浅析科技创新在南京长江第五大桥等工程建设中的应用

蒯振涛

（南京市公共工程建设中心，江苏南京 210019）

0.引言

南京市公共工程建设中心主要负责南京市过江通道和高速公路等工程的建设，目前南京长江第五大桥、浦仪公路西段即将建成通车。我们认为在工程建设过程中注重科技创新，促进了工程的高质量发展。以科技创新推动和引领工程建设，做好科技攻关与推广应用等工作，能为工程建设保驾护航[1]。

1.项目概况

1.1 南京长江第五大桥

按南京城市总体规划（1991—2010），南京长江第五大桥是国务院批准的“五桥一隧”过江通道之一，在2014 年9 月国务院颁布的《长江经济带综合立体走廊规划（2014—2020）》中再次被列为过江通道重点建设项目，是205 国道和312 国道的重要组成部分。

项目位于南京长江三桥下游约5km 处，起于宁合高速浦口五里桥互通，之后桥梁向东，上跨滨江大道，以三塔斜拉桥跨越主江，途经梅子洲落地，在夹江以隧道形式顺接已建成的江南青奥轴线及绕城公路，路线全长10.335km, 全线采用双向六车道一级公路标准。南京长江五桥跨主江大桥采用三塔双索面斜拉桥结构形式，为纵向钻石型钢壳混凝土索塔。主桥全长为1.796km，跨径（80+218+2×600+218+80）m；隧道段全长1.755km，其中盾构段1.16km，盾构隧道外径直径15m。两岸接线长4.45km。

路线全线设置互通式立交4 处，为五里桥互通式立交、丰子河路互通式立交、临江路互通式立交、葡园路互通式立交。“路基和桥梁段设计行车速度为100km/h，路基宽度为30.5m（桥梁不含布索区）；隧道段设计行车速度80km/h，隧道段净宽2×12.25m。”桥涵设计汽车荷载等级采用公路-I 级。

1.2 浦仪公路西段（104 国道浦泗立交至南京二桥段）

浦仪公路西段（104 国道浦泗立交至南京二桥段）是国道104 的组成部分，是南京绕城公路的重要组成部分。浦仪公路的建设是策应长江经济带发展战略，保障国道畅通，对构筑南京绕城公路，完善南京沿江地区路网，促进区域经济社会发展意义重大。建成通车后将实现南京城市快速一环的闭合，形成南京“快速一环+井字快速路”的快速路网布局，同时畅通了南京、扬州间联系的最后一程，对两地同城化发展具有重要意义。

浦仪公路西段（104 国道浦泗立交至南京二桥段）项目，路线全长约11.51km，位于南京市江北新区，路线以浦泗立交为起点，之后跨越夹江，途经八卦洲，与在建的和燕路过江通道交叉，止于南京二桥高速。项目主线采用一级公路技术标准建设，同时兼顾城市快速路功能。采用双向六车道，设计速度100km/h。辅道按城市主干路标准建设，采用双向六车道，设计速度50km/h。

全线设置浦泗、新化、八卦洲西、八卦洲4 处互通式立交，南浦路、浦珠路和五一河路3 处出入型互通，管理中心1 处。

2.特色与亮点

2.1 南京长江第五大桥

2.1.1 首次采用钢壳—混凝土索塔

南京长江五桥跨江主桥中的索塔采用了“钢壳混凝土新型组合索塔结构”[2]，这是世界首创，用这种结构的主要原因是由于南京长江五桥设计的承台以上部分的高度达170 余m，而钢壳混凝土新型组合索塔结构，能有效解决多跨斜拉桥中塔稳定性等问题。

2.1.2 首次采用“粗骨料活性粉末混凝土钢混加劲箱梁”

流线型扁平整体箱型组合梁是南京长江五桥跨江主桥的主梁，南京长江五桥是世界上首次采用“粗骨料活性粉末混凝土桥面板结构”的大跨径斜拉桥，全部宽度为35.6m。

2.1.3 首次采用全线预制拼装桥梁

创新施工工艺，项目首次采用全线预制拼装桥梁，预制厂预制，现场拼装，能有效缩短工期，控制工程质量。

2.1.4 直径最大的公路盾构隧道

南京长江五桥夹江隧道为国内直径最大的公路盾构隧道，盾构开挖直径达15.46m，管片外径达15m。

南京五桥具有项目技术创新多，多项世界或国内首创技术，施工工艺复杂，工程管理要求高等特点。

2.2 104 国道浦泗立交—南京长江二桥段(浦仪公路西段)

2.2.1 采用新型钢箱梁桥面

钢箱梁桥面全宽54.4m，梁高4m，主跨500m，主跨可满足 1 万t 级海船双向通航要求。

2.2.2 采用桥面视线简洁的独柱索塔分离式主桥的桥型

本桥区别于南京长江上已有多座形态各异的斜拉桥，采用桥面视线简洁的独柱索塔分离式主桥的桥型，简洁高耸的独柱塔形，给人以新颖、挺拔和耳目一新的视觉享受。全钢索塔具有重量轻，地震反应小，塔形适应曲线变化、可减小基础规模的优点，并且在工厂制造，显著缩短架设工期。有别于双柱塔，尤其有别于常规的双柱混凝土塔，其特点就是“柔”。设计中通过对主桥的抗风性能、抗震性能和结构稳定性、拉索在塔上锚固方式、塔底锚固、结构稳定、船撞力和防撞设计等关键技术的研究确保了塔柱的安全。全钢独柱索塔的设计，在国内是首创，国外也未见同样的钢塔设计。

2.2.3 首座采用 BIM 正向设计的全钢结构特大跨径桥梁

首座采用BIM 正向设计的全钢结构特大跨径桥梁，很大程度上提高了设计过程的效率、大大减少了后期修改的工作量。另外，BIM 的3D 模型可为后续的施工、运维提供极大的便利，为大桥施工和运营期的管理工作提供直观高效的信息化手段，对现代化的管理模式进行探索研究。

3.取得的成果

科技创新结出丰硕的成果[3]：2019 年12 月26 日，中国公路学会公布了“2019 年度中国公路学会科学技术奖”获奖项目，由南京市公共工程建设中心等单位完成的“钢壳—混凝土组合索塔关键技术”项目荣获中国公路学会科学技术特等奖。“钢壳—混凝土组合索塔关键技术”项目依托南京长江第五大桥工程建设，南京五桥跨江主桥是主跨跨径为600m 的世界首座全钢-混组合结构斜拉桥，索塔为钢壳—混凝土组合结构，主梁为采用粗骨料活性粉末混凝土桥面板的轻型钢—混组合梁。项目组研发了结构性能优、工业化程度高、建造速度快的钢壳—混凝土组合索塔，在组合索塔受力机理、设计技术、施工技术等方面取得了重要突破，研究成果已成功应用于南京长江五桥的设计、施工中，经济效益与社会效益显著，推广应用前景广阔，研究成果得到了行业内专家的高度评价。2020年4 月“南京五桥建设管理信息化、数字化BIM 平台研发与应用实践”项目申报中国公路学会“交通BIM 平台工程创新奖”。

4.结语

目前，南京长江五桥已实现主桥合龙，夹江隧道全线贯通，主桥正在进行景观照明安装调试；北接线进行照明灯杆吊装，照明电缆敷设，路面进入收尾阶段；夹江隧道路面施工完成，正在进行工作井内部砌筑及机电设备安装；北接线五里桥互通区现浇箱梁基本完成，正在进行桥梁护栏等附属工程施工；互通区地形整治。浦仪公路西段项目全线贯通，主桥完成荷载试验，铁路以东至八卦洲枢纽主线桥完成沥青铺装；浦洲路段接线桥完成，铁路段桥梁架梁完成。附属工程、房建工程正在施工阶段。“一桥飞架南北，天堑变通途”，科技不断地改变着我们的世界，创造出一个又一个精品工程。