苏通大桥挑战三大世界难题

苏通大桥挑战三大世界难题苏通大桥挑战三大世界难题 桥墩大如半个足球场桥墩大如半个足球场 中国桥梁 11 月 17 日至 20 日，在南京和常熟这两座闻名遐迩的千年古城里，一束束美丽的鲜花迎 来了 35 位世界级的中外著名桥梁专家。 这么多的专家集聚苏通大桥，正是为了共同会商苏通大桥将要挑战全球造桥史上的三大 世界级难题。这三大难题是：主桥群桩基础、超高大桥主塔、超长距离跨径。 世界级难题之一：半个足球场大的主桥墩如何 100 年坚如磐石 苏通大桥的建设条件在世界同类型桥梁中最为复杂。桥位区一年中有 179 天的风力在 6 级以上，还面临台风、季风和龙卷风的威胁；江面宽达 8146 米，水深 20 米至 30 米；常年 流速每秒 2 米以上，实测垂直平均流速每秒 386 米，点流速达到每秒 447 米；一日两 潮，潮差 2 米至 4 米；江底覆盖层厚达 300 米，且表层以淤泥和粉砂为主，较好的持力层 在负 80 米以下；江面通航密度高，平均日通过船只在 2300 多艘，高峰时达到 5000 艘。 主桥基础，是苏通大桥建设的三大世界级难题之一。而位于长江主航道中央的主桥墩， 则是主桥基础中的基础，是主桥基础最为关键的地方。目前，虽然万里长江中已经建有 40 多座大桥，虽然世界上有 5 座大跨径的斜拉桥，但没有一座大桥的建设难度有如此之高， 有如此之大。在专家们的反复评审和论证中，以及围绕主桥基础施工所进行的索塔基础与 土体共同作用数值模拟计算、基础局部冲刷、冲刷防护试验、结构抗震性能研究和桩基承 载力测试研究等 8 项试验研究，最后苏通大桥的主桥墩将采用高桩承台群桩基础这一设计 方案。所谓高桩承台群桩基础，就是用 131 根直径 28 米、桩长 114 米的钻孔灌注桩打入 长江江底的地层深处，由这 131 根排成梅花型的钻孔灌注桩组成一个巨大的群桩基础；在 群桩基础的四周实施冲刷防护工程和永久性防护工程，目前已完成了 9 万多方砂袋的抛投 工作，使主桥墩有一个非常可靠的外部环境。而在群桩之上，则是一个哑铃形结构的主塔 承台，这个承台长 114 米，宽 48 米，桥墩有半个多足球场那么大，而且厚达 9 米，浇注的 混凝土达到了 54 万多立方米，钢筋总用量 6861 吨，使 131 根钻孔灌注桩形成了一个坚 实的、100 年都岿然不动、坚如磐石的大桥主桥墩基础。 这个主桥墩的基础，结构设计基准期为 100 年。它能抗遇 300 年一遇的洪水；100 年一 遇的台风、季风和龙卷风（也包括 12 级以上的大风） ；以及在重现期 950 年及 2450 年的地 震荷载作用下，其主要结构分别将处于正常使用极限状态和承载能力极限状态。苏通大桥 不论是主桥墩的基础、主塔承台的面积和抗风、抗撞、抗洪水等，在国内外都是独一无二 的。 世界级难题之二：306 米高塔误差如何不超过一万五千分之一 矗立云天的苏通大桥主塔，从长江江面上算起，高度达到了 306 米。它比目前国内最高 的润扬大桥桥塔高出了近 100 米，它比目前世界上最高的日本明石大桥的主塔高出了 28 米。 如此之高的巨塔，国内外没有现成的经验，再加上长江下游中特有的地理环境，使苏通大 桥的主塔，成了世界级的难题之一。 事实上，早在 10 年的准备期间，国内的造桥精英们就在精心谋划这座世界高塔了。苏通 大桥正式开工建设以后，在几十次的专家论证和这次世界级的中外桥梁专家的再次评审论 证中，明确确定了苏通大桥的主塔，其倾斜度不能超过一万五千分之一。就是说，306 米高 的巨塔，必须几乎一丝不差地笔直地挺立在世界的东方。不论是主塔的高度，还是主塔的 精度，在国内外都是史无前例。一系列的世界级难题也就扑面而来：精度、风力、气候、 温度、施工机械等难题，都必须一丝不苟地一个个地克服。 那么如何确保这一万五千分之一的精度呢？造桥精英们将采用水中施工平台，结合 GPS、RTK 技术和常规的测量手段，加强施工期间的监测，从而确保施工的精度要求。随 着主塔高度的不断增加，其抗风及静力稳定性问题越来越突出。主塔锚固区采用钢锚箱， 其与混凝土的共同作用受力机理尚无成熟理论可供参考，钢锚箱的局部受力和构造处理也 很复杂，国内无类似工程经验，对此，将充分借鉴国内外的成功经验，通过数值模拟分析 和实体模型试验进行验证，以确保结构合理、安全。 一万五千分之一的大桥主塔精度，这绝对不是一个简单的阿拉伯数字。尽管大桥的建设 者在具体的实践中还要不断地探索，不断地认识，但是我们完全有理由相信，凭着中华民 族的智慧和通过这些卓有成效的努力，苏通大桥的主塔，一定会按照描绘的蓝图巍峨屹立 在世界的东方。 世界级难题之三：1088 米的跨径和 580 米长的斜拉索如何成功越江 1088 米的跨径，如果在陆地，那是近在咫尺的事情；580 米长的斜拉索，如果是一根电 线，那是很容量架好的。但是，1088 米的跨径，是跨在波涛汹涌的长江中；580 米长的斜 拉索，是架在 306 米高的大桥主塔上。那是一种什么样的世界级难度，那是一种什么样的 感天动地的奇迹？目前世界上斜拉桥跨径最大（香港昂船州大桥计划主跨 1018 米，主塔计 划高 290 米，但现在还没有开工建设）的是日本 1999 年建造的多多罗大桥，它的跨径是 890 米，比苏通大桥的跨径足足少了 198 米；它的主塔高 2166 米，比苏通大桥的主塔足 足矮了 894 米；它的斜拉索的长度是 400 多米，比苏通大桥的斜拉索足足短了 150 多米。 1088 米的跨径和 580 米长的斜拉索成了世界之最！ 面对世界级的难题，专家们用科学和智慧一个一个地进行攻关：由于主跨已经超过了 1000 米，它的静力稳定性与非线性是斜拉桥必须关注的问题，这是国内外斜拉桥中所没有 的关键技术难题。为此，专家们在 1999 年开始进行工程可行性研究时，就安排了这方面的 研究，到目前为止已经开发完成了该项目的分析软件，另外还委托国外公司对该部分内容 进行重点验算和咨询。1088 米的斜拉桥悬空在离江面近 70 米高的高空（相当于 25 层大楼 的高度）抗风稳定性能的研究也是斜拉桥研究的关键技术之一，顾问和专家们根据国内已 经具有进行计算分析、试验的手段和能力，结合本桥特点，组织专题研究，考虑可能出现 的各种工况，选择合适的模型比尺，并委托国外公司进行咨询审查和同步试验研究，以确 保大桥的抗风安全。 苏通大桥的钢桥面钢箱梁总重达到 46010 吨，共分 139 个梁段，平均每个节段重 330 多 吨，最大节段重 410 吨，主跨单悬臂吊装长达 544 米，也是世界之最。因此，大桥钢桥面 铺装问题，是大桥建设的关键技术难题之一。为了解决这个世界难题，将结合苏通大桥桥 位区的环境条件，吸收国内外在钢桥面铺装方面的经验和教训，开发符合苏通大桥特点的 钢桥面铺装方案。同时，在进行抗风试验研究的基础上，保证大桥桥梁有足够的抗风安全 储备：采取设置临时墩和设置桥面阻尼器的方法降低长悬臂施工的难