中國橋梁建造技術(shù)驚艷世界

毛慧敏

從1949年到2019年，70年風(fēng)雨滄桑，70年山河巨變，只在彈指一揮間。中國的發(fā)展速度讓世界為之驚嘆。同時，中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展使得基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)屢創(chuàng)奇跡。中國公路、鐵路建設(shè)四通八達(dá)，中國高鐵更是成為走向世界的“中國名片”;8小時拆橋，9小時通路，“中國速度”舉世矚目。即使是“爾來四萬八千歲，不與秦塞通人煙”、“黃鶴之飛尚不得過，猿猱欲渡愁攀援”的崎嶇坎坷之地，也不必再“以手撫膺坐長嘆”、“側(cè)身西望長咨嗟”了。一項(xiàng)又一項(xiàng)中國基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)項(xiàng)目令世界為之感嘆和震驚，中國也因此在全球攢下了“基建狂魔”的名號。

橋梁，幾乎是各項(xiàng)交通基礎(chǔ)建設(shè)中的控制性工程。沒有橋梁，就沒有四通八達(dá)的交通網(wǎng)，更談不上高速的現(xiàn)代城市建設(shè)。據(jù)不完全統(tǒng)計，中國目前已經(jīng)建設(shè)了超過75萬座橋梁，全長超過4.26萬千米。一大批優(yōu)秀的工程作品在不斷刷新著橋梁建設(shè)的世界紀(jì)錄，而中國的橋梁工程師們，正在思考如何征服更大的跨度，建造出更為堅固耐久的大橋。這也實(shí)實(shí)在在地證明了，橋梁工程是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域中的排頭兵與佼佼者。

筑夢伶仃洋

700多年前，南宋著名愛國詩人文天祥兵敗被俘經(jīng)過珠江口岸的伶仃洋時，留下了千古名句：“惶恐灘頭說惶恐，零丁洋里嘆零丁?！北藭r情景，讓人不禁心生悲涼。卻不曾想，如今伶仃洋上，已是一橋飛架東西、連通三地，讓惶恐灘頭不惶恐”了。這座大橋就是港珠澳大橋，它的前身就是原規(guī)劃中的伶仃洋大橋，于2003年正式被港珠澳大橋項(xiàng)目所取代。2009年國務(wù)院批準(zhǔn)建設(shè)港珠澳大橋，并于當(dāng)年12月15日正式開工。

2017年7月7日實(shí)現(xiàn)主體工程全線貫通，并于2018年10月24日上午9時正式開通運(yùn)營。

港珠澳大橋東接香港特別行政區(qū)，西接珠海和澳門特別行政區(qū)，是國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃中珠江三角洲地區(qū)環(huán)線的組成部分和跨越伶仃洋海域的關(guān)鍵性工程，是連接珠江東西兩岸的公路運(yùn)輸新通道。港珠澳大橋由3座通航橋、1條海底隧道、4座人工島及連接橋隧、非通航孔連續(xù)梁式橋和港珠澳三地陸路聯(lián)絡(luò)線組成，總長約55千米。

從嚴(yán)格意義上來講，港珠澳大橋并不是一座橋，而是一個橋梁與隧道的組合體。整個工程在海中全長35千米，其中有29千米是橋，6千米則是海底沉管隧道。在橋梁與隧道之間，通過珠江口伶仃洋南北兩側(cè)的2個離岸人工島進(jìn)行連接，而港珠澳大橋的難度也正來源于此。

要在海底修筑沉管隧道，意味著要在“不可視”的深海中完成大量施工作業(yè)，施工難度前所未有。港珠澳大橋沉管隧道地基為淤泥和淤泥質(zhì)黏土，厚度約為30～40米，承載能力極低。沉降是沉管隧道安全的巨大威脅。對此，研究團(tuán)隊計算出其沉降規(guī)律，建立起了符合使用條件的計算公式，為解決不均勻沉降問題提出了明晰的解決方案。為克服深海施工困難，保證施工質(zhì)量，科研團(tuán)隊使用自主研發(fā)制造的施工設(shè)備——“深水碎石整平船”——鋪設(shè)基礎(chǔ)墊并實(shí)現(xiàn)自動化控制，使基槽鋪設(shè)能有效適應(yīng)波浪、水流及回淤，讓管節(jié)沉放對接后可得到平順的支撐。

“Ω 止水帶”是沉管隧道止水的最后一道防線。這一產(chǎn)品以往都是依賴國外進(jìn)口。科研團(tuán)隊經(jīng)過3年時間的反復(fù)試驗(yàn)，嘗試了上千種配方后，成功研制出具備中國特色的高強(qiáng)耐老化性能、耐酸堿腐蝕性能的“Ω止水帶”。港珠澳大橋位于環(huán)太平洋地震帶，意味著深海隧道將可能面臨地震災(zāi)害的威脅。科研團(tuán)隊開發(fā)了世界上最大的“多功能振動臺”，可模擬工程場地地震，以對沉管隧道遭遇不同地震時的狀態(tài)進(jìn)行檢測，為港珠澳大橋的抗震設(shè)計做出了重要的指導(dǎo)?？蒲袌F(tuán)隊將創(chuàng)新性思維與國內(nèi)外沉管隧道施工經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，克服了重重困難，保證了隧道的順利施工。

敲定沉管隧道方案后，橋梁和隧道的連接需要在海中找到一個島作為“中轉(zhuǎn)站”。然而，施工海域沒有任何可用的現(xiàn)成島嶼，意味著只有自己造島這一條路。如果依賴傳統(tǒng)的填海造島，會因海床環(huán)境限制而無法實(shí)施，但建島的計劃工期只有一年。在如此緊迫的時間條件下，承包單位提出了“鋼圓筒圍護(hù)”快速成島方案——使用120組大鋼圓筒打入海床，圍出島的形狀，然后在中間填出一座人工島。為保證鋼圓筒打入海床后有足夠的穩(wěn)定性，研究團(tuán)隊采用了外海厚軟基橋隧轉(zhuǎn)換人工島設(shè)計與施工關(guān)鍵技術(shù)：研制擠密砂樁大型施工設(shè)備，加固人工島。

此外，高韌薄層瀝青罩面技術(shù)、水下結(jié)構(gòu)止水、交通工程系統(tǒng)集成等技術(shù)的應(yīng)用，也使得港珠澳大橋成為名副其實(shí)的“超級工程”。考慮到項(xiàng)目所在區(qū)域自然保護(hù)區(qū)種類多，生態(tài)環(huán)境敏感，特別是大橋穿越珠江口中華白海豚國家級自然保護(hù)區(qū)，所以在4-8月白海豚繁殖高峰期保護(hù)區(qū)內(nèi)項(xiàng)目不得進(jìn)行施工。為做好該區(qū)域在工程建設(shè)期的白海豚保護(hù)，建設(shè)者在施工過程中做了很多的保護(hù)措施，同時在國家科技支撐項(xiàng)目中對白海豚也做了專門的研究。整個工程建設(shè)期間實(shí)現(xiàn)了海洋環(huán)境“零污染”和白海豚“零傷亡”，充分展現(xiàn)了人與自然真正的和諧相處。一個又一個技術(shù)創(chuàng)新，讓港珠澳大橋創(chuàng)造奇跡無數(shù)。

誠如習(xí)近平總書記所說，港珠澳大橋作為國家工程，體現(xiàn)了一個國家開山辟路、逢水建橋的奮斗精神，體現(xiàn)了我國的綜合國力、自主創(chuàng)新能力，體現(xiàn)了我國勇創(chuàng)世界一流的民族志氣。實(shí)際上，港珠澳大橋的意義早已不只是大橋本身，它是我國由橋梁大國向橋梁強(qiáng)國邁進(jìn)的里程碑，為“中國制造”走出國門樹立了一個成功典范，并展示了非凡的“中國氣度”，讓世界更加了解中國，讓中國屹立于世界民族之林。

中國書寫世界橋梁史的新篇章

建國70年以來，“中國橋梁”開啟了從“建成學(xué)會”到“奮發(fā)追趕”再到“超越引領(lǐng)”的奔跑模式，進(jìn)入到全球市場經(jīng)濟(jì)的主戰(zhàn)場。中國的橋梁建設(shè)以令世人驚嘆的規(guī)模和速度發(fā)展，取得了巨大的成就。如今，在祖國的江、河、湖以及高速公路上，各種不同類型、不同跨徑的橋梁，千姿百態(tài)、異彩紛呈，彰顯了我國交通，特別是橋梁建設(shè)的輝煌成就。

素有“萬里長江第一橋”美譽(yù)的武漢長江大橋于1955年9月1日動工興建，并于1957年10月15日通車運(yùn)營。它是中華人民共和國成立后在“天塹”長江上修建的第一座大橋，也是古往今來長江上的第一座大橋，是我國第一座復(fù)線鐵路、公路兩用橋梁。武漢長江大橋所采用的是當(dāng)時最先進(jìn)的施工工藝：管柱鉆孔法。所謂管柱鉆孔法是指將空心管柱打入河床巖面，并于巖面上鉆孔，在孔內(nèi)灌注混凝土，使其牢牢插結(jié)在巖石內(nèi)，然后在上面修筑橋墩等結(jié)構(gòu)物。因?yàn)槭褂昧诉@一先進(jìn)技術(shù)，武漢長江大橋原計劃4年零1個月完工，實(shí)際工程僅用2年零1個月。該橋建成之后，成為連接我國南北的大動脈，對促進(jìn)南北經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了重要的作用。

1956年，武漢長江大橋還在建設(shè)之中，國家又作出了在南京建設(shè)長江大橋、貫通京滬鐵路線的決定。南京長江大橋是長江上第一座由中國自行設(shè)計和建造的雙層式鐵路、公路兩用橋梁。南京長江大橋的成功建設(shè)，以及中國在建橋過程中發(fā)展出的低合金橋梁鋼和深水基礎(chǔ)工程等技術(shù)，在中國橋梁史和世界橋梁史上都具有重要意義，是中國橋梁建設(shè)的又一里程碑。

于1995年建成的九江長江大橋，是繼武漢、南京長江大橋之后我國建橋史上新的里程碑。九江長江大橋首創(chuàng)“雙壁鋼圍堰大直徑鉆孔基礎(chǔ)施工法”，并首次將“觸變泥漿套”和“空氣幕”施工工藝用于下沉深度達(dá)50米的正橋和引橋沉井基礎(chǔ)工程中，反映了20世紀(jì)70-80年代我國建橋事業(yè)的發(fā)展和科技水平的提高。

2014年，鏈接蘇州與南通的滬通長江大橋開工。滬通長江大橋是滬通鐵路全線的控制性工程，全長11072米。為滿足長江航道遠(yuǎn)期12.5米深水航道向上延伸、橋梁通航孔凈寬等通航、水流及河勢要求，大橋采用了主跨1092米的鋼桁梁斜拉橋結(jié)構(gòu)，為世界上最大跨徑的公鐵兩用斜拉橋，也是世界上首座超過千米跨度的公鐵兩用橋梁。大橋還采用了主跨336米的剛性梁柔性拱橋結(jié)構(gòu)，合攏精度控制在毫米級，從而成為世界橋梁史上的又一個里程碑。

在建的鎮(zhèn)江（五峰山）長江大橋于2015年開工，它位于泰州長江大橋和潤揚(yáng)長江大橋之間，是連鎮(zhèn)鐵路和京滬高速公路南延的關(guān)鍵控制性工程。大橋全長6409米，其中主跨為1092米，采用單跨懸吊鋼桁梁懸索結(jié)構(gòu)。它是我國第1座公鐵兩用懸索橋，也是首座高速、重載公鐵兩用懸索橋，是長江江蘇段的第3座公鐵兩用大橋。建成后，它將是世界上荷載和設(shè)計速度第一的鐵路懸索橋，超過目前世界最大跨度公鐵兩用懸索橋——日本瀨戶大橋中的南備贊橋。

除上述大橋之外，創(chuàng)下一個又一個新紀(jì)錄的橋梁不勝枚舉。2000年建成的蕪湖長江大橋采用了大跨度連續(xù)鋼桁梁斜拉橋式，首開中國公鐵兩用斜拉橋之先河，并且在建橋中首創(chuàng)采用了低塔斜拉公鐵橋，交出了我國橋梁界乃至建筑界的第一份質(zhì)量宣言;2006年建成的青藏鐵路拉薩河大橋是世界海拔最高的大橋，在高原地區(qū)采取連續(xù)性鋼管混凝土拱組合體系，在世界上都是獨(dú)一無二的;2014年建成的鸚鵡洲長江大橋是國內(nèi)首次創(chuàng)新采用鋼混結(jié)合梁作為大跨度懸索橋的加勁梁，建成時是世界跨度最大的三塔四跨懸索橋;楊泗港長江大橋（在建）總長約4.32千米，是武漢第一座雙層公路橋，即上下兩層都走汽車，共12條汽車道，兩側(cè)設(shè)置觀光步行道，其采取一跨跨越長江的方案，跨度長達(dá)1700米，是世界上工程規(guī)模最大的雙層懸索橋，其懸索橋跨度在國內(nèi)排名第一、世界排名第二。

中國不僅僅在國內(nèi)的橋梁建設(shè)中取得傲人的成績，同時也幫助其他國家建造橋梁，用先進(jìn)的造橋技術(shù)造福世界人民。于2015年開工的孟加拉國帕德瑪大橋是中國企業(yè)在海外承接的最大單體橋梁工程。帕德瑪大橋主橋全長6150米，為雙層鋼桁混凝土結(jié)合梁。當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)復(fù)雜，橋梁基礎(chǔ)部分采用斜樁施工。由于大橋的設(shè)計模式跟國內(nèi)不同，監(jiān)理單位的要求也更加嚴(yán)苛，中國承建方在與其磨合過程中，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)、溝通、應(yīng)變等能力的提升，令全球同業(yè)者認(rèn)可了中國橋梁建設(shè)的能力，甚至將中國標(biāo)準(zhǔn)采納到新的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)國際標(biāo)準(zhǔn)中。

中國橋梁建設(shè)的成就和技術(shù)的進(jìn)步，是廣大橋梁科技工作者的才華、智慧和汗水的結(jié)晶，是我國綜合國力增強(qiáng)和改革開放的成果，標(biāo)志著我國橋梁建設(shè)技術(shù)總體上進(jìn)入了國際先進(jìn)水平。“中國橋梁”見證了國人生活方式的蝶變，更成為中華人民共和國成立70周年自主創(chuàng)新時代強(qiáng)音的生動寫照。這是一個美好的時代，我們已經(jīng)站在了前人的肩膀上仰望星空，但若要把更多的夢想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，仍需要我們一步一步腳踏實(shí)地地去傳承、去創(chuàng)造。