渝昆高铁洛泽河特大桥桥式探讨

岳 强, 丁嘉杰

(中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031)

1 工程概况

渝昆高速铁路于重庆市、四川省、贵州省和云南省境内，线路设计时速350 km/h。本桥位于彝良境内，筠连至昭通段位于盆地边缘向云贵高原过渡段，地势起伏剧烈，尤其是彝良境内洛泽河至昭通段在航空距离40 km范围内，地面高程从820 m急剧爬升至1 940 m，高差1 120 m，平均纵坡28‰，内昆铁路龙潭三层展线即位于此，民间素有“摔死山羊、弯死蛇”之称。

铁路在云南省昭通市彝良县境内跨越洛泽河(图1)。在线路穿越的区域，地形多为深切的“V”形峡谷，线路抬升段，两段地势起伏大，地质复杂，从技术分析及地形适应协调性看，连续刚构方案是经济适用、方法可靠的选择。

图1 洛泽河特大桥桥址地貌

桥址区属于云贵高原陡倾斜坡地带剥蚀下切作用形成的中山-河谷地貌，地形起伏大，坡体陡峻，悬崖、峭壁等大量发育，区域内地面高程855～1 713 m，最大相对高差858 m，自然坡度主要分布于15°～50°之间，在河床岸坡区域坡度较大，局部岸坡呈近直立状。大桥跨越洛泽河区，河谷横断面呈典型“V”字型，河床宽度45～50 m之间。桥基两岸重庆端岸坡为一山梁端部，纵向坡体陡峭，坡度变化不大，平均坡度40°左右，横向在岩性、构造等作用控制下略呈起伏形态，路线跨越处坡体呈洼槽状，坡面灌木植被大量发育。昆明端岸坡纵向上为下陡上缓形态，陡坡区最大坡度达50°，县道内侧堑坡多呈直立状，缓坡区平均坡度约30°，坡面多被残坡积层覆盖，横向上受汇水冲蚀呈沟槽、山梁相间形态，起伏度较大，路线分布于一沟槽向山梁的过渡坡面，灌木植被大量发育。

洛泽河： 属长江流域金沙江水系横江支流，为横江一级支流关河右岸支流上游河段。主河道全长166 km，主河道总落差1 509 m。

该段为覆盖型岩溶，灰岩岩溶中等—强烈发育，影响桥基设置。

桥位处公路以隧道下穿通过，大里程程侧交通方便，小里程端公路较远需要便道连通。极端最高气温40.5 ℃，极端最低气温-3.7 ℃，年平均风速1.0～3.4 m/s，最大风速18.2 m/s；场地地震峰值加速度为0.15g，动反应谱特征周期为0.45 s，场地类别为Ⅱ类[1]。

2 桥式方案比选

本节对梁桥、斜拉桥、悬索桥和拱桥这4大桥型，在本桥位的适应性进行研究，桥型方案比选详如表1所示。线路标高降低25 m后本桥桥高200 m，梁桥跨越能力有限，采用梁桥必定伴随着超高桥墩，而且需要采用多跨结构，联长较长，可以在常规预应力混凝土连续刚构和矮塔斜拉桥之间进行选择。

2.1 桥式设计比较

悬索桥跨度一般适用在600 m以上，且桥梁刚度相对较弱，与本桥运行高速列车、刚度要求高的使用条件显然不符，不适合采用。

对于斜拉桥，与梁桥相比，首先山区地形同样无法避免高墩，再加上桥塔和斜拉索，明显不具备经济性，而且斜拉桥结构重心较高，抗震性能差，斜拉索也需要考虑后期更换，存在一定的养护维修工作量，因此斜拉桥不具有优势。

拱桥方案中，采用上承式钢筋混凝土拱桥，跨度为320 m，与地形环境协调，结构刚度大，对高速列车行驶有利。但拱圈施工难度较大，大临措施多，施工工期较长，且大里程拱座位置纵横坡陡峭，拱座开挖防护工程量巨大，工程造价高，经济型不占优，因此不推荐拱桥方案。

梁桥方案中，采用2×32 m简支梁+(96+180+96) m刚构+2×32 m简支梁方案，引桥简支梁桥墩位于高陡边坡上，且两端连接隧道架梁不便，需采用现浇简支梁。若采用支架现浇，支架高度达60 m，故不推荐。而采用(52+114+180+114+52)m预应力混凝土刚构-连续梁组合体系，与地形环境协调，全桥连续体系结构刚度大，梁端转角易于满足高速行车要求，施工方法成熟、场地需求小，造价低，经济型好，因此推荐(52+114+180+114+52)m刚构-连续梁方案(表1、图2、图3)。

图2 大桥桥址平面

图3 大桥总布置

2.2 预应力混凝土刚构、连续梁组合结构

目前高速铁路350 km/h标准已建成的最大跨度预应力混凝土连续刚构桥为168 m，如武广客专(94+168+94) m流溪河特大桥主桥，广深港客专(112+168+168+104) m沙湾水道特大桥主桥，沪昆高铁(88+168+88) m克地坝陵河大桥、岔河特大桥等，且最大墩高都在100 m以内。本桥研究了主跨180 m刚构-连续梁桥式方案，最大墩高150 m(图4)。

图4 预应力混凝土刚构-连续梁组合结构

2.3 桥型布置

桥梁主桥采用(52+114+180+114+52) m预应力混凝土刚构-连续梁组合结构体系。桥梁长度为528.9 m，桥梁桥址平面布置、立面布置见图3、图4。

2.4 主梁构造

主梁采用单箱单室截面，截面顶宽12.6 m，底宽9.2 m，宽跨比为1/19.6，材料采用C55混凝土。箱梁2#、3#主墩墩顶梁高12.7 m，高跨比为1/14.2，墩梁固结；1#、4#次主墩墩顶梁高8 m，墩顶设纵向活动支座；梁端及跨中直线段梁高6.4 m，高跨比为1/28.1。各跨梁高变化采用二次抛物线过渡。顶板厚68 cm，主墩侧的腹板变化范围：60～120 cm；底板变化范围52～120 cm。次主墩侧的腹板变化范围：60～100 cm；底板变化范围52～100 cm。

2.5 墩台及基础

2#、3#刚构主墩采用梯式刚架墩，材料采用C40混凝土，墩高分别为128 m、150 m。主墩纵向为单柱墩，柱身纵向宽10 m。横向为流线型双柱墩，墩顶50 m范围内为直坡，柱身宽度4.3 m，柱中心距8.7 m，墩顶50 m至墩底范围采用圆曲线放坡过渡，3#墩柱身宽度在H=50～150 m范围由4.3 m渐变至墩底9.8 m，3#墩底横向双柱中心距为28.2 m，墩底横向外宽38 m；2#墩柱身宽度在H=50～150 m范围由4.3 m渐变至墩底7.608 m，2#墩底横向双柱中心距为20.508 m，墩底横向外宽28.116 m。横向柱身之间采用矩形空心截面的横撑连接，以增加桥墩刚度，2#和3#主墩横撑的竖向间距为25 m。1#、4#次主墩采用矩形空心墩，墩高均为44 m。

全桥基础均采用钻孔灌注桩，2#主墩基础采用28根直径2.5 m钻孔灌注桩，3#主墩基础采用32根直径2.5 m钻孔灌注桩，1#、4#主墩基础采用15根直径1.5 m钻孔灌注桩，0#、5#桥台基础采用9根直径1.25 m钻孔灌注桩(图5)。

图5 3号主墩基础布置(单位:cm)

2.6 施工方法

基础采用常规钻孔桩施工工艺，刚构主墩采用滑模法施工，梁部采用挂篮悬臂浇筑施工，1#～4#墩4个T构同步施工，先合龙主跨，完成“TT”向“Π”的结构体系转换，再合龙次主跨，拆除1号、4号墩上临时支座，安装1号、4号墩上永久支座，再次完成结构体系转换，接着利用挂篮依次浇筑边跨3个不平衡段，然后利用边跨支架浇筑边跨现浇段及合龙段。最后完成桥面附属工程施工。

3 结束语

洛泽河特大桥于目前已开展施工图设计，主跨180 m连续梁刚构桥梁是目前最大跨度高速铁路梁桥，目前未有墩高超过150 m大跨桥在高速铁路梁桥，本文中的桥型方案研究对山区超大跨度铁路梁桥设计和选型有借鉴意义。