注意！【重载铁路洞庭湖大桥】施工方案视频在文章末尾。
洞庭湖大桥全长10.44公里，国内首条跨越内湖泊的重载铁路桥梁。
蒙华铁路洞庭湖大桥是国内最大规模运煤专线蒙西华中铁路全线重点控制性工程，是国内首条跨越内湖的重载铁路桥梁。大桥位于湖南省岳阳市，南接岳阳，北连君山，横跨湘江洞庭湖口，主塔高157米，系钢筋混凝土结构桥塔，全长10444.6米，为三塔双索面钢箱钢桁结合梁斜拉桥。
（一）受三峡工程影响？复杂地质条件成桥梁设计施工的梦魇
洞庭湖是中国第一大淡水湖，湖泊面积接近5000平方公里。历史上洞庭湖的面积曾经达到6000平方公里，后来一度缩小到4000平方公里。再后来由于三峡工程建成，长江与洞庭湖的关系改变、流量变化、原有冲淤平衡被打破。为实现四水与三峡错峰调水同时保护环境、提高农业灌溉率开展了许多次洞庭整治工程使洞庭的面积逐渐扩大到现有水平。
这些条件给农渔业、旅游业、水利和环境以正面的影响，但是却绝对是桥梁设计施工的梦魇。地层支离破碎，地基冲刷复杂、容易变形，河面水情复杂……
洞庭湖湖面演变图史
“噩梦一”：跨度1480米，建桥如何先过河？
洞庭湖上建桥往往首先想到的就是尽量一跨过河。比如正在建设的大岳高速洞庭湖大桥一开始设想过2008米的世界第一超大跨度，还想追赶日本的世界第一悬索桥——明石海峡大桥的跨度。而最终选定的1480米，这在钢桁梁悬索桥达到了国内第一，可见洞庭湖的地质条件有多恶劣。
“噩梦二”：断裂带上建大桥，地基不稳怎么办？
中铁路洞庭湖大桥桥址区就处于大断裂带上，桥墩位处土质松软，高程（沿铅垂线方向到绝对基面的距离）24—26米间为粉质粘土层，高程1—24米之间为淤泥质粉质粘土层，高程负3米以下依次为强风化板岩、弱风化板岩、破碎板岩、弱风化板岩、微风化板岩。岩层受挤压作用破碎呈网状，完整性差，角砾夹泥层分布不均匀。
桥墩的根基不稳，且桥墩钻孔施工也容易发生漏浆、塌孔、斜钻等状况。
“噩梦三”：涌水事故控制不住，所有一切都白搭
对施工安全危害最大的是涌水事故，如果涌水发生，并得不到控制，不仅意味着数以亿计的费用付之东流，损失最有利的桥位，而且还将对环境和工程进度造成难以想象的重大影响。施工过程中必须及时钻渣取样，实时掌握土层变化，形成钻孔记录表，并与地质资料进行核对。当钻进过程中孔内出现漏浆时，就加大泥浆比重，停止钻进，待漏浆处理好后方可继续钻进。
（二）究竟，桥墩是怎么架进水底的？
「了不起的中国制造」栏目《中国高铁那么牛 多亏了这头架桥“巨兽”》文章，曾经介绍了“架桥巨兽”——铁路架桥机是怎么将梁片架到桥墩上的，好奇网友问，桥墩是怎么架进淤泥里的？这就涉及到一个专业术语——围堰。
“围堰”为何物？
围堰是指在水利工程建设中，为建造永久性水利设施，修建的临时性围护结构。它能够防止水和土进入建筑物的修建位置，以便在围堰内排水，开挖基坑，修筑建筑物。除作为正式建筑物的一部分外，围堰一般在用完后拆除。
围堰定位不精准，桥墩就会塌！
围堰的第一步先得找好位置，如果围堰的定位误差如果超出允许的范围，就会对桥梁的建造造成比较严重的后果。如果是古代石拱桥的话，墩移动几厘米就可能引起垮塌。
所以，围堰首先需要精准定位，围堰锚碇系统形成以后，需要多次精确调整围堰的平面位置和垂直度围堰垂直度满足不大于1/50，平面位置偏差小于15厘米。
“护壁”钢护桶下放，北斗卫星派上了用场
钢护桶下水
完成定位后，就要完成钢护桶的拖曳和下放工作。“钢护筒”又是什么？说白了，它就是护壁——在进行人工挖孔桩的过程中，由于土质不稳定，施工钢筋混凝土护壁存在较大难度，所以采用钢质的护壁对孔桩进行保护，其实就是根据孔桩的大小用铁皮箍成的一个圆形的两头都是空的桶。
这个“桶”在工厂加工之后，用拖船水运到桥墩的位置，然后完成钢护筒的对接并安装导向架，再进行焊接和下放。
围堰的拖放要选择天气良好，风速不大，浪高比较小的有利条件，这样可以减少颠簸方便施工。在整个过程中，拖船和围堰各处控制点安装卫星定位装置并组网，中国现在的拖放系统结合北斗卫星定位已经可以把实时的距离移动减少到厘米级。经过实地测量，所有墩位的误差都低于10厘米。
清基和抄垫+混凝土浇筑，淤泥里打造“平地”
用“桶”围起来之后，还要进行清基和抄垫，清除围堰内的浮泥或者岩面残留物，浇筑混凝土。
由于围堰是在水中的，围堰的外形和重量将决定围堰水下部分的轮廓和截面积，进而决定其水中的动力特性。经过优化设计可以减小围堰在流水中受到的冲击方便施工。那么如何清除围堰内浮泥或岩面残留物呢？施工单位采用移动式吸泥机进行吸泥处理，使基底与封底混凝土之间不得产生有害夹层。
封底混凝土强度达到设计要求前，钢围堰不得受到冲击、干扰和承受额外荷载，以免影响混凝土强度增长，确保混凝土的强度、整体性和水密性。
（三）重载铁路桥+航运大通道，洞庭湖大桥的“双重身份”
洞庭湖大桥可不止一座桥那么简单，它是蒙华铁路的重点控制性工程，而蒙华铁路是在建的中国最大规模运煤专线，北起内蒙古浩勒报吉、南至江西吉安，全长1814.5公里，跨越七省，规划设计输送能力为2亿吨/年，是“北煤南运”新的国家战略运输通道。
作为运煤专线，洞庭湖大桥的承载轴重是普通铁路的1.2倍，普通铁路承载轴重是25吨，重载铁路一般是27吨，而洞庭湖大桥则必须能承载30吨。轴重虽然大，同时中国重载列车的特点是也比较快，这意味列车与桥的动力相互作用会加剧，轴重产生的载荷组合将远远大于30吨。
此外，洞庭湖大桥主桥位于国内最为繁忙的城陵矶港口，每天有700余艘船只往来穿行，而且桥址处于锚地，船只停放密集，要想大桥不会对当地繁忙的航运造成太多影响，就要求大桥的梁高满足通航要求。
洞庭湖大桥桥墩施工中
桁架式主梁维修费用高，且易诱发脱轨事故
斜拉桥桥的主梁有桁架式和钢箱式两种，桁架指的是由直杆组成的平面或空间结构，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。桁架式主梁具有材料强度能充分应用，减少材料耗量和结构自重，适合大跨度建筑等优点。
不过，采用桁架式主梁的桥梁变形不容易控制，而且桥的耐久度也不够好，相对来说容易坏，维修费用比较高。像洞庭湖大桥这样的运煤大通道，如果采用桁架式主梁，不仅会造成保养和维护费用偏高的问题，还会因为桁架式主梁的桥梁变形不容易控制，易诱发列车脱轨事故。
钢箱式主梁梁高影响通航
钢箱式主梁的抗扭刚度大，整体刚度也比较大，稳定性、耐久度，可维护性都优于桁架梁，缺点就是梁高比较高——梁高指的是梁底到梁顶的距离，就是梁截面的高度。
由于梁高比较高这就会影响航运的通航能力。而且由于钢箱式主梁自重大，跨径短——跨径两个桥墩中心间的距离，采用钢箱式主梁的斜拉桥跨径很难超过800米。这就使钢箱式主梁不适合大跨度桥梁。
钢箱钢桁叠合主梁——斜拉桥世界首次应用
两种主梁都不满足需求，所以国内施工团队探索尝试，将钢箱式主梁和桁架式主梁结合起来，在斜拉桥首次采用钢箱钢桁叠合主梁形式，在世界上首次实现于斜拉桥上采用先架设、合龙钢箱梁，然后安装合龙钢桁梁的施工方案。
钢箱钢桁叠合主梁兼具了两者的优点，既能满足载重铁路的技术指标，又不影响通航。不过，既然是首次使用，在主梁施工和架设上也必须采取相配套的新方法。
施工单位采用先箱后桁的施工法，这种施工方法架设工序多，对桥梁构件制造和安装的精度要求非常高。在钢箱梁制造和安装的过程中，误差要求控制在2mm以内，否则就会影响到之后钢桁梁的顺利安装。而且在整个主梁安装和架设过程中，要完成92个节间的钢桁梁、约1.5万颗高强螺栓与钢箱梁上的节点板相连，不能出现丝毫差池。
三个斜拉桥塔——三角形最稳定
重载铁路桥对稳定性有非常高的要求，因而施工单位采用三个斜拉桥塔。斜拉桥一般有一个塔或者两个塔。这些桥塔的作用都是承受载荷，并提供一定的横向刚度帮助桥梁抗风。洞庭湖大桥的三斜拉桥塔方案有不仅助于减小桥梁跨中的弯矩——弯矩可以理解为抗扭曲能力，使桥梁不容易发生变形，提升了稳定性，还有助于尽可能提高桥面的竖向承载能力。
洞庭湖大桥北跨合龙现场
洞庭湖特大桥视频
