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长江口上新飞越

时间:2020-07-02 08:38 来源:人民铁道网-人民铁道报 作者:唐克军

——沪苏通长江公铁大桥技术创新探秘
 
■本报记者 唐克军
 
  7月1日,备受关注的沪苏通铁路开通运营。作为国家“八纵八横”高速铁路主通道中的沿海大通道和京沪第二通道的重要组成部分,这条铁路不仅大大缩短了上海与南通及苏北地区的时空距离,而且凭借着一项超级桥梁工程,让世界公铁两用斜拉桥主跨迈入“千米级”时代,将中国铁路建设者跨越天堑的能力和信心提升到了新的高度。
 
  这座大桥,就是我国自主设计建造、世界上首座主跨为千米级的沪苏通长江公铁大桥。它的设计建造技术实现了5个“世界首创”,形成了65项专利、创造了14项新工法,在我国乃至世界铁路桥梁建设史上具有里程碑意义。
 
  扎根,巨型沉井平稳下沉
 
  沪苏通长江公铁大桥南起苏州市张家港市、北至南通市通州区,桥址处靠近长江入海口,江面宽6公里。大桥附近有十余个码头和港口,江面日通行船舶超过3万艘,航运十分繁忙,这就要求大桥的主跨必须超千米。
 
  据中国国家铁路集团有限公司副总工程师兼建设部主任、工程监督局局长王峰介绍,沪苏通长江公铁大桥全长11072米,主跨1092米,是世界上首座4线铁路、6车道公路、主跨超千米的公铁两用斜拉桥,能满足5万吨级集装箱船和10万吨级散货船通航要求。沪苏通铁路、通苏嘉甬铁路和锡通高速公路通过该桥跨越长江、贯通南北。
 
  “1092米的跨度,为大桥建设带来不少难题。要想跨得稳,就要立得住,主墩钢沉井是这一跨的关键。”大桥参建单位中国中铁大桥局集团副总经理、沪通长江大桥项目部经理罗兵告诉记者,大桥沉井基础长86.9米、宽58.7米、高约110米,平面面积相当于12个篮球场,高度相当于37层楼,这是目前世界上体积最大的水中沉井基础。
 
  依靠自主发明的助浮结构和充气增压系统,建设者首次实现1.5万吨重的钢沉井整体制造、整体出坞、整体浮运。通过封闭部分沉井井孔,并往封闭井孔充气,巨型钢沉井就像鱼有了鱼漂,不仅可以自浮,而且可以调节吃水深度以及浮运过程中的空间姿态。
 
  为了把钢沉井这个“巨无霸”准确无误地固定在设计点,建设者开创性地采用了“大直径锚桩混凝土重力锚”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,同时引入多向同步快速定位技术,大幅提升定位效率和精度,破解了千吨级水流力作用下钢沉井精确定位难题。
 
  屹立,擎天主塔高耸入云
 
  据罗兵介绍,索塔是斜拉桥的关键受力结构,斜拉桥跨度越大就要求索塔建筑高度越高。大桥主跨为1092米,主塔高度就随之攀升到330米,相当于110层高楼,为世界最高的公铁桥主塔。
 
  高耸入云的主塔给施工带来不少挑战。对于混凝土而言,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。在普通的工程环境中,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多米高空难以实现。
 
  为解决这些问题,中国铁道科学研究院集团有限公司、中铁大桥局集团等单位深入研究论证,反复调整混凝土配合比,最终形成了新型混凝土和超深水区水下混凝土“盾壳法”密实成桩技术,成功破解了超深水区水下混凝土施工易堵管的技术难题,表现出不俗的抗裂效果。
 
  同时,他们在大桥施工中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,一旦检测到曲线发生偏移,建设者可以立刻纠偏,确保主塔按照预定路线“长高”、不“跑偏”。
 
  延展,钢铁巨龙横跨长江
 
  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。
 
  主桥钢梁必须要有足够的刚度,这样才能满足大桥4线铁路、6线公路的荷载需求;同时钢梁还要具备一定的柔性,这样才能在突来的重压下,通过微变形来分散压力,在重物通过后恢复如常。
 
  在技术人员看来,桥梁的钢梁犹如一根巨型扁担,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”就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“扁担”。
 
  斜拉桥的拉索以主塔为中线依次向两边散开,成等腰三角形。通过与钢梁连接,拉索为钢梁提供一个强而有力的拉力,从而分担一部分钢梁承受的压力,同时避免由于跨度过大造成钢梁严重变形。
 
  为实现大桥超千米的主跨度,建设者为其量身定制了强度达500兆帕的高强度钢和2000兆帕的斜拉索,这两个材料的强度均为世界之最。
 
  未来,智能技术引领时尚
 
  据中铁大桥局集团沪通长江大桥项目部常务副经理查道宏介绍,大桥公路面将采用华为5G新型微站覆盖,引桥部分建设多座超高铁塔站点进行补充覆盖。
 
  大桥将满足用户高速上网、高清语音通话、VR/AR等5G应用需求,实现低时延、大连接等工业物联网应用。届时,大桥将成为真正的智能化桥梁。
 
  一桥飞架南北,天堑变通途。除了技术上的创新突破,沪苏通长江公铁大桥还将助推当地经济腾飞,为长江南北两岸带来巨大的交通便利。张家港市将彻底告别不通火车的历史,与南通之间往来将不再仅靠汽渡过江。

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标签:铁路 编辑: 孙玥