“基建狂魔”又來了，這座“千米級”大橋建造技術令世界驚歎！

　　科技日報記者 陳瑜 矯陽

　　相距寬達6公裏的江麵，隔江相望的蘇州市張家港市和南通市結束了僅(jin) 靠汽渡往來的曆史。

　　7月1日，由中國中鐵等設計、承建的世界上首座跨度超千米的公鐵兩(liang) 用斜拉橋——主跨1092米的滬蘇通長江公鐵大橋通車運營，這也標誌著世界公鐵兩(liang) 用斜拉橋主跨將邁入“千米級”時代。

　　中國中鐵大橋局副總經理、滬蘇通長江大橋項目部經理羅兵介紹，除了跨度大，滬蘇通長江公鐵大橋還創造了多項“世界之最”：主塔330米，相當於(yu) 110多層樓高；建設用鋼量達48萬(wan) 噸，相當於(yu) 12個(ge) “鳥巢”；混凝土用量達230萬(wan) 立方米，相當於(yu) 8個(ge) 國家大劇院……

　　“滬蘇通大橋的設計建造技術實現了五個(ge) ‘世界首創’，在我國乃至世界鐵路橋梁建設史上具有裏程碑意義(yi) 。”國鐵集團副總工程師兼建設部主任、工程監督局局長王峰表示，作為(wei) 八縱八橫鐵路網中沿江高鐵的重要組成部分，大橋的建成將有利於(yu) 推動長三角一體(ti) 化發展，上海至南通的旅行時間由原來3.5小時壓縮至最短1小時6分鍾。

　　萬(wan) 噸鋼沉井讓千米跨度“跨得穩”

　　滬蘇通長江公鐵大橋開建之前，世界上已建成同類型橋梁中，最大跨度僅(jin) 有630米。

　　滬蘇通長江公鐵大橋附近有十餘(yu) 個(ge) 碼頭和港口，江麵日通行船舶超過3萬(wan) 膄，航運異常繁忙，航道部門要求這裏的通航淨寬不能少於(yu) 900米，這要求大橋的主跨必須超千米。

　　與(yu) 此同時，大橋橋址河段位於(yu) 感潮區內(nei) ，受潮流和徑流的疊加影響較大，大橋設計團隊經過縝密研究與(yu) 詳細對比，選擇了施工難度大但質量高的沉井方案。

　　要想“跨得穩”，就要“立得住”，主墩鋼沉井是實現1092米的跨度關(guan) 鍵所在。

　　顧名思義(yi) ，鋼沉井就是橋墩的基礎，即將一座巨型鋼結構沉入江底後，再將幾萬(wan) 立方米的混凝土澆灌入這個(ge) 巨型鋼結構的井壁。從(cong) 空中俯瞰，其結構就像一塊方形蜂窩煤。

　　在此之前，我國最大沉井施工出現在江陰長江大橋北錨，但無論平麵尺寸還是下沉深度，都遠遠小於(yu) 滬蘇通長江大橋主塔。

　　長期以來，鋼沉井都在是在工地現場焊接生產(chan) 。滬蘇通長江大橋首次將沉井改為(wei) 工廠化生產(chan) 。

　　建設者發明了助浮結構和充氣增壓係統，通過封閉部分沉井井孔，並往封閉井孔充氣，讓巨型鋼沉井像魚有了“魚漂”，不僅(jin) 可以自浮，還可以調節吃水深度以及浮運過程中的空間姿態，由7艘拖輪“前拱後衛”，從(cong) 工廠的船塢護送到11公裏外的大橋施工現場。

　　“比如29號墩鋼沉井，平麵麵積5100平方米，總高110.5米，是世界上最大的橋梁沉井基礎，其中鋼沉井部分高56米，浮運總重達1.6萬(wan) 噸，要把這個(ge) ‘龐然大物’精確地定位在設計的橋位上，確實大費周折！”中鐵大橋局滬蘇通長江大橋項目部總工程師李軍(jun) 堂回憶。

　　為(wei) 了把鋼沉井這個(ge) “巨無霸”準確無誤地固定在設計點，開創性地采用了“大直徑錨樁加混凝土重力錨”方案：將8根直徑達3.5米的鋼樁立在鋼沉井的上下遊處，南北兩(liang) 側(ce) 再各拋下4個(ge) 重約900噸的混凝土邊錨，有效將鋼索與(yu) 鋼沉井連接，同時引入計算機控製的多向同步快速定位技術，通過智能化裝備，大幅提升定位的效率和精度，解決(jue) 了千噸級水流力作用下鋼沉井精確定位難題。

　　實時監測技術讓330米主塔不“跑偏”

　　索塔是斜拉橋的關(guan) 鍵受力結構，斜拉橋跨度越大要求索塔建築高度越高。

　　滬蘇通長江公鐵大橋主塔高度為(wei) 330米，相當於(yu) 110層高樓，為(wei) 世界最高公鐵橋主塔。

　　高聳入雲(yun) 的主塔給施工帶來了不少難題。

　　對混凝土而言，強度越大，標號越高，意味著粘度越大，就像很稠的粥，流動性差，難以泵送至高空；在普通的工程環境，混凝土灑水養(yang) 護、保溫、保濕相對容易，混凝土抗裂容易得到保證，但這些在300多米的高空中難以實現。

　　為(wei) 解決(jue) 這些問題，中鐵大橋局通過調整配合比，研究出了一種新型混凝土，一舉(ju) 解決(jue) 了泵送難、不抗裂等難題。

　　這種新型混凝土在保障質量的同時，還具有高流態降粘等特性，澆築初期能控製水化反應，避免過度發燒，在降溫收縮時能自我激發膨脹，補償(chang) 收縮，配合循環冷卻水管、全封閉防風措施等，表現出不俗的抗裂效果。

　　同時，中鐵大橋局引進超高混凝土主塔塔偏實時監測技術。在塔梁同步施工時，係統可實現對施工全過程橋塔變形進行實時測量，獲得橋塔變形時程曲線。一旦檢測到的曲線發生偏移，建設者們(men) 可以立刻進行糾偏，確保主塔按照預定“路線”長高而不“跑偏”。

　　單根斜拉索可吊起600多輛小汽車

　　行走在滬蘇通大橋，映入眼簾的斜拉橋拉索猶如一把扇子，以主塔為(wei) 中線依次向兩(liang) 邊散開。

　　考慮到經濟性，大橋為(wei) 滬蘇通鐵路、通蘇嘉城際鐵路、錫通高速公路的共用過江通道，上層設置為(wei) 雙向六車道高速公路，時速100千米；下層設置為(wei) 雙向四線鐵路，時速200千米(滬蘇通鐵路)、250千米(通蘇嘉甬鐵路)。

　　麵對大跨、重載的需求，大橋的主體(ti) 結構材料——鋼梁和拉索必須異常堅實。

　　李軍(jun) 堂將橋梁的鋼梁比作一隻巨型“扁擔”，兩(liang) 個(ge) 主塔橫梁猶如“挑夫”的肩膀，“挑夫”相隔越遠，鋼梁承載就越重，“扁擔”越容易向下彎曲變形，因此必須有相當強度的拉索才能拉住這根剛柔並濟的“扁擔”。

　　項目上馬時，國內(nei) 沒有一家鋼廠能生產(chan) 製造這種斜拉索的高強度盤條，全世界僅(jin) 有日本新日鐵和韓國浦項製鐵有此技術。消息靈通的日本人很快找上門推銷。

　　“我們(men) 還是希望盡力用國產(chan) 材料，因此組織國內(nei) 廠家多次研究，並聯合相關(guan) 科研院所，啟動了2000兆帕鋼絲(si) 的研發工作，經過兩(liang) 年多的努力，終於(yu) 突破了國外企業(ye) 的技術壟斷，生產(chan) 出了直徑7毫米的‘最強’鋼絲(si) 。”李軍(jun) 堂說。

　　大橋共安裝了432根斜拉索，其中最長的一根長576米。由於(yu) 鋼絲(si) 強度大，單根斜拉索最大許用索力達1300多噸，足以吊起600多輛小汽車。

　　主橋鋼梁也麵臨(lin) 新挑戰：必須有足夠的剛度，才能滿足荷載需求，同時還要具備一定的柔性，這樣才能在突來的重壓下，通過微變形分散壓力，在重物通過後恢複如常。

　　為(wei) 實現大橋超千米的跨度，建設者們(men) 為(wei) 其“量身定製”了強度達500兆帕的高強度鋼，這意味著每平方米鋼梁能承受的最大力為(wei) 50000噸，相當於(yu) 25000台轎車的重量，為(wei) 世界先進的高強度高性能橋梁鋼。

　　滬蘇通長江公鐵大橋公路麵采用華為(wei) 5G新型微站覆蓋，鐵路麵采用中天新型5G泄漏電纜覆蓋，引橋部分采用南通鐵塔建設多座超高鐵塔站點進行補充覆蓋。

　　王峰介紹，大橋將滿足用戶高速上網、高清語音通話、VR/AR等5G應用，同時可升級SA網絡，實現低時延、大連接等工業(ye) 物聯網應用，通過集成各種高新技術，大橋將變得更加聰明智慧。

　　延伸閱讀

　　屢創世界紀錄，中國橋的步子越邁越大

　　隨著7月1日滬蘇通長江公鐵大橋的通車運營，世界公鐵兩(liang) 用斜拉橋主跨邁入“千米級”時代。

　　穿越62年的風雨回望，從(cong) 武漢長江大橋開始，一座座“中國橋”翻山越嶺，穿江過海。

　　1957年10月15日，武漢長江大橋正式建成通車，成為(wei) 新中國第一個(ge) 五年計劃的重要成就。一橋飛架南北，天塹變通途，武漢三鎮連成一體(ti) ，中國南北交通大動脈打通。

　　“我國鐵路沿線地質氣候環境複雜多變，水係發達，溝壑密布，橋梁建設難度大。”國鐵集團相關(guan) 負責人說，近年來，針對不同區域和環境，鐵路部門創新設計建造理念，建設了多座具有代表性的鐵路橋梁，創造了多個(ge) “世界之最”。

　　作為(wei) 世界設計荷載最大、列車設計速度最高、主纜直徑最大、基礎沉井平麵尺寸最大的鐵路橋梁，連雲(yun) 港至鎮江鐵路的五峰山長江大橋也是我國第一座公鐵兩(liang) 用懸索橋，世界第一座高速鐵路懸索橋。該橋已於(yu) 2019年12月合龍，預計年底前具備通車條件。

　　麗(li) 江至香格裏拉鐵路的金沙江大橋是我國首座高山峽穀區鐵路懸索橋，通過抗風性能研究及風洞模型試驗，抗震性能理論分析及全橋模型震動台試驗研究，采用了陡峻山區防護、大截麵嵌固式基礎施工、高山峽穀區主塔施工、主纜架設、鋼梁吊裝等技術，形成了高山峽穀區大跨鐵路懸索橋建造成套技術，已於(yu) 2020年6月完成首片鋼桁梁的架設。

　　福州至平潭鐵路的平潭海峽公鐵兩(liang) 用大橋穿越世界著名的三大風暴海域之一，海峽水文氣象條件極端惡劣、地質條件複雜。通過科研及實踐，我國形成跨海鐵路橋梁成套建造技術，計劃年內(nei) 開通運營。

　　大理至瑞麗(li) 鐵路怒江橋主拱跨徑490米，是世界第一大跨度的鐵路鋼桁拱橋，已於(yu) 2019年12月合龍。

　　拉薩至林芝鐵路藏木雅魯藏布江大橋主拱跨徑430米，是世界海拔最高、跨度最大的鐵路鋼管混凝土拱橋，已於(yu) 2020年6月實現合龍。

　　1957年建成通車的武漢長江大橋主跨隻有128米，如今，越來越多的橋選擇了“一跨過江”。

　　中鐵大橋院副總工程師肖海珠介紹，目前長江上已建在建的大橋超過140座，千米級一跨過江的橋梁以長江中上遊居多。“隨著通航需求越來越高，加上受水文條件、防洪治水工程以及岸線碼頭利用等多種複雜因素影響，一跨過江的橋越來越多。”

　　宜昌伍家崗長江大橋為(wei) 主跨1160米的一跨過江懸索橋。大橋所在區域為(wei) 長江中華鱘自然保護區緩衝(chong) 區，也是江豚、胭脂魚活動密集區。大橋不在水中建橋墩，使中華鱘洄遊不受影響，也保證了長江航道不斷航。

　　武漢楊泗港長江大橋1700米一跨過江是“逼出來的”。該橋總設計師、全國工程勘察設計大師、中鐵大橋院副總工程師徐恭義(yi) 解釋，楊泗港長江大橋與(yu) 鸚鵡洲長江大橋之間的江麵下，有一處長逾3公裏的潛壩，是治水工程。楊泗港長江大橋橋位緊鄰潛壩的一端，如果在江中設橋墩，會(hui) 改變水流方向和水沙比，影響治水工程。

　　大跨過江帶來了結構形式、工藝工法、材料等級等多項創新。徐恭義(yi) 總結，目前我國已建在建的橋梁中，從(cong) 橋型上看，不論是懸索橋、斜拉橋、拱橋，跨度都在增大，從(cong) 功能上看，公鐵兩(liang) 用橋、公路橋的跨度也在不斷被刷新和超越。跨度的飛躍，倚賴橋梁設計技術、材料、施工技術、製造能力的進步。“步子能否跨得更大，是一個(ge) 國家工程科學技術水平的綜合體(ti) 現。”

　　“鐵路部門堅持科技創新引領，研發了一大批橋梁建設的新材料、新結構、新設備、新工藝，創新應用裝配式、智能化技術，提高了工程質量和施工效率，提升了運維水平，最大限度降低了對自然環境的影響，較好地保護了生態環境，實現人與(yu) 自然和諧發展。”國鐵集團上述負責人總結。