编者按:
经过5年的开工建设,苏通大桥已全面开通。
在这里,创造了许多奇迹,在中国乃至世界桥梁史上书写了新的一页。
在这里,留下了成千上万建设者们的聪明才智,也留下了他们无数的感人故事。
在这里,苏州和南通、苏州租苏北更近了,“长三角”更大了。
本报今起推出“关注苏通大桥”系列报道,将重点展示苏通大桥的建设、创新成就和建设者的感人事迹,并从经济、社会和人文等不同角度,关注苏,遁大桥建设、开通的纵深影响。
300.4米的“人”字形大桥主塔,上指苍穹,下连江底。
577米的斜拉索,构成了大桥酷似两把“伞”的外廓,坚实而美观。
1088米主跨,实现了中国桥梁技术的跨越,更书写了世界桥梁史浓墨重彩的一笔。
苏通大桥,在创新中诞生。
创新,苏通大桥创造了许多世界第一。原交通部总工程师凤懋润感慨地说:“苏通大桥是我国从桥梁大国向技术强国迈进的一个标志性工程。”苏通大桥创造了最深基础、最高桥塔、最长拉索、最大主跨四项世界纪录。
创新,苏通大桥已有18项科研成果达到国际先进水平,实现了我国建桥技术水平和自主创新能力的新跨越,大大提升了我国桥梁技术的国际竞争力。
直径1.4米的钢管桩被江水拦腰折断——创举:在水下127米“立脚”
2003年7月,苏通大桥开始架设桩基础施工平台,当12根长60米、直径1.4米的平台钢管桩打入江中时,江面狂风大作,潮涌浪动,只听到“咔嚓”声响,9根钢管被拦腰折断。工程师们“会诊”后判定:在30多米深的水中,钢管桩长度大,很容易在强水流的冲击下产生振荡,发生倒塌,看来必须使用更粗大的钢管。然而,直径1.4米的钢管桩已是现有工程使用的极限,用再大的钢管,怎么打入?国内外的桥梁建筑都没有相关记载。
挑战,“正因为没有人做过,所以我们做出来才更有意义。”苏通大桥项目部总工程师张鸿这样说。
建设者们夜以继日地科学论证,最终将目光聚焦在了直径2.8米、2.5米的钻孔桩钢护筒上。如何将这些每根长60米、重达60吨的“大家伙”打入水下?苏通大桥基础需要在一块足球场大小的面积上打下131根钢护筒,每根护筒之间的距离也就两三米。如果垂直精度不够,护筒在土层碰撞,那桥梁的基础就会坍塌。
由于大桥建设区域的气象条件和水文条件相当差。一年中江面风力达6级以上的有179天,年平均降雨天数超过120天,雾天31天,还面临着台风和龙卷风的威胁。长江江底有些区域的土质覆盖层达200多米,即千百年来冲刷而积的软土层。要真正使桥基站稳“脚跟”,就必须突破软土层,在更加坚硬的岩层上找落点,终于,在水下127米处寻找到支撑触点。
创举,凝聚着智慧和勇气,苏通大桥的建设者们一次拿下了。护筒垂直精度达到了1/800,远远高于国家1/100的标准。
“通天塔”300.4米,比埃菲尔铁塔还要高,塔顶摆动偏差控制在7毫米内——精度:千枚硬币摞起来不倒
苏通大桥的桥塔共分成68个节段浇筑,高度300.4米,比巴黎埃菲尔铁塔还要高,堪称当今世界桥梁建筑史上的“珠穆朗玛峰”。南北双塔是支撑全桥的主要受力结构,桥梁产生的所有力量都要传递到塔身。斜拉桥的特有结构,决定了塔身建设的精度要求近乎苛刻。
在桥塔施工中层层向上叠加,从塔顶到底部的垂直误差不能超过10厘米。这就好比把10枚一元硬币摞起来很简单,但如果把100枚摞起来保持不倒的话,就需要超凡的技术了。苏通大桥的索塔,就相当于把1000枚硬币摞起来。
长江江面上的狂风,是建造大桥索塔的最大难点。按照气象学原理,地面高度每增加100米,风力就增加一级别,主塔高300米,江面如果风力6级,那么塔顶就是9级风。
风,威胁着人身安全,风,威胁着工程质量。大桥建设者在吸收国外先进技术的基础上,突破了原来国产爬模最多只能抵抗每秒30多米的风速,创造出能够抵抗每秒70米风速的液压爬模,而且创造了日均塔柱爬升1_5米的极限速度,一举刷新了同类工程的世界纪录。外国厂商为此专程飞抵大桥工地现场取经。
高高的索塔还怕阳光,阳光会导致塔身浇筑产生的“背日葵"现象:向阳面与背光面存在着温差,会使塔身产生4-5厘米的摆动。“背日葵”现象加上高塔在风中产生的震颤,踏顶端最大摆动幅度可达1米。这给施工带来了巨大的影响,塔身施工的垂直度要求为1/3000,轴线偏差不大于30毫米。也就是说,高塔的最大摆动偏差必须控制在一根筷子的粗细。
聪明的建设者们灵机一动,在塔身上安装了200多块光学棱镜,利用棱镜的反射原理,并根据观测数据计算出塔体的垂直度,通过数据来监控、修正和指导施工,把塔身的精度和质量时刻掌握在自己手中。最终,苏通大桥的“通天塔”塔顶摆动偏差控制在7毫米内,倾斜度误差为1/42000,以超过设计标准20倍的垂直精度,稳稳屹立到长江之上。
主跨长达1088米,“生命线”是关键——超越:272根斜拉索首次自己生产
在苏通大桥建造之前,世界上主跨最长的是日本的斜拉索桥,主跨是890米,而苏通大桥的主跨长达1088米,比日本的斜拉索桥主跨足足长了118米。这是江面上的千米跨越,更是完成了世界桥梁史上里程碑式的跨越。
1088米,看上去是一个简单的数字,“桥梁的跨径是世界桥梁发展的重要主题”,凤懋润表示,因为跨径的长,短是衡量桥梁技术的一项非常重要的指标。主跨间的钢箱梁完全靠斜拉索的拉力,这样的难度要求是相当高的。因此,要完成这样一个“高难度”,斜拉索是成败的关键。润扬大桥是完全由中国自己的队伍建设的,但有一个遗憾,索缆这一大桥的“生命线”的制造者依然是日本新日铁公司。高强镀锌钢丝这一市场一直是日本产品一统天下。可这种格局在苏通大桥的建设过程中被彻底打破。
苏通大桥的斜拉索全部由宝钢供货。江苏省交通厅厅长、苏通大桥建设现场总指挥游庆仲说:“当时,把机会给宝钢的原因有两个,第一,也是最重要的,重大工程作为最宝贵的国家战略性资源,应为国内企业的自主创新搭建舞台,提供机会;第二,重大工程不允许失败,宝钢的重视和自信以及开展的一系列攻关和成功实验,让指挥部有了底气。”而日本公司的代表则留下了一句话:“宝钢的产品如果能成功用到苏通大桥上,我们或许将永远失去中国特大型桥梁这个市场。”
宝钢技术人员经过紧锣密鼓的科技攻关,高强钢丝研发成功,宝钢自主创新能力提高的同时,一举打破了国外企业的长期垄断。在苏通大桥的272根斜拉索中,有56根的长度打破了世界纪录,其中最长的4根为577米。这些巨大的斜拉索要承担大桥近5万吨钢箱梁的重量,还要承受大桥因风雨、汽车行驶等产生的振动。斜拉索的寿命也由通常的30年扩大到50年。
大桥指挥部对民族企业创新能力的信心和培育,让宝钢实现了技术上的跨越,也由此进入了世界竞争的“舞台”。宝钢集团特钢二厂总经理张健说:“如果没有苏通大桥工程这个大舞台,我们的跨越可能还要等上十年甚至几十年。”
连续抛投109万立方米袋装砂石,建立河床永久冲刷防护——罕见:桥塔“底盘”有足球场大、50层实心楼高
苏通大桥桥位下面的河床土层抗冲刷能力较差,建成的群桩基础将很可能被水流剧烈冲刷,将对群桩的基础安全和基础质量构成极大威胁。主塔基础是否要进行永久冲刷防护?
冲刷实验表明,20年一遇的水文条件下冲刷深度达21米多,300年一遇的水文条件下冲刷深度可达27米多,而且最大冲刷有可能在一次大水作用下就能很快形成。长江激流的不断冲刷,威胁着钻孔桩的稳定,再直再稳的桥桩也难以在淘刷中站稳脚跟。要保证这样一座具备国际领先标准的大桥稳如泰山,大桥指挥部决定增加一个浩大的工程项目——河床冲刷防护,对主塔墩基础实施永久性防护。
设置大桥基础永久防护项目在中国尚属首次,如此庞大的永久性防护项目在国际上也极为罕见。经过日夜施工,连续向江中抛投了109万立方米袋装砂石,相当于建起一座面积为足球场大的50层实心大楼。两个主墩周边河床从此披上了顺江380米、横江280米的“铠甲”,高高的桥塔有了稳固的“底盘”。
如今,经历了连续两年的长江大汛,“铠甲”无损,河流如初。苏通大桥特有的冲刷防护工程,彻底避免了过去其他工程在出现冲刷严重问题后再做防护补救的现象。