“基建狂魔”又来了，这座“千米级”大桥建造技术令世界惊叹！
发布时间:2021-08-04 | 发布者： 东东工作室 | 浏览次数： 次◎ 科技日报记者 陈瑜 矫阳
相距宽达6公里的江面，隔江相望的苏州市张家港市和南通市结束了仅靠汽渡往来的历史。
7月1日，由中国中铁(5.140, 0.12, 2.39%)等设计、承建的世界上首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥——主跨1092米的沪苏通长江公铁大桥通车运营，这也标志着世界公铁两用斜拉桥主跨将迈入“千米级”时代。
中国中铁大桥局副总经理、沪苏通长江大桥项目部经理罗兵介绍，除了跨度大，沪苏通长江公铁大桥还创造了多项“世界之最” ：主塔330米，相当于110多层楼高；建设用钢量达48万吨，相当于12个“鸟巢”；混凝土用量达230万立方米，相当于8个国家大剧院……
此前的建设图
“沪苏通大桥的设计建造技术实现了五个‘世界首创’，在我国乃至世界铁路桥梁建设史上具有里程碑意义。” 国铁集团副总工程师兼建设部主任、工程监督局局长王峰表示，作为八纵八横铁路网中沿江高铁的重要组成部分，大桥的建成将有利于推动长三角一体化发展，上海至南通的旅行时间由原来3.5小时压缩至最短1小时6分钟。
沪苏通长江公铁大桥通车
万吨钢沉井让千米跨度“跨得稳”
沪苏通长江公铁大桥开建之前，世界上已建成同类型桥梁中，最大跨度仅有630米。
沪苏通长江公铁大桥附近有十余个码头和港口，江面日通行船舶超过3万膄，航运异常繁忙，航道部门要求这里的通航净宽不能少于900米，这要求大桥的主跨必须超千米。
与此同时，大桥桥址河段位于感潮区内，受潮流和径流的叠加影响较大，大桥设计团队经过缜密研究与详细对比，选择了施工难度大但质量高的沉井方案。
要想“跨得稳”，就要“立得住”，主墩钢沉井是实现1092米的跨度关键所在。
顾名思义，钢沉井就是桥墩的基础，即将一座巨型钢结构沉入江底后，再将几万立方米的混凝土浇灌入这个巨型钢结构的井壁。从空中俯瞰，其结构就像一块方形蜂窝煤。
此前建设中的照片
在此之前，我国最大沉井施工出现在江阴长江大桥北锚，但无论平面尺寸还是下沉深度，都远远小于沪苏通长江大桥主塔。
长期以来，钢沉井都在是在工地现场焊接生产。沪苏通长江大桥首次将沉井改为工厂化生产。
建设者发明了助浮结构和充气增压系统，通过封闭部分沉井井孔，并往封闭井孔充气，让巨型钢沉井像鱼有了“鱼漂”，不仅可以自浮，还可以调节吃水深度以及浮运过程中的空间姿态，由7艘拖轮“前拱后卫”，从工厂的船坞护送到11公里外的大桥施工现场。
“比如29号墩钢沉井，平面面积5100平方米，总高110.5米，是世界上最大的桥梁沉井基础，其中钢沉井部分高56米，浮运总重达1.6万吨，要把这个‘庞然大物’精确地定位在设计的桥位上，确实大费周折！”中铁大桥局沪苏通长江大桥项目部总工程师李军堂回忆。
为了把钢沉井这个“巨无霸”准确无误地固定在设计点，开创性地采用了“大直径锚桩加混凝土重力锚”方案：将8根直径达3.5米的钢桩立在钢沉井的上下游处，南北两侧再各抛下4个重约900吨的混凝土边锚，有效将钢索与钢沉井连接，同时引入计算机控制的多向同步快速定位技术，通过智能化装备，大幅提升定位的效率和精度，解决了千吨级水流力作用下钢沉井精确定位难题。
实时监测技术让330米主塔不“跑偏”
索塔是斜拉桥的关键受力结构，斜拉桥跨度越大要求索塔建筑高度越高。
沪苏通长江公铁大桥主塔高度为330米，相当于110层高楼，为世界最高公铁桥主塔。
高耸入云的主塔给施工带来了不少难题。
对混凝土而言，强度越大，标号越高，意味着粘度越大，就像很稠的粥，流动性差，难以泵送至高空；在普通的工程环境，混凝土洒水养护、保温、保湿相对容易，混凝土抗裂容易得到保证，但这些在300多米的高空中难以实现。
为解决这些问题，中铁大桥局通过调整配合比，研究出了一种新型混凝土，一举解决了泵送难、不抗裂等难题。
这种新型混凝土在保障质量的同时，还具有高流态降粘等特性，浇筑初期能控制水化反应，避免过度发烧，在降温收缩时能自我激发膨胀，补偿收缩，配合循环冷却水管、全封闭防风措施等，表现出不俗的抗裂效果。
同时，中铁大桥局引进超高混凝土主塔塔偏实时监测技术。在塔梁同步施工时，系统可实现对施工全过程桥塔变形进行实时测量，获得桥塔变形时程曲线。一旦检测到的曲线发生偏移，建设者们可以立刻进行纠偏，确保主塔按照预定“路线”长高而不“跑偏”。
单根斜拉索可吊起600多辆小汽车
行走在沪苏通大桥，映入眼帘的斜拉桥拉索犹如一把扇子，以主塔为中线依次向两边散开。
考虑到经济性，大桥为沪苏通铁路、通苏嘉城际铁路、锡通高速公路的共用过江通道，上层设置为双向六车道高速公路，时速100千米；下层设置为双向四线铁路，时速200千米(沪苏通铁路)、250千米(通苏嘉甬铁路)。
面对大跨、重载的需求，大桥的主体结构材料——钢梁和拉索必须异常坚实。
李军堂将桥梁的钢梁比作一只巨型“扁担”，两个主塔横梁犹如“挑夫”的肩膀，“挑夫”相隔越远，钢梁承载就越重，“扁担”越容易向下弯曲变形，因此必须有相当强度的拉索才能拉住这根刚柔并济的“扁担”。
项目上马时，国内没有一家钢厂能生产制造这种斜拉索的高强度盘条，全世界仅有日本新日铁和韩国浦项制铁有此技术。消息灵通的日本人很快找上门推销。
“我们还是希望尽力用国产材料，因此组织国内厂家多次研究，并联合相关科研院所，启动了2000兆帕钢丝的研发工作，经过两年多的努力，终于突破了国外企业的技术垄断，生产出了直径7毫米的‘最强’钢丝 。”李军堂说。
大桥共安装了432根斜拉索，其中最长的一根长576米。由于钢丝强度大，单根斜拉索最大许用索力达1300多吨，足以吊起600多辆小汽车。
主桥钢梁也面临新挑战：必须有足够的刚度，才能满足荷载需求，同时还要具备一定的柔性，这样才能在突来的重压下，通过微变形分散压力，在重物通过后恢复如常。
为实现大桥超千米的跨度，建设者们为其“量身定制”了强度达500兆帕的高强度钢，这意味着每平方米钢梁能承受的最大力为50000吨，相当于25000台轿车的重量，为世界先进的高强度高性能桥梁钢。
沪苏通长江公铁大桥公路面采用华为5G新型微站覆盖，铁路面采用中天新型5G泄漏电缆覆盖，引桥部分采用南通铁塔建设多座超高铁塔站点进行补充覆盖。
王峰介绍，大桥将满足用户高速上网、高清语音通话、VR/AR等5G应用，同时可升级SA网络，实现低时延、大连接等工业物联网应用，通过集成各种高新技术，大桥将变得更加聪明智慧。
屡创世界纪录，中国桥的步子越迈越大
随着7月1日沪苏通长江公铁大桥的通车运营，世界公铁两用斜拉桥主跨迈入“千米级”时代。
图为沪苏通大桥航拍图
穿越62年的风雨回望，从武汉长江大桥开始，一座座“中国桥”翻山越岭，穿江过海。
1957年10月15日，武汉长江大桥正式建成通车，成为新中国第一个五年计划的重要成就。一桥飞架南北，天堑变通途，武汉三镇连成一体，中国南北交通大动脉打通。