新中國成立以來，尤其是改革開放以來，各類長江大橋如雨后春筍般涌現(xiàn)。近日，江蘇省東南部的長江澄通河段又多了一條“銀龍”，它就是7月1日正式運營的滬蘇通長江公鐵大橋。白天，川流不息的車輛和飛馳而過的高鐵讓白藍相間的橋身顯得格外靈動；夜晚，不同色彩的燈光閃爍，在兩岸間架起一道絢爛彩虹。
作為世界上首座跨度超千米的公鐵兩用斜拉橋，滬蘇通長江公鐵大橋連接南岸張家港和北岸南通市，包括一條高速公路、兩條鐵路在內(nèi)的三大交通動脈途經(jīng)大橋，有力推動了長三角城市群的互聯(lián)互通。
尤為引人注目的是，這座主跨1092米，主塔近110層樓高，深水沉井基礎相當于12個籃球場大小的超級工程完全由中國人自主設計建造，“自主創(chuàng)新”貫穿始終。建設過程中運用了眾多新材料、新工藝和新裝備，形成了65項專利，創(chuàng)下多個世界紀錄，彰顯了中國工程建造的硬實力。
新材料 筑造大橋堅實身軀
鋼與混凝土是滬蘇通長江公鐵大橋的主要材料，構成了橋的筋骨和肌肉。滬蘇通長江公鐵大橋身軀龐大，對鋼和混凝土的使用量也驚人：全橋用鋼量48萬噸，相當于12個“鳥巢”的用量；混凝土用量達230萬立方米，可以建8個國家大劇院。
對于建設方來說，這不是真正的難點。難的是如何提升材料性能，讓大橋既靈活柔韌又堅固耐用。
滬蘇通長江公鐵大橋的橋型是斜拉橋，主要承重構件是鋼桁梁和斜拉索。設計之初，為滿足10萬噸貨輪通航的凈寬要求，大橋跨度最終定為1092米，這個數(shù)值是精確計算得出的。要實現(xiàn)這樣大的跨徑，鋼桁梁的鋼材強度必須達到500兆帕級。這意味著，每平方米的鋼梁最大要能承受約25000臺轎車的重量。這樣大的承重力，普通的鋼材已經(jīng)無法達到，建造方只能將目光轉(zhuǎn)向新材料。
江蘇中鐵山橋重工有限公司是大橋的承建單位之一。為解決材料難題，公司專門成立了科研團隊。該公司技術部負責人陳方能介紹，團隊經(jīng)過多次攻關測試，最終確定了Q500橋梁鋼新型材料。這種材料強度高、韌性好、可焊性強，應用于橋梁建設，在國內(nèi)尚屬首次。
如果說鋼桁梁讓大橋有了主心骨，那斜拉索就為大橋裝上了騰飛的翅膀。這些平行排列在橋身兩側的銀索將大橋牢牢拽住，讓橋梁不會向下彎曲變形。
滬蘇通長江公鐵大橋上層為六車道高速公路，下層為四線鐵路，通車后單日車流數(shù)萬輛。為了能“拎起”這樣巨大的荷載，斜拉索的承重力要盡可能大，自身重量要盡可能小，以不給橋梁增加負擔。目前，大橋共使用了432根斜拉索，每根斜拉索由數(shù)百束直徑7毫米的鋼絲組成。別看它們?nèi)绱死w細，但臂力驚人，每根可以吊起2臺轎車的重量，說它是“系千鈞于一發(fā)”都毫不過分。
“這樣高強度的鋼絲我們從未生產(chǎn)過，充滿挑戰(zhàn)性?！贝髽蜾摻z制造方的總工程師劉禮華介紹，之前，這種技術只有國外才有，但經(jīng)過2年多的努力，建設人員終于突破了國外企業(yè)的技術壟斷，不僅生產(chǎn)出了我們自己的鋼絲，還實現(xiàn)了多項自主創(chuàng)新工藝。比如纜索的涂層采用了鍍鋅鋁稀土，使其更加耐腐蝕；全球首創(chuàng)智能索技術，在纜索內(nèi)部放置光纖，24小時監(jiān)測纜索受力。
除了新型鋼材料，大橋的超高主塔上還首次應用了最新研發(fā)的高性能混凝土。
要對這座建成時世界最高的公鐵橋主塔進行混凝土澆筑，建造人員面臨傳統(tǒng)混凝土泵送難、不抗裂的兩大挑戰(zhàn)。經(jīng)過數(shù)百次試驗，技術人員通過采用黏度改性材料及抗裂劑等材料，提出了適用于不同塔高的C60自密實高性能混凝土配合比。這種混凝土在降溫收縮時能自我激發(fā)膨脹，補償收縮，再配合循環(huán)冷卻水管、全封閉防風措施等，可以達到良好抗裂效果。同時它還具備了高流態(tài)降粘的特性，能夠順利通過泵送管道到達300多米高空。
新工藝 確保沉井精準定位
有了先進的新材料，建橋的能工巧匠們在施工工藝上也做出突破和創(chuàng)新。
大橋能不能站得穩(wěn)，關鍵在基礎打得牢不牢。滬蘇通長江公鐵大橋附近江面航運繁忙，再加上橋址所處位置受潮流和徑流的疊加影響較大，設計團隊最終選擇了整體性好、承載能力強的沉井基礎方案。
滬蘇通長江公鐵大橋的沉井基礎長86.9米，寬58.7米，高約110米，是目前世界上體積最大的水中沉井基礎。要將這些大家伙打入江底，絕非易事。
滬蘇通長江公鐵大橋指揮部綜合部部長魏林表示，由于沉井尺寸巨大，在著床及下沉過程中，沉井周邊的粉土、粉砂、細砂易受沖刷，會對沉井著床的精度和安全產(chǎn)生影響，對已著床的沉井穩(wěn)定性也會形成嚴重威脅。為保證沉井順利施工，在沉井施工前，施工人員采用預拋填處理的施工工法對墩位河床進行了預防護，確保了沉井的平穩(wěn)著床。
同時，由于大橋主塔墩鋼沉井尺寸大，墩位處水流速度大，流向頻繁變化，導致該沉井所要承受的錨泊力遠超長江上以往所建橋梁沉井所受的錨泊力，常規(guī)的錨碇系統(tǒng)已無法完成沉井的著床、定位。
怎么辦？還得靠創(chuàng)新。
建設者們開創(chuàng)性地采用了“大直徑鋼樁+混凝土重力錨”錨碇系統(tǒng)。“該方案的實施，準確掌握了水流、潮汐變化情況下鋼沉井定位過程中的四角高差、垂直度和平面扭角等幾何姿態(tài)，實現(xiàn)了鋼沉井下沉過程中的快速動態(tài)微調(diào)及注水著床時的精確定位，使鋼沉井結構安全順利著床?！蔽毫纸榻B。
值得一提的是，與以往大橋施工現(xiàn)場相比，滬蘇通長江公鐵大橋的沉井施工過程更努力地貫徹了綠色環(huán)保理念。
承建方優(yōu)化了施工作業(yè)和工藝工法，首次將沉井由工地現(xiàn)場焊接生產(chǎn)改為工廠化生產(chǎn)，盡量避免泥漿流入長江、污染水質(zhì)。
據(jù)統(tǒng)計，在滬蘇通長江公鐵大橋的建設過程中，鐵路各參建單位創(chuàng)造的新工法多達14項。除了萬噸巨型沉井精準定位施工技術，1800噸鋼梁架設成套裝備技術也屬于國內(nèi)首創(chuàng)、國際一流。
滬蘇通長江公鐵大橋的鋼梁結構在架設過程中，首次采用了兩節(jié)間大節(jié)段鋼桁梁整體制造，運輸、架設新工藝，先整體節(jié)段拼裝、后運到橋址架設，并采用了智能化技術手段來保證每道工序的精準度。
中鐵大橋局滬蘇通長江公鐵大橋項目部經(jīng)理羅兵表示：“傳統(tǒng)的鋼梁是采用了單桿件制造和拼裝的方式，單桿件重量基本上不超過100噸，我們采用整節(jié)段拼裝之后起重重量達到了1700多噸。為了實現(xiàn)這種整節(jié)段的吊裝，我們專門研發(fā)了起重能力1800噸的架梁吊機，大大加快了建造速度，同時降低了現(xiàn)場風險，保證了質(zhì)量?！?/span>
新裝備 實現(xiàn)交通智能運營
作為一座新時代的中國橋梁，滬蘇通長江公鐵大橋從設計、建設再到運營，都閃耀著現(xiàn)代化科技的光芒。
通車后，大橋成為滬蘇通鐵路、通蘇嘉甬鐵路的過江通道，列車設計時速達到200公里/小時。為保障高鐵的移動通信需求，運營后，滬蘇通長江公鐵大橋通過“微站+漏纜技術”實現(xiàn)了5G信號全覆蓋，成為全國首座使用5G泄漏電纜實現(xiàn)信號覆蓋的高鐵大橋。
5G泄漏電纜主要是用于大橋鐵路面共5.837公里的主跨段。所謂泄漏電纜，是在同軸電纜上以一定間隔開鑿槽孔。這樣，電磁波在泄漏電纜中縱向傳輸?shù)耐瑫r也可以通過槽孔向外界輻射電磁波，而外界的電磁場也能通過槽孔進入泄漏電纜內(nèi)部并傳送到接收端，從而實現(xiàn)了無線電波的向外傳播和向內(nèi)接收。
南通電信無線網(wǎng)絡維護中心主任王志軍介紹，以前，這項技術一般運用于無線傳播受限的隧道、地鐵等封閉場景，這次將漏纜技術用于鐵路橋這樣的開放式場景屬于國內(nèi)首次。
首次，就意味著會有新的挑戰(zhàn)。大橋5G漏纜技術的提供方——中天科技通信產(chǎn)業(yè)集團總裁沈一春介紹，高鐵車體損耗大，且大橋橋面空曠，沒有隧道信號反射加強效應，再加上要同時兼容2/3/4/5G全頻段覆蓋，使得漏纜的系統(tǒng)損耗、頻率兼容性能都要達到更高要求。
為此，技術人員在實驗室中做了詳細的前期分析，采用漸變分頻技術，對傳統(tǒng)漏纜的覆蓋強度進行了優(yōu)化，并擴展了它的覆蓋頻段，研發(fā)出新型5G漏纜，使整體信號能夠在鐵路上均勻覆蓋，在高鐵駛過大橋的這段時間內(nèi)，乘客不管想高速上網(wǎng)還是進行高清語音通話，都沒有問題。
為了保障通信的暢通，大橋的引橋部分還建設了多座超高鐵塔站點進行5G網(wǎng)絡補充覆蓋。
王志軍介紹：“我們利用橋塔、路燈桿、機房等大橋自有資源，將5G設備固定在箱體中，融入大橋本身，確保設備安全穩(wěn)定。在5G基站選擇上，我們使用的是體積更小、更輕便的新型微站?！痹谕瑯拥木嚯x內(nèi)，基站體積越小，安裝的數(shù)量就可以越多，覆蓋就越廣，速度也越快。王志軍說，在此次大橋建設中，新型微站做到了每150米設置一處，確保了5G容量。
