图片说明:苏通大桥的建设代表着世界建桥技术的最高水平。
“跨径最大、基础最深、索塔最高、拉索最长。”一谈到苏通大桥的四项“世界之最”,77岁南通人刘奶奶在经历了连续几年的媒体“轰炸式”报道之后,都能说出个一二三四来,而这四个世界纪录是在什么情况下诞生的、他们的背后蕴藏了多少中国人的智慧却是很少人知道,苏通大桥现场副总指挥丁峰在苏通大桥开通前,接受的东方网记者的专访,为你讲述一个别样的苏通大桥。
1088米主跨:首度跨越千米极限是被逼出来的
在苏通大桥开通之前,日本的多多罗斜拉索大桥凭借主跨890米的长度及其相配套的建桥设备等技术,称霸了近10年的世界斜拉桥地位,而斜拉桥在我国的发展仅有30年,此前已建成桥梁的最大跨径为648米,一下子要建个长度几乎翻倍的斜拉桥,南通大桥面临着前所未有的挑战。丁峰坦言,之所以要跨越被桥梁专家公认为是极限的千米距离,实在是被逼出来的。
“我们即便有建设跨越千米的能力,也不会为了超越谁而这么做,一切都是按照实际情况来做的。”丁峰向东方网记者介绍,当初大桥的设计方案有三个,除了1000米的斜拉桥外,还有1500米和2000米的悬索桥两个方案,之所以放弃悬索桥,是因为宽达6公里的江面。“悬索桥是需要两个大铆钉要把桥拉起来,若江面不宽,则可以将铆钉打在两岸,但这里的江面过宽,只能打在江底岩石下,可这里的泥沙厚达270米,最后只能放弃悬索桥。”
一年中江面风力6级以上的有179天,年平均降雨天数超过120天,雾天31天,江面宽6公里,每天两潮相差最大4米,河流最大流速2.8米/秒、基岩埋藏深达270米……“太多复杂的建设条件逼着我们创造世界第一,我们也不惧怕。”对于斜拉桥跨越千米的难度,丁峰这样比喻,“刘翔跨栏,快个零点几秒都很难,建桥也如此”。
在主跨的建设中,最困难的便是主跨合龙的精度,一旦大桥桥面拼接不好,大桥的寿命和安全性就会大打折扣。为了保证桥面在无应力状态下合拢和保证大桥的建设进度,苏通大桥的建设者们开创了一种全新的方法,即在主塔横梁上面安装了8台900吨级的千斤顶,将总重量达5万多吨的两侧钢桥面向两侧顶推,让最后一块钢箱梁顺利合拢。2007年6月9日上午10点,苏通大桥完成了中跨合拢,当时就站在这最后一段合拢梁段的丁峰亲眼目睹了这一切,“担心了十多天的心终于从半空中落下,在承受了长达5年的工作压力,我当时的心情出奇的安静,只想好好睡一觉,可还是有些担心,不会像那12根钢管柱一样,一夜之间被水流撞断吧?”
120米塔基:131根钢管柱横截面积和足球场一样大
“打桩是建桥的基础之基础,可苏通大桥的桩很特殊。”丁峰介绍,此处由于位于上海入海口附近,泥沙堆积厚度极深,勘测队在河床270米以下才发现岩石层,“要想把桩打到这里,是完全不可能的,我们只能把桩打到124米下的粗砂层中,利用桩筒与砂粒间的磨擦来稳定。”
按照常规,为了放置设备和在江面施工,一个临时的基础平台在2003年7月19日开始建设。到当月31日,12根长60米、直径为1.4米的平台钢管桩被打入江中并连为一体。可是一夜之间,由于当天大潮,风浪翻滚,12根钢管桩竟被湍急的河水冲断,“我建了那么多年桥,还是第一次碰到那么粗的钢管被冲断,可见此地水文条件的复杂。”
“1.4米的临时桩打不下去,怎么办?历史上又是没有记载,我们只有创造历史。”丁峰和众工程师们开了多次会议讨论方案,“一次,项目部总工程师张鸿提出了一个方案,让大家眼前一亮。”苏通大桥的建设者们决定,直接把直径2.8米的钻孔桩钢护筒打入大桥底基,并作为永久支撑结构存在。
为了确保精度,苏通大桥项目部经理刘先鹏还发明了一个桩基础引导装置,即在桩上套一个可以收缩的环形限制圈,来把护筒控制在一个很小的范围内。就这样,在一块足球场大小的面积(长114米、宽48米)基础上,打下了131根钢筒,最深基础达120米深。“此外,还要加上被披在塔基上的防冲刷防护系统,其体积相当于一个足球场被垒起50层楼高。”
300.4米桥塔:比埃菲尔铁塔还要高出200米
地面高度每增加100米,风力就增加一级,这个最初级的气象学原理却成为建塔的最大困难。“斜拉桥的最大特点就是桥塔要支撑起全桥,这就像撑起雨伞的铁杆一样。因此,桥塔的稳定性和精确度十分关键。”丁峰说:“我们把一段段桥塔向上叠加的工作,比作把一千枚硬币摞起来。”
除了风,阳光也成为“敌人”。由于阳光的照射会使混凝土浇筑的塔身产生“背日葵”现象,即向阳面与背光面存在温差,导致4-5厘米的摆动。为了克服温度带来的影响,国际通常的做法是将施工放在夜间进行,而苏通大桥的速度又不允许只在晚上作业,一种新的方法又诞生了!
顶峰介绍,除了在高达310米的塔吊上安装了风速测量仪,大桥建设者们还在塔身安装了200多块光学棱镜,用测量地形的仪器,可以精确计算出桥塔的倾斜数据,“就像老百姓盖房子挂铅锤一样”。目前,这项技术正在申请专利,在国际上处于领先水平。
577米拉索:寿命增一倍,首次中国制造
“建设一座世界上跨越长度最大的桥,除了设计、建设水平的大幅度提高,我们的相配套硬件设施也要大跨越,这就是我们选择由中国制造的铁索的原因。”丁峰介绍,当初大桥的拉索项目招标时,宝钢和日本的一家企业是最大竞争对手,后者更是已经制作出了如此高强度的钢索,而我国此前其他的大桥也都用了该企业的产品。
“宝钢当时已经研制出了制造技术,但未能大批量生产。为了扶持民族产业竟而带动其提高,苏通大桥最终选择了宝钢。”丁峰说:“第一批拉索的质量非常好,可等到大批量生产后,产品的合格率仅为40-50%,那时是我压力最大的时候。桥塔在一天天变高,可拉索却迟迟不到,我们中途甚至想过再改用日本企业的产品,可最后还是又信任了一次宝钢,给出了一个月的最后通牒。”
“那时候我隔三差五地往宝钢跑,终于,不到一个月的时间,合格率在95%以上的拉索可以大批量生产”丁峰回忆说。2007年6月8日,苏通大桥世界272根斜拉索安装到位,靠桥塔最远的斜拉索长577米,直径16厘米,由313根高强度镀锌钢丝组成,自重达59吨,成为世界上最长的斜拉索。丁峰还向东方网记者透露了一个小细节,此前与宝钢竞争日本企业老总得知此消息后发呆好长时间,而目前正在美国修建的奥克兰海湾二桥就已经在使用着宝钢生产的拉索。