隔江相望的蘇州市張家港市和南通市終于結(jié)束了僅靠汽渡往來(lái)的歷史。


7月1日，由中國(guó)中鐵等設(shè)計(jì)、承建的世界上首座跨度超千米的公鐵兩用斜拉橋——主跨1092米的滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋通車運(yùn)營(yíng)，這也標(biāo)志著世界公鐵兩用斜拉橋主跨將邁入“千米級(jí)”時(shí)代。中國(guó)中鐵大橋局副總經(jīng)理、滬蘇通長(zhǎng)江大橋項(xiàng)目部經(jīng)理羅兵介紹，除了跨度大，滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋還創(chuàng)造了多項(xiàng)“世界之最”：主塔330米，相當(dāng)于110多層樓高;建設(shè)用鋼量達(dá)48萬(wàn)噸，相當(dāng)于12個(gè)“鳥(niǎo)巢”;混凝土用量達(dá)230萬(wàn)立方米，相當(dāng)于8個(gè)國(guó)家大劇院……


“滬蘇通大橋的設(shè)計(jì)建造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了五個(gè)‘世界首創(chuàng)’，在我國(guó)乃至世界鐵路橋梁建設(shè)史上具有里程碑意義。”國(guó)鐵集團(tuán)副總工程師兼建設(shè)部主任、工程監(jiān)督局局長(zhǎng)王峰表示，作為八縱八橫鐵路網(wǎng)中沿江高鐵的重要組成部分，大橋的建成將有利于推動(dòng)長(zhǎng)三角一體化發(fā)展，上海至南通的旅行時(shí)間大幅度縮短。


萬(wàn)噸鋼沉井讓千米跨度“跨得穩(wěn)”


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


滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋附近有十余個(gè)碼頭和港口，江面日通行船舶超過(guò)3萬(wàn)艘，航運(yùn)異常繁忙，航道部門要求這里的通航凈寬不能少于900米，這要求大橋的主跨必須超千米。


與此同時(shí)，大橋橋址河段位于感潮區(qū)內(nèi)，受潮流和徑流的疊加影響較大，大橋設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)縝密研究與詳細(xì)對(duì)比，選擇了施工難度大但質(zhì)量高的沉井方案。


要想“跨得穩(wěn)”，就要“立得住”，主墩鋼沉井是實(shí)現(xiàn)1092米跨度的關(guān)鍵所在。


顧名思義，鋼沉井就是橋墩的基礎(chǔ)，即將一座巨型鋼結(jié)構(gòu)沉入江底后，再將幾萬(wàn)立方米的混凝土澆灌入這個(gè)巨型鋼結(jié)構(gòu)的井壁。從空中俯瞰，其結(jié)構(gòu)就像一塊方形蜂窩煤。


在此之前，我國(guó)最大沉井施工出現(xiàn)在江陰長(zhǎng)江大橋北錨，但無(wú)論平面尺寸還是下沉深度，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滬蘇通長(zhǎng)江大橋主塔。


長(zhǎng)期以來(lái)，鋼沉井都是在工地現(xiàn)場(chǎng)焊接生產(chǎn)。滬蘇通長(zhǎng)江大橋首次將沉井改為工廠化生產(chǎn)。


建設(shè)者發(fā)明了助浮結(jié)構(gòu)和充氣增壓系統(tǒng)，通過(guò)封閉部分沉井井孔，并往封閉井孔充氣，讓巨型鋼沉井像魚(yú)有了“魚(yú)漂”，不僅可以自浮，還可以調(diào)節(jié)吃水深度以及浮運(yùn)過(guò)程中的空間姿態(tài)，由7艘拖輪“前拱后衛(wèi)”，從工廠的船塢護(hù)送到11公里外的大橋施工現(xiàn)場(chǎng)。


“比如29號(hào)墩鋼沉井，平面面積5100平方米，總高110.5米，是世界上最大的橋梁沉井基礎(chǔ)，其中鋼沉井部分高56米，浮運(yùn)總重達(dá)1.6萬(wàn)噸，要把這個(gè)‘龐然大物’精確地定位在設(shè)計(jì)的橋位上，確實(shí)大費(fèi)周折!”中鐵大橋局滬蘇通長(zhǎng)江大橋項(xiàng)目部總工程師李軍堂回憶，為了把鋼沉井這個(gè)“巨無(wú)霸”準(zhǔn)確無(wú)誤地固定在設(shè)計(jì)點(diǎn)，他們開(kāi)創(chuàng)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(dá)3.5米的鋼樁立在鋼沉井的上下游處，南北兩側(cè)再各拋下4個(gè)重約900噸的混凝土邊錨，有效將鋼索與鋼沉井連接，同時(shí)引入計(jì)算機(jī)控制的多向同步快速定位技術(shù)，通過(guò)智能化裝備，大幅提升定位的效率和精度，解決了千噸級(jí)水流力作用下鋼沉井精確定位難題。


實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)讓330米主塔不“跑偏”


索塔是斜拉橋的關(guān)鍵受力結(jié)構(gòu)，斜拉橋跨度越大要求索塔建筑高度越高。


滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋主塔高度為330米，相當(dāng)于110層高樓，為世界最高公鐵橋主塔。


高聳入云的主塔給施工帶來(lái)了不少難題。


對(duì)混凝土而言，強(qiáng)度越大，標(biāo)號(hào)越高，意味著黏度越大，就像很稠的粥，流動(dòng)性差，難以泵送至高空。在普通的工程環(huán)境，混凝土灑水養(yǎng)護(hù)、保溫、保濕相對(duì)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(shí)現(xiàn)。


為解決這些問(wèn)題，中鐵大橋局通過(guò)調(diào)整配合比，研究出了一種新型混凝土，一舉解決了泵送難、不抗裂等難題。


這種新型混凝土在保障質(zhì)量的同時(shí)，還具有高流態(tài)降黏等特性，澆筑初期能控制水化反應(yīng)，避免過(guò)度發(fā)熱，在降溫收縮時(shí)能自我激發(fā)膨脹，補(bǔ)償收縮，配合循環(huán)冷卻水管、全封閉防風(fēng)措施等，表現(xiàn)出不俗的抗裂效果。


同時(shí)，中鐵大橋局引進(jìn)超高混凝土主塔塔偏實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)。在塔梁同步施工時(shí)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)施工全過(guò)程橋塔變形進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，獲得橋塔變形時(shí)程曲線。一旦檢測(cè)到的曲線發(fā)生偏移，建設(shè)者們可以立刻進(jìn)行糾偏，確保主塔按照預(yù)定“路線”長(zhǎng)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，以主塔為中線依次向兩邊散開(kāi)。


考慮到經(jīng)濟(jì)性，大橋?yàn)闇K通鐵路、通蘇嘉城際鐵路、錫通高速公路的共用過(guò)江通道，上層設(shè)置為雙向六車道高速公路，時(shí)速100千米;下層設(shè)置為雙向四線鐵路，時(shí)速200千米(滬蘇通鐵路)、250千米(通蘇嘉甬鐵路)。


面對(duì)大跨、重載的需求，大橋的主體結(jié)構(gòu)材料——鋼梁和拉索必須異常堅(jiān)實(shí)。


李軍堂將橋梁的鋼梁比作一條巨型“扁擔(dān)”，兩個(gè)主塔橫梁猶如“挑夫”的肩膀，“挑夫”相隔越遠(yuǎn)，鋼梁承載就越重，“扁擔(dān)”越容易向下彎曲變形，因此必須有相當(dāng)強(qiáng)度的拉索才能拉住這根剛?cè)岵?jì)的“扁擔(dān)”。


項(xiàng)目上馬時(shí)，國(guó)內(nèi)沒(méi)有一家鋼廠能生產(chǎn)制造這種斜拉索的高強(qiáng)度盤(pán)條，全世界僅有日本新日鐵和韓國(guó)浦項(xiàng)制鐵有此技術(shù)。消息靈通的日本人很快找上門推銷。


“我們還是希望盡量用國(guó)產(chǎn)材料，因此組織國(guó)內(nèi)廠家多次研究，并聯(lián)合相關(guān)科研院所，啟動(dòng)了2000兆帕鋼絲的研發(fā)工作，經(jīng)過(guò)兩年多的努力，終于突破了國(guó)外企業(yè)的技術(shù)壟斷，生產(chǎn)出了直徑7毫米的‘最強(qiáng)’鋼絲。”李軍堂說(shuō)。


大橋共安裝了432根斜拉索，其中最長(zhǎng)的一根長(zhǎng)576米。由于鋼絲強(qiáng)度大，單根斜拉索最大許用索力達(dá)1300多噸，足以吊起600多輛小汽車。


主橋鋼梁也面臨新挑戰(zhàn)：必須有足夠的剛度，才能滿足荷載需求，同時(shí)還要具備一定的柔性，這樣才能在突來(lái)的重壓下，通過(guò)微變形分散壓力，在重物通過(guò)后恢復(fù)如常。


為實(shí)現(xiàn)大橋超千米的跨度，建設(shè)者們?yōu)槠?ldquo;量身定制”了強(qiáng)度達(dá)500兆帕的高強(qiáng)度鋼，這意味著每平方米鋼梁能承受的最大力為50000噸，相當(dāng)于25000臺(tái)轎車的重量，為世界先進(jìn)的高強(qiáng)度高性能橋梁鋼。


滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋公路面采用華為5G新型微站覆蓋，鐵路面采用中天新型5G泄漏電纜覆蓋，引橋部分采用南通鐵塔建設(shè)多座超高鐵塔站點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充覆蓋。


王峰介紹，大橋?qū)M足用戶高速上網(wǎng)、高清語(yǔ)音通話、VR/AR等5G應(yīng)用，同時(shí)可升級(jí)SA網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)低時(shí)延、大連接等工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，通過(guò)集成各種高新技術(shù)，大橋?qū)⒆兊酶勇斆髦腔邸? 來(lái)源： 科技日?qǐng)?bào) 陳 瑜 矯 陽(yáng))