'解讀｜香麗高速公路虎跳峽金沙江大橋'

香格里拉——夢中的仙境，吉祥的聖地……

麗江——漢唐時代通往西藏和印度等地的南方絲綢之路和茶馬古道上的重要集散地，這裡有神奇壯麗的國家風景名勝區玉龍雪山，險峻的虎跳峽大峽谷……

一條高速的連通，讓香格里拉和麗江，離大家不再遙遠。

在香麗高速K79+034～K80+051處，有一座獨一無二、不同尋常的跨越金沙江的大橋正在緊張施工，它就是“虎跳峽金沙江大橋”。說它獨一無二，因為它是目前世界高速公路發展史上唯一一座獨塔地錨式懸索橋，也是目前同類型橋樑中跨徑最大的。

虎跳峽金沙江大橋在上虎跳上游跨越金沙江，是香麗高速公路的控制性工程。規劃投資6.26億元，由中鐵大橋局八公司承建。大橋位於虎跳峽景區內，橋位處河谷深切，山勢陡峭，橋面距江面260米。橋位區域地質情況及其複雜，地震烈度高，下游電站蓄水位高。

圖片來源人民鐵道網

建設單位：雲南省建設投資控股集團有限公司

設計單位：雲南省交通規劃設計研究院有限公司

監理單位：中諮公路工程監理諮詢有限公司

施工單位：中鐵大橋局集團第八工程有限公司

橋位選擇

在金沙江虎跳峽上下游240km河段,對金沙江大橋的橋位進行比選。根據橋位區域特點分為5個區域，共比選了27個橋位。橋位1至橋位26從上游至下游排列，

橋位27在橋位7與橋位8之間,如圖1所示。

◆石鼓鎮以上河段

石鼓鎮上游近100km河段河道順直、開闊,河槽岸呈U型。規劃的龍盤水電站在河段下游,水庫蓄水後，將成為高壩平湖地貌,河面寬1000~1200m,最大水深超過200m。

受地形及水位影響,該河段橋位1~3的橋樑主跨約800m,墩高近200m,橋樑工程難度巨大。而且該河段橋位與麗香鐵路線路整體走向相差太遠,故橋位基本不成立。

◆虎跳峽鎮至石鼓鎮

經過“長江第一灣”後,河段依然順直,地勢平坦。考慮規劃的龍盤水庫蓄水,處於該河段的橋位4~6所需要的橋樑跨度超800m,技術上不成熟,經濟上欠合理。若採用該河段橋位，線路也將走到衝江河右岸——衝江河全新活動斷裂上盤，對抗震非常不利，故而橋位也不成立。

◆虎跳峽峽口至虎跳峽鎮

該河段長約4km，屬V型高中山深切河谷，兩岸均有公路通達，交通較為便利。河段兩岸雖分佈有滑坡、巖堆等不良地質，但場地穩定性較好，且多有基岩出露;橋樑跨度相對較小，在400m左右。

該河段基本具備選擇橋位條件，重點研究了避開活動性斷層及大型滑坡體的兩個橋位，分別為橋位8、橋位27.

◆虎跳峽河段

該河段河道曲折，河槽呈V型，兩岸為懸巖陡壁，局部坡度在70º~80º之間。江面寬120~250m，河床縱坡變化大，水流湍急，規劃的龍盤水電站在該河段上游。此河段研究了9~17號橋位。

兩岸雖然基岩出露,但均為懸巖陡壁,危巖落石發育，設墩及施工條件非常差。該河段屬於虎跳峽國家級風景名勝區的核心景區,此處設橋對自然環境破壞較大,橋位方案難以成立。

在規劃的水庫壩址,即橋位9,特別研究了壩橋合一，鐵路在水壩上通過的方案。水電站設計單位經過計算分析，認為大壩壩體為雙曲拱，不能承受豎向荷載,橋壩合一的方案也被否決。

故此河段橋位不成立。

◆虎跳峽以下河段

出虎跳峽峽谷河段後,兩岸地面相對平緩,此河段內研究18~26橋位。橋位兩岸基岩出露,交通條件差,不利於大型杆件和大型機械的運輸。且橋位處於Ⅸ度地震區,附近就是大具一麗江活動斷層,抗震設計非常困難。

若選擇此河段橋位，線路將進入三江並流世界自然遺產、三江並流國家級風景名勝區哈巴村、白水臺等核心區。環境評價時，認為“該方案對環境影響極大，從環境保護角度，方案不可行”。

綜上所述，金沙江大橋的合理橋位就在虎跳峽峽口至虎跳峽鎮之間的河段，也就是避開活動性此斷層及大型滑坡體橋位8、橋位27。

橋式方案

◆橋位8——上承式剛桁拱橋

橋位8位於虎跳峽峽口至虎跳峽鎮河段，在著名景點虎跳石上游2km處,屬典型的V形峽谷。橋址離衝江河全新世活動斷裂3.3km，離那田增中更新世活動斷層1.9km，場地較穩定。兩岸均為硬質基岩出露，麗江岸為大理岩，香格里拉岸為玄武岩。

主橋為416m上承式鋼桁拱橋(圖2),主拱跨度Lρ=416m,矢高∫=104m,矢跨比1∧4,拱肋立面投影拱軸線為懸鏈線,拱軸系數2.5。拱圈採用兩片桁架提籃拱結構。每片桁架平面內傾6.037°,拱肋中心橫向間距由拱頂12m變到拱腳34m;主桁桁式採用N型桁架,變桁高拱頂桁高10m,拱腳桁高16m;標準節間距12.4m。主橋用鋼量為50.1t/m。

拱座基採用分離式嵌固樁基礎,拱橋巨大的推力通過連接拱肋上下弦的8個嵌固樁傳遞擴散到兩岸的巖體上,極大地節約了拱座基礎圬工及山體開挖量。

拱上墩採用鋼結構剛架墩,拱上樑採用一整聯12×37.2m連續鋼-混結合樑,交界墩為混凝土矩形空心墩。主拱擬採用纜索吊裝斜拉扣掛法施工,拱上鋼樑採用分段吊裝法施工,總工期預計為48個月。

上承式拱橋充分利用了峽谷地形,景觀上與美麗的虎跳峽景區充分融合,具有承載能力高、剛度大、抗震性能好的特點。但規劃水庫蓄水後,鋼拱圈的2/3將淹沒於水庫中,故上承式鋼桁拱方案無法滿足水庫蓄水位2010.00m的要求。

為此研究了(108+468+108)m鋼桁樑懸索橋方案,滿足了規劃水庫蓄水的條件,但橋位8距規劃的龍盤水庫推薦壩址太近,後期水電站的施工將對金沙江大橋的安全及麗香鐵路的運營帶來難以控制的安全隱患。

橋位8的416m上承式鋼桁拱橋是麗香鐵路金沙江大橋的最優工程方案,但與規劃的龍盤水電站衝突,難以共存。

◆橋位27——鋼桁樑懸索橋

橋位27在橋位8上游約1.1km，離衝江河全新世活動斷裂2.2km,離那田增中更新世活動斷層0.8km,場地較穩定。麗江岸較陡,片理化玄武岩出露,表層巖體卸荷帶發育;香格里拉岸相對較緩,表層為堆積體。橋位27整體地質地形條件要劣於橋位8,但距規劃的龍盤水庫壩址更遠,相互干擾相對較小。

鋼樑採用帶豎杆的平行華倫式桁架,桁寬25m,桁高13m。橋面採用正交異型板整體鋼橋面結構,按縱橫樑體系設計。加勁樑三跨連續,在橋臺、橋塔位置設置豎向支座和縱向活動支座,橋塔和橋臺上橫向抗風支座,橋臺處設置速度阻尼器和抗震阻尼器。

橋塔採用雙柱式門式框架結構,麗江岸主塔塔高196m，香格里拉岸主塔塔高156m。主塔基礎採用分離式嵌固式樁基礎,橋臺採用分離式橋臺。兩岸均採用隧道式錨碇。主纜釆用預製平行鋼絲索股架設(PPWS),鋼樑採用纜索吊先主跨後邊跨對稱架設。總工期預計為42個月。

鋼桁懸索橋具有施工方便、抗震性能好的特點,但造價高且橋樑剛度偏小。橋位27與規劃的龍盤水庫干擾較小,懸索橋方案能滿足水庫蓄水位2010.00m的要求。

結論

橋位8的416m上承式鋼桁拱橋方案造型優美,景觀與峽谷地形相匹配;而且拱橋方案技術成熟、結構剛度大,工程造價也相對較低。從橋樑工程角度,橋位8的416m上承式剛桁拱橋無疑是最優方案.但是該方案與我國規劃中的重點能源戰略工程——金沙江中游水電開發干擾較大，二者難以共存。

橋位27的鋼桁樑懸索橋需要加大加勁樑高度、寬度來克服柔性結構在剛度上的不足，來滿足列車走行性的要求，這樣一來，使得橋樑造價大幅增加。但懸索橋方案為規劃中的水電開發預留了條件，整體上的經濟效應、社會效應更好。

所以，金沙江大橋的橋式方案的選擇需要綜合麗香鐵路的走向、環保、地形地質條件、橋樑結構以及金沙江水電開發規劃一併考慮，科學決策。

為什麼這座橋只有一個索塔

因為經過勘察，發現麗江岸這頭，村莊田地右下方的山脊基礎為板岩，巖體質量好，抗壓強度較高，地基的承載力較好，地質地形條件滿足設立索塔的要求，加之考慮橋樑施工需要，所以確定在麗江岸相對較緩較穩定的山脊上設立一個索塔。而香格里拉岸山勢陡峻，自然坡度均約50°，無較緩臺地，坡面基岩出露，坡崩積覆蓋層主要為碎石角礫土，覆蓋較薄，索塔要求的地質條件欠缺。加之山腳通行虎跳峽旅遊公路，為保證施工安全，避免大橋的修建對旅遊公路的不利影響，同時還要避免對景區的自然環境造成破壞，所以，雲交設計人大膽的提出直接將主纜通過索鞍支墩和錨碇錨於岩層中，取消索塔的設立。此方案的提出是大橋設計團隊經過無數次現場和紙上踏勘、收集相關資料、不斷提出方案進行比選後最終確定的，經過反覆論證及專家審查，證明了此方案的可行性。

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