建設歷程
1998年,長江沿江的泰州、鎮江、常州三市提出建設泰州公路過江通道的構想。
2003年起,江蘇省交通規劃設計研究院開始對這一構想進行預可性研究。
2005年7月,《泰州公路過江通道預可行性研究報告》出台;10月,正式開始勘察設計;12月,江蘇省交通規劃設計院設計出三塔兩跨超千米懸索橋方案。同月,泰州公路過江通道環境影響報告書通過交通部專家預審。
2006年5月,中國國家環保總局評估中心牽頭,在泰召開泰州公路過江通道環境影響報告書技術評估會,項目通過專家“環境影響評價”;8月,中國國家發改委通過該項目建議書,同意建設泰州公路過江通道項目;9月,泰州大橋正式被中國國家發改委立項,並通過專家組的科研論證;10月,泰州過江通道工程可行性研究報告預審會召開,同意採用三塔懸索橋方案作為編制投資估算、經濟評價的依據。同月,泰州長江公路過江通道水上通航安全研究報告在泰州通過專家審查;12月,《泰州長江公路過江通道可行性研究報告》分別通過中國交通部、中國國際工程諮詢公司專家組評估、審查。
2007年7月上旬,中國國務院辦公會議討論通過了《泰州大橋可行性研究報告》,並由中國國家發改委於7月10日正式批覆同意,採用泰州永安洲北橋位方案,長江大橋正式定名為“泰州大橋”;8月19日,首節鋼沉井到達泰州大橋北岸建設現場,泰州大橋建設前期準備工作進入實質性階段;11月,經過前期籌備,泰州大橋主橋北岸施工場地的“三通一平”及臨時碼頭工程已完成,大橋具備了開工建設條件;11月26日,泰州大橋指揮部進駐泰州市,大橋正式開工建設。
2008年9月10日,泰州大橋中塔沉井開始第一次封底施工。
2009年6月3日,泰州大橋中塔D1節段鋼箱梁開始吊裝;4月10日,泰州大橋中塔上橫樑吊裝結束。
2010年8月30日,泰州大橋主纜錨道全部貫通。
2011年1月13日,泰州大橋兩根主纜架設到位,進入緊索階段;9月28日,泰州大橋鋼箱梁全部到位,實現全線合龍,初步形成一個完整的橋面。
2012年9月22日,泰州大橋跨江主橋各項指標均滿足設計要求,初步具備了車輛通行的條件;10月16日,泰州大橋上部結構工程與鋼橋面鋪裝工程接受交工驗收;11月25日上午,泰州大橋正式開通,將長江北岸的泰州與江心的揚中、江南的鎮江常州連成一體。泰州大橋工程主橋通航孔為單孔雙向通航,通航淨空高度不小於50米,淨寬不小於760米,能滿足5萬噸級巴拿馬散裝貨輪的通航需要。
橋樑位置
泰州大橋位於江蘇省的泰州市和揚中市之間,東距江陰長江公路大橋57千米,西距潤揚長江公路大橋66千米。泰州大橋起自泰州宣堡鎮西,接南通至南京高速公路,向西經高港區口岸鎮、永安鎮東,在田河東跨宣堡港,在福興莊東與S336交叉,於新堂圩附近與江北沿江高等級公路交叉,在永安洲鎮三水廠下游約1千米處跨越長江進入揚中市;線路在揚中市東穿過,經變電所北,跨S238及揚中市西南環相交處,向西於小泡沙西端跨長江夾江,經姚橋鎮北,與五峰山通道接線相交於姚橋樞紐。在此處路線折向南,從界牌鎮西穿過,跨丹界公路;向南跨越浦河進入常州境內,跨新孟河、S238、S338,經安家鎮西,終於滬寧高速公路湯莊樞紐。
建築設計
建築結構
泰州大橋由北接線、跨江主橋、夾江橋和南接線四部分組成; 採用“三塔兩跨”懸索橋橋型方案,中塔採用世界上高度第一的縱向人字形、橫向門式框架型鋼塔,設計和施工技術含量高。
設計參數
泰州大橋項目起點至大港樞紐段約27.629 千米(含跨江大橋),設汁速度採用100千米/小時。雙向六車道,路基寬度33.5米,大橋寬33.0米(不含布索);大港樞紐至項目終點段34.459千米,設計速度採用120千米/小時,路基寬度34.5 米,預留八車道建設條件。主橋橋樑結構設計基準期為100年;全線設計車輛荷載等級採用公路Ⅰ級工級。主橋通航淨空高不小於50米,淨寬不小於760米。能滿足5萬t級巴拿馬散裝貨輪的通航需要。其中,項目起點至大港樞紐段約27.629千米(含跨江大橋),雙向六車道,路基寬度33.5米、大橋寬33.0米(不含布索區);34.459千米,設計速度採用,路基寬度34.5米,預留八車道建設條件。工程全長62.088千米,全線採用雙向六車道高速公路標準,項目總投資93.7億元,建設工期為五年半。其中,跨江主橋及夾江橋全長9.726千米,橋面寬33米。跨江主橋採用了主跨(2×1080)米的三塔雙跨鋼箱梁懸索橋,系世界首創。採用的多塔懸索橋是創新的結構體系,基於多塔連跨懸索橋的橋型特點,泰州長江公路大橋設計中塔基礎為圓角矩形沉井,體積龐大。沉井下部38米為雙壁鋼殼混凝土結構,上部38米為鋼筋混凝土結構,平面上分為12個隔艙,共需澆築混凝土約10萬方,最終沉入19米深水和55米河床覆蓋層。
北汊跨江主橋工程:北汊跨江主橋採用(2×1080=2160)米的三塔雙跨鋼箱梁懸索橋,是目前世界上該種橋型的最大跨徑。主橋南北引橋長4661米,北汊跨江主橋(含引橋)總長6821米。
夾江橋工程:夾江橋採用(85+3×125+85=545)米和(85+2×125+85=420)米的預應力混凝土連續梁橋。兩座夾江橋及引橋全長2905米。
北接線工程:路線總長約8千米,設樞紐1處、互通立交1處,設主線收費站1處。
揚中接線:揚中接線(含揚中互通)長2.94千米。
南接線工程:路線總長約40千米,設樞紐2處、互通立交4處、主線收費站1處、服務區1處(小黃山服務區)。
技術標準 | |
公路等級 | 高速公路 |
設計速度 | 100千米/小時(起點至大港樞紐段);120千米/小時(大港樞紐至項目終點段) |
荷載標準 | 公路Ⅰ級 |
通航淨空 | 淨空高不小於50米,淨寬不小於760米,5萬噸級巴拿馬散裝貨輪 |
設計年限 | 100年 |
參考資料: |
建設成果
技術難題
•橋樑中塔結構
中塔因剛柔相濟的受力特性而選擇了縱向人字型、橫向門式框架鋼塔結構,鋼塔節段幾何尺寸和重量大、製作精度要求高。中塔總重13000噸,採用大量高強度厚鋼板,其中69.5%為Q420qD材質高強度鋼板,57.8%以上的厚度達50到60毫米,最厚的鋼板厚度達到150毫米,焊接質量保證及焊接變形控制非常困難。鋼塔柱為變截面切角矩形結構,最大截面為5.0×12.69米,節段最大長度為15米。根據受力及線形要求,節段斷面橫橋向、縱橋向尺寸公差為±2毫米,對角線差及扭曲允許誤差不大於3毫米,全斷面平面度≤0.25毫米,塔段橫橋向和縱橋向端面垂直度≤1/10000,塔段間壁板、腹板金屬接觸率≥50%,縱肋金屬接觸率≥40%。
中塔採用縱向人字形、橫向門式框架型鋼塔,其大節段製造和安裝技術的使用在國內尚屬首次。
•橋樑吊裝設計
採取下塔柱節段浮吊安裝、上塔柱節段縱向分塊利用米D3600塔吊進行吊裝的方案,上塔柱每個吊裝段起重重量控制在140噸以內,相應節段高度控制在7.5到12米。D0節段的正確定位和安裝,是整箇中塔塔身安裝與線性控制的基礎,其安裝精度將決定塔柱安裝的精度。D0節段共4個,具有雙向傾斜度,每個節段底部承壓板和頂板上各有34個直徑為200毫米和180毫米的孔,安裝時需將同樣數量、直徑為130毫米錨桿(兩端螺紋部分直徑140毫米)同時穿入鋼塔柱底板和頂板對應的圓孔中。鋼塔柱在“穿孔”過程中需調整為縱橋向1:4、橫橋向3.9:192的坡度,且偏移不得超過20毫米,安裝定位精度要求很高。
•橋樑纜索系統
與傳統兩塔懸索橋相比,三塔懸索橋的纜索系統更為複雜,一是貓道設計施工難度大,要考慮中塔結構行為對貓道結構的影響,且貓道跨越塔頂的預留預埋受到鋼塔構造的制約。二是纜索架設工況更為複雜,主纜索股在架設過程中需三次跨越塔頂,索股更容易產生斷帶、鼓絲、扭轉和呼啦圈等不良現象,對牽引設備和放索系統提出了更高的要求。
•南北錨碇基礎
採用了承載能力較強的矩形沉井基礎,沉井長和寬分別為67.9米和52米,北錨碇沉井高57米,基底標高為-55.0米,南錨碇沉井高41米,基底標高為-39米。
•橋樑鋼橋面結構
泰州長江公路大橋為三塔連跨懸索橋,由於中間塔兩側均為大跨柔性纜索體系,整體剛度較傳統懸索橋低,因此設計成超長超柔鋼橋面結構柔性,加劇了橋面系的柔性,導致了複雜的橋道繫結構行為特性。
•鋪裝材料及工藝
由於採用了超長超柔鋼橋面結構柔性大,超長超柔橋道系的大變形特點要求鋪裝系具有良好的變形追從性,這對鋪裝結構的模量最佳化提出了更高的要求,對橋面鋪裝的材料性能和施工工藝提出了新的要求。
•世界最大三塔懸索大橋
該橋跨越長江的主橋採用三塔兩跨懸索橋型,每跨跨徑均為1080米。採用三塔懸索橋橋型主要出於兩個方面的考慮:一是考慮到橋位處江面寬闊。據測量,大橋跨越的長江江面寬達2.3千米,河床呈淺W形斷面,如採用一跨過江的橋樑方案,投資將大幅度增加,而採用三塔兩跨懸索橋不僅節約了投資,而且能最大限度地利用橋址區河床特點,並能適應長江河勢的變化,同時由於水中只有一個主塔基礎,最大限度減少了建橋對水流的影響,降低了船舶撞險。二是考慮到長江岸線資源的充分利用問題。如果採用斜拉橋橋型,引橋過多、過密的橋墩,將會影響兩岸港口碼頭間船舶的航行,不利於兩岸岸線的開發利用。
•最大水中沉井
泰州大橋中塔採用水中沉井基礎,沉井平面尺寸長約58米、寬44米,整個沉井基礎將下沉到標高-70米的深度。沉井法施工是先在地表製作成一個井筒狀的結構物(沉井),然後通過從井內不斷取土,使沉井在自重作用下逐漸下沉,達到預定設計標高后,再進行封底,構築內部結構。施工過程中,通過巨大外力將江水和江底泥土沖開,將沉井下沉到地下幾十米並碰觸到地層岩石,再往沉井中澆灌混凝土等物,將基樁牢牢固定。
•首次採用人字形鋼塔
泰州大橋上採用了中塔採用“人”字形鋼鐵結構。與兩塔懸索橋不同,由於三塔懸索橋用邊、中、邊三個主塔,中主塔將主橋劃分成兩個跨徑,極端情況下可能出現一個橋跨布滿車輛而另一個橋跨沒有車輛的情況,此時,如果中塔剛度不足,則塔頂會產生較大的位移,橋面必然形成較大的撓度,既會造成使用者心理上的不適,也不利於橋上的行車安全;相反,若中塔剛度過大,勢必又會使讓大橋的主纜在中塔兩側存在巨大的不平衡力作用,造成主纜在塔頂產生滑移的風險;這兩種情況都是不允許的。
這就要求中塔必須要有一定剛度,同時剛度又不能太大。經過兩種材料、三種結構形式以及相應的多種組合的比選論證,我們最終選擇了有一定柔韌度的鋼塔,並將塔型縱橋向設計為人字形來提高塔的剛度,剛柔結合,從而達到中塔的最佳剛度。
榮譽表彰
2013年11月,泰州大橋獲英國卓越結構工程大獎。
2014年9月,泰州大橋被國際橋樑及結構工程協會傑出結構評審委員會授予“2014年度傑出結構工程獎”。
價值意義
泰州長江公路大橋貫通蘇中、蘇南,連線泰州、鎮江、常州,從揚中到泰州機場、泰州火車站只需半小時。而以前到南京祿口機場坐飛機,需要一個半小時;到鎮江火車站坐火車,需要1小時。從揚中到上海,以前從常州上滬蓉高速就要花1小時,泰州大橋通車後,只需15分鐘就可對接滬蓉高速。 (中國江蘇網 評)
泰州大橋直接連線著北京至上海、上海至西安和上海至成都等三條國家高速公路,在長江三角洲地區和江蘇省的高速公路網路中起著重要的聯絡和輔助作用。 (泰州市人民政府 評)
泰州大橋的順利建成,為江蘇中部又增添了一條跨江通道,強化了泰州與鎮江和蘇南地區的交通聯繫,完善了長三角地區和江蘇高速公路網路,為沿江地區協調發展提供了更有力的支撐。 (江蘇省交通運輸廳廳長游慶仲 評)
在世界上,最大跨徑的三塔懸索橋在日本,跨徑為176米。因而,泰州大橋建成後,主橋邊塔與中塔之間1080米的跨徑,將首次在世界上實現三塔懸索橋塔跨徑由百米向千米的突破。 (大橋建設指揮部工程處處長 楊寧 評)
泰州大橋填補了大的水中沉井基礎在中國尚屬空白。 (《泰州之最》 評)