度主要分布于15°～50°之間，在河床岸坡區域坡度較大，局部岸坡呈近直立狀。大橋跨越洛澤河區，河谷橫斷面呈典型“V”字型，河床寬度45～50 m之間。橋基兩岸重慶端岸坡為一山梁端部，縱向坡體陡峭，坡度變化不大，平均坡度40°左右，橫向在巖性、構造等作用控制下略呈起伏形態，路線跨越處坡體呈洼槽狀，坡面灌木植被大量發育。昆明端岸坡縱向上為下陡上緩形態，陡坡區最大坡度達50°，縣道內側塹坡多呈直立狀，緩坡區平均坡度約30°，坡面多被殘坡積層覆蓋，橫向上受匯水沖蝕呈溝槽、山梁相間形態，起伏度較大，路線分布于一溝槽向山梁的過渡坡面，灌木植被大量發育。

洛澤河： 屬長江流域金沙江水系橫江支流，為橫江一級支流關河右岸支流上游河段。主河道全長166 km，主河道總落差1 509 m。

該段為覆蓋型巖溶，灰巖巖溶中等—強烈發育，影響橋基設置。

橋位處公路以隧道下穿通過，大里程程側交通方便，小里程端公路較遠需要便道連通。極端最高氣溫40.5 ℃，極端最低氣溫-3.7 ℃，年平均風速1.0～3.4 m/s，最大風速18.2 m/s；場地地震峰值加速度為0.15g，動反應譜特征周期為0.45 s，場地類別為Ⅱ類[1]。

2 橋式方案比選

本節對梁橋、斜拉橋、懸索橋和拱橋這4大橋型，在本橋位的適應性進行研究，橋型方案比選詳如表1所示。線路標高降低25 m后本橋橋高200 m，梁橋跨越能力有限，采用梁橋必定伴隨著超高橋墩，而且需要采用多跨結構，聯長較長，可以在常規預應力混凝土連續剛構和矮塔斜拉橋之間進行選擇。

2.1 橋式設計比較

懸索橋跨度一般適用在600 m以上，且橋梁剛度相對較弱，與本橋運行高速列車、剛度要求高的使用條件顯然不符，不適合采用。

對于斜拉橋，與梁橋相比，首先山區地形同樣無法避免高墩，再加上橋塔和斜拉索，明顯不具備經濟性，而且斜拉橋結構重心較高，抗震性能差，斜拉索也需要考慮后期更換，存在一定的養護維修工作量，因此斜拉橋不具有優勢。

拱橋方案中，采用上承式鋼筋混凝土拱橋，跨度為320 m，與地形環境協調，結構剛度大，對高速列車行駛有利。但拱圈施工難度較大，大臨措施多，施工工期較長，且大里程拱座位置縱橫坡陡峭，拱座開挖防護工程量巨大，工程造價高，經濟型不占優，因此不推薦拱橋方案。

梁橋方案中，采用2×32 m簡支梁+(96+180+96) m剛構+2×32 m簡支梁方案，引橋簡支梁橋墩位于高陡邊坡上，且兩端連接隧道架梁不便，需采用現澆簡支梁。若采用支架現澆，支架高度達60 m，故不推薦。而采用(52+114+180+114+52)m預應力混凝土剛構-連續梁組合體系，與地形環境協調，全橋連續體系結構剛度大，梁端轉角易于滿足高速行車要求，施工方法成熟、場地需求小，造價低，經濟型好，因此推薦(52+114+180+114+52)m剛構-連續梁方案(表1、圖2、圖3)。

圖2 大橋橋址平面

圖3 大橋總布置

2.2 預應力混凝土剛構、連續梁組合結構

目前高速鐵路350 km/h標準已建成的最大跨度預應力混凝土連續剛構橋為168 m，如武廣客專(94+168+94) m流溪河特大橋主橋，廣深港客專(112+168+168+104) m沙灣水道特大橋主橋，滬昆高鐵(88+168+88) m克地壩陵河大橋、岔河特大橋等，且最大墩高都在100 m以內。本橋研究了主跨180 m剛構-連續梁橋式方案，最大墩高150 m(圖4)。

圖4 預應力混凝土剛構-連續梁組合結構

2.3 橋型布置

橋梁主橋采用(52+114+180+114+52) m預應力混凝土剛構-連續梁組合結構體系。橋梁長度為528.9 m，橋梁橋址平面布置、立面布置見圖3、圖4。

2.4 主梁構造

主梁采用單箱單室截面，截面頂寬12.6 m，底寬9.2 m，寬跨比為1/19.6，材料采用C55混凝土。箱梁2#、3#主墩墩頂梁高12.7 m，高跨比為1/14.2，墩梁固結；1#、4#次主墩墩頂梁高8 m，墩頂設縱向活動支座；梁端及跨中直線段梁高6.4 m，高跨比為1/28.1。各跨梁高變化采用二次拋物線過渡。頂板厚68 cm，主墩側的腹板變化范圍：60～120 cm；底板變化范圍52～120 cm。次主墩側的腹板變化范圍：60～100 cm；底板變化范圍52～100 cm。

2.5 墩臺及基礎

2#、3#剛構主墩采用梯式剛架墩，材料采用C40混凝土，墩高分別為128 m、150 m。主墩縱向為單柱墩，柱身縱向寬10 m。橫向為流線型雙柱墩，墩頂50 m范圍內為直坡，柱身寬度4.3 m，柱中心距8.7 m，墩頂50 m至墩底范圍采用圓曲線放坡過渡，3#墩柱身寬度在H=50～150 m范圍由4.3 m漸變至墩底9.8 m，3#墩底橫向雙柱中心距為28.2 m，墩底橫向外寬38 m；2#墩柱身寬度在H=50～150 m范圍由4.3 m漸變至墩底7.608 m，2#墩底橫向雙柱中心距為20.508 m，墩底橫向外寬28.116 m。橫向柱身之間采用矩形空心截面的橫撐連接，以增加橋墩剛度，2#和3#主墩橫撐的豎向間距為25 m。1#、4#次主墩采用矩形空心墩，墩高均為44 m。

全橋基礎均采用鉆孔灌注樁，2#主墩基礎采用28根直徑2.5 m鉆孔灌注樁，3#主墩基礎采用32根直徑2.5 m鉆孔灌注樁，1#、4#主墩基礎采用15根直徑1.5 m鉆孔灌注樁，0#、5#橋臺基礎采用9根直徑1.25 m鉆孔灌注樁(圖5)。

圖5 3號主墩基礎布置(單位:cm)

2.6 施工方法

基礎采用常規鉆孔樁施工工藝，剛構主墩采用滑模法施工，梁部采用掛籃懸臂澆筑施工，1#～4#墩4個T構同步施工，先合龍主跨，完成“TT”向“Π”的結構體系轉換，再合龍次主跨，拆除1號、4號墩上臨時支座，安裝1號、4號墩上永久支座，再次完成結構體系轉換，接著利用掛籃依次澆筑邊跨3個不平衡段，然后利用邊跨支架澆筑邊跨現澆段及合龍段。最后完成橋面附屬工程施工。

3 結束語

洛澤河特大橋于目前已開展施工圖設計，主跨180 m連續梁剛構橋梁是目前最大跨度高速鐵路梁橋，目前未有墩高超過150 m大跨橋在高速鐵路梁橋，本文中的橋型方案研究對山區超大跨度鐵路梁橋設計和選型有借鑒意義。