[共和国科技档案 60]从武汉长江大桥 到杭州湾跨海大桥
发布时间: 2009-09-30  |   作者:房琳琳
http://www.stdaily.com 2009年09月30日 来源: 科技日报 作者: 房琳琳

本报记者 房琳琳

 

 

  方秦汉

  陈新

  1957年10月15日中国第一座跨越长江的大桥——武汉长江大桥举行通车仪式

  1957年10月15日武汉长江大桥通车庆典上拥挤的人流

  1957年10月16日《人民日报》在头版以整版的篇幅报道武汉长江大桥建成通车

  夜色中的武汉长江大桥

  东海大桥

  杭州湾跨海大桥

  

   从水下作业到水上作业,从江面上建桥到大海中建桥,从依靠外国技术到跻身国际先列……三座桥,承载了无数建桥人的梦想,见证了新中国造桥史上的辉煌

  “要致富,先修路”。短短六个字的口号,已被实践证明了无数次。

  如果这条路遇到了江、遇到了海,还能继续修下去吗?能!

  新中国成立至今,无数架桥英雄披着科技的“战衣”,创造了一条又一条辉煌的“水上大路”,为的是,“一桥飞架南北,天堑变通途”。

  武汉长江大桥,新中国建桥史上的丰碑

  “在武汉,修建一座长江大桥!”孙中山先生在《治国方略》中就做出了规划,然而,限于当时国力薄弱,加之乱世未定,计划未能实施。

  新中国成立之初,在国家优先发展重工业的背景下,铁路运输的重要性凸现,建造大桥跨越长江天堑被提上了议事日程。百废待兴的新中国,将武汉长江大桥列入第一个五年计划,成为举世瞩目的重点工程。

  1950年初,中央人民政府指示铁道部着手筹备武汉长江大桥的建设,并成立“武汉大桥测量钻探队”,同年8月成立武汉大桥设计组,开始大桥的筹建工作。

  曾参与武汉长江大桥设计的中铁大桥勘测设计院有限公司著名桥梁专家、中国工程院院士方秦汉回忆说,当时是举全国之力修建武汉长江大桥,集中了当时最优秀的桥梁工程师和专家。

  为了修这座桥,周恩来总理亲自批准成立铁道部武汉大桥工程局,并召集政务院会议,通过《关于修建武汉长江大桥的决定》,亲定大桥建设蓝图,责成国家八部委调集全国力量,为长江大桥建设服务。

  在“集全国优秀人才,建长江第一大桥”的动员令下,各地优秀桥梁专家、技术人员汇聚武汉。他们有的来自茅以升先生的中国桥梁公司;有的来自南方的衡阳铁路局,有的来自东北的哈尔滨铁路局……1955年2月成立的武汉长江大桥技术顾问委员会,主任是著名桥梁专家茅以升,委员包括罗英、陶述曾、李国豪、刘恢先、钱龄希等。

  为了修好这座桥,铁道部还请前苏联桥梁专家西林等人组成一个20余人的专家组,提供技术指导,阵容不可谓不强大。

  武汉长江大桥的初步设计是采用桥梁建设界惯用的气压沉箱基础。这种技术工人得到深水作业,承受气压和水压的变化,在长江这样接近40米深的江底,每个工人一天只能工作2小时,而且容易得一种 “沉箱病”。

  前苏联专家西林提出了管柱钻孔基础的建议,就是将空心管柱打入河床岩面上,并在岩面上钻孔,在孔内灌注混凝土,使其牢牢插结在岩石内,然后再在上面修筑承台及墩身。这是一项完全创新的技术,改水下作业为水上作业。两国的技术人员紧密合作,经过一年多的试验研究建造了一座试验墩,获得成功,最终决定使用这种技术。

  因为使用了这一先进的施工方法,武汉长江大桥原计划4年零1个月完工,实际仅用2年零1个月。

  从大桥桥址选线开始到最后的建成期间,毛泽东主席多次亲临工地现场视察。1956年6月1日到4日,毛泽东先后3次畅游长江,之后写下了气势磅礴的“一桥飞架南北,天堑变通途”诗句。

  1957年9月6日傍晚,在武汉长江大桥竣工时,毛泽东在大桥局副局长杨在田等陪同下再次视察武汉长江大桥。视察之时,毛泽东问杨在田:“有苏联专家在这里可以修这样的桥,现在如果没有苏联专家可以修了吗?”当得到杨在田肯定的回答时,毛泽东高兴地说:“将来在长江上修二十座、三十座,黄河上修几十座,到处都能走。”可不是吗?紧接着修建的南京桥、九江桥、芜湖桥、武汉天兴洲桥以及在建的南京大胜关桥,都是举世瞩目的公铁两用桥和铁路桥,此外还有许多公路桥,在长江上已初步实现了“到处都能走的”格局。

  如今,这座承载了新中国大桥建设者光荣与梦想的大桥,仍然屹立在长江之上,50年多来,它经受了无数次洪水、大风的洗礼,更承受了多次船舶碰撞事故的考验。即便如此,给它做过全面“体检”的专家肯定地说,武汉长江大桥的主体结构,还能挺立100年!

  东海大桥,中国连接世界的海上桥梁

  每个时代都有自己的标志性建筑,它们往往是时代精神的外化物。如果说武汉长江大桥代表了新中国建桥史上的辉煌,那么东海大桥则昭示着中国人走向世界的决心。

  东海大桥,总长32.5公里。它是中国桥梁史上一座新的里程碑,更是上海连接洋山深水港、中国连接世界的海上桥梁。

  当今世界,最经济的货运方式还是水上运输。中国日益融入世界经济,迫切需要一个与其经济实力相匹配的国际级航运枢纽港。从更深层次看,海运的强弱已经成为国家强大与否的一大标志,如果我们没有一个国际级航运枢纽港,那么在国际分工与竞争中就会处于被动地位,动员资源的能力就会受到制约,经济发展的动力就会被削弱。

  为了直接服务于改革开放的大局,党中央、国务院制定了一项国家战略——建设洋山深水港。2002年6月26日,上海国际航运中心洋山深水港区建设正式开工,包括洋山港区、东海大桥、海港新城在内的三大项目先后投入施工。

  在国家战略的旗帜下,中国建筑行业的各路精英从天南地北向东海大桥工地集聚。设计施工方面,多次获得国家科技进步一等奖、国家优秀工程设计金奖的中铁大桥勘测设计院来了,在上海城市建设中屡建功勋的上海市政工程设计院来了,还有交通部第三航务工程勘察设计院也来了。一直是中国桥梁建设的骨干和龙头企业,曾修建武汉第一桥的中铁大桥局集团公司派遣一支精锐队伍承担了海上主桥的施工任务。曾经建设过澳门国际机场、巴基斯坦卡拉奇港等国内外大型项目的中国港湾建设集团加入了建设行列……每一支队伍都有一串长得数不过来的成绩单,但是每一个建设者几乎都异口同声:“参加东海大桥建设是一个机遇,也是一份荣誉。”

  实际上,新中国成立60年,尤其是改革开放以来,中国的桥梁设计师和建设者屡屡刷新世界桥梁史纪录。以被誉为中国桥梁设计殿堂的中铁大桥勘测设计院为例,设计建成的重庆朝天门长江大桥是世界跨度最大的中承式钢桁连续系杆拱桥;澳门回归五周年之际建成了世界上首座双主梁双层承载全预应力混凝土箱型梁斜拉桥——澳门西湾大桥。60年间设计过600余座不同类型的桥梁,然而就是没有一座真正建在外海之上的桥梁。

  “旱鸭子”下海谈何容易!一位建设者回忆说,大桥开工前,几名施工人员坐船踏看现场,就在他们从一条船跨入另一条船的当口,一个浪涌,差点掉进水里。风、浪、流、潮、雾、雨是东海的“常客”,在这样恶劣的条件下,修建822座桥墩,架起670片单跨60米—70米、每片重达1800吨—2000吨的箱梁,难度可想而知。

  用科学开路!建设者将难题一一拆分,打响了一场与大海斗智斗勇的“迂回战”。

  ——依靠天上卫星。在茫茫大海上,如果用常规的陆域测量方式测量打桩位置,别说不可能达到厘米级的精度,还极有可能因为桩位不准而影响大桥的合龙。一套度身定制的“海上GPS打桩定位系统”应运而生。设计施工人员在打桩船上安装了 GPS(卫星地理信息系统)仪器,让先进的科学仪器为打桩船探路,同时通过数字化手段修正船位,实现打桩船的精准定位。

  ——依靠转移作业。东海大桥计划建设周期只有三年半,受气候影响,实际每年可作业天数不过180天左右。怎么办?建设者自有高招:工程所需670片箱梁放到沈家湾岛预制,深水基础所需的8712根钢管桩,在岸上进行工厂化生产。这样就将海上难题转化成熟悉的陆地作业,施工人员只需在海上实施拼装;借鉴海上石油平台的经验,在东海上搭起固定施工平台,创造“海上陆地”,这样一来,原先陆地上驾轻就熟的造桥工艺在海上同样一一施展。

  ——依靠工艺创新。东海大桥全线采用国际、国内成熟的造桥工艺,但是建设者又根据海上的特殊情况,进行技术创新,满足大桥的建设要求。例如,首次采用低温蒸汽养护技术,使原先需要28天完成的预制构件养护在5天—6天内完成,既快又好。

  一座承载着国家战略的海上大桥,一条承载着无限希望的通衢大道。它必须经受得起历史的检验。早在设计论证之初,东海大桥就提出了“设计基准期100年”的建设目标。这意味着,正常养护条件下,东海大桥将保证安全使用100年。如果维护得好,大桥寿命可以更长。

  然而此前,我国的公路桥梁设计规范没有关于设计基准期规定,而且所有的桥梁规范均针对内河桥梁而制定。

  又是一次破冰之旅,又是一路创新之程!

  实现100年的目标,首先面临着防腐难题。受海洋性气候因素影响,外海桥梁结构被腐蚀、侵害的程度远大于内河桥梁。针对不同区位、不同材质的不同防腐标准一一出炉:混凝土中掺入特殊材料,增强防腐能力;钢管桩上加入锌块,利用牺牲阳极的阴极保护法防腐;斜拉桥主梁涂上重防腐涂层,内部采用除湿系统……实现100年的目标,就要以人为本,保证大桥安全通行。寒潮、冰冻、风力等情况,一一考虑周到。当风力大于9级时,大桥会采取相应安全措施。整个大桥还制定了一套完整的防撞措施,避免今后船只“误打误撞”。  

  星垂平野阔,月涌大江流。三年,东海大桥提前贯通。让所有人感到振奋的是,“桥梁结构采用100年基准期”被交通部列入最新版公路工程通用设计标准国家规范,成为今后我国桥梁建设的基本要求。

  杭州湾大桥,世界最长的跨海大桥

  钱塘江入海口,一座36公里长的大桥浮于海面,把世代相望的南北两岸连接起来,它就是世界上迄今为止最长的一座跨海大桥——杭州湾跨海大桥。

  如果在新中国成立之初,想建起这样一座跨海大桥,几乎是不可想象的事情。而今天,起自宁波慈溪,止于嘉兴海宁的这座桥,让“接轨长三角,融入大上海”的宏伟愿景,轰轰烈烈地实现了。

  2008年5月1日建成通车那天,中铁大桥勘测设计院著名桥梁专家、中国工程院院士陈新,在谈起杭州湾跨海大桥毫不吝啬赞美之辞:“这是一个伟大的工程!”

  为什么说杭州湾跨海大桥是个伟大的工程?陈新给出了三个理由:杭州湾跨海大桥规模在世界同类桥梁中排第一;杭州湾跨海大桥是世界上最典型的海湾大桥,由于海湾水文情况复杂、潮差大、潮流急、风浪大、冲刷深,它也是世界上工程难度最大的桥梁之一;杭州湾跨海大桥施工环境差,滩涂区长达10公里,作业远离岸线,又易受台风等天气条件影响。

  中铁四局杭州湾跨海大桥项目部的副经理李学民,是作为入海栈桥修建标段和主桥第一桩施工的负责人,他说,“海上超长栈桥施工及安全运营”是他多年建桥生涯中没有遇到过的“难题”。

  使用寿命需达5年的9.78公里栈桥,是南滩涂区施工唯一的通道,无论是规模还是1.68亿元的投资,都堪称世界栈桥之最。李学民多次召集技术人员研究方案,召开技术研讨会,进行无数次试验,对栈桥的总体结构设计和施工方案进行充分论证,在国内首次提出了“工作状态不坏,非工作状态可修,灾难状态不倒”的栈桥“三水准”设计标准。建成后的栈桥成功地抵御了“麦莎”、“卡努”为代表的17次强台风的侵袭,成为保障施工的生命线。

  这个技术难关的攻克,只是李学明所在标段遇到的七个世界性技术“难题”之一,其他六个分别是:海工耐久混凝土的研制和运用、浅层天然气安全预排、GPS全程运用、全过程数字化监控和管理、海洋环境条件下的墩台施工、海上长大钻孔桩施工。

  听起来艰涩异常的技术术语,是设计者建设者们用智慧与勇气换来的结晶。在整个杭州湾跨海大桥建设中13个标段中,尤其是26公里主桥的设计和施工过程中,建桥英雄们遇到问题、解决问题,一共进行了138个专题研究,积累了250余项技术创新成果。“这在浙江建筑史上是从来没有的。”时任浙江省交通厅副厅长的郑黎明在接受媒体采访时如是说。

  在美国从事桥梁设计、施工、管理的中国旅美工程学会专家同样为杭州湾跨海大桥感到自豪。他们从专业角度评价说,杭州湾跨海大桥是祖国人民创造的又一个傲人奇迹。

  对于跨海大桥的深远意义,郑黎明认为,“跨海大桥的建成使宁波舟山港、上海港、苏州港连为一个有机的整体,充分发挥了世界最大港口群的优势,对我国社会经济发展带来极大的影响和推动作用。”

  滚滚东逝水,浪花淘尽英雄。

  从水下作业到水上作业,从江面上建桥到大海中建桥,从依靠外国技术到跻身国际先列……浩浩一部新中国造桥史,区区几千字怎能说尽辉煌?

  让我们在下一个60年一起见证更多“伟大的中国桥”!

  链接

  武汉长江大桥

  武汉长江大桥位于武汉市汉阳龟山和武昌蛇山之间,全长1670.4米,正桥是铁路公路两用的双层钢结构桥梁,上层为公路桥,下层为双线铁路桥,是新中国成立后在“天堑”长江上修建的第一座大桥,也是古往今来,长江上的第一座大桥。

  大桥建成之后,将武汉三镇连为一体,极大的促进了武汉的发展。从全国的宏观角度来看,大桥的建成意义更是在于将京汉、京粤铁路连接起来,成为京广铁路,使得长江南北的铁路运输通畅起来。

  因武汉长江大桥的建成极大地改善了南北交通,提升了中国桥梁建设水平,同时,对全国人民正满怀豪情地通过自力更生,艰苦奋斗,开展建设新中国的高潮是一个很大的鼓舞,武汉长江大桥的图案入选1958年开始设计、1962年4月开始发行的第三套人民币,作为反映当时社会主义建设新成就的一个重要标志。

  东海大桥

  我国第一座真正意义上的跨海大桥——东海大桥,因为多项科技创新和长时间的运行检验,“东海大桥工程关键技术与应用”荣获2007年度国家科技进步一等奖。

  作为外海超长桥梁的“先行者”,东海大桥掌握了七大关键技术,总体达到国际先进水平,部分关键技术还达到国际领先水平。在全线贯通后,它不仅通过了实践的考核,而且忙着在长三角的“后辈”中“传道授艺”。东海大桥的部分科技成果,已在杭州湾跨海大桥、青岛海湾大桥等重大工程中得到了广泛应用。“后辈”们的主跨长度等技术表现甚至“青出于蓝而胜于蓝”。不过,用的关键技术可都源自东海大桥工程。

  截止到2008年8月,东海大桥工程已获得或申请国家专利24项,公开发表学术论文96篇。东海大桥总投资71.1亿元,总工期41个月,与国际上同类工程相比,节约投资60%以上,总工期减少50%以上。

  杭州湾跨海大桥

  根据国际经验,都市圈的形成,其经济融合的功能往往会使区域内各城市之间的产业分工、城市定位、区域规划都面临新一轮的洗牌。先例有巴黎、伦敦、纽约、东京、芝加哥等五个国际级大都市圈。

  长三角城市群已经被普遍解读为继五个国际级大都市圈后的“第六个国际级都市圈”。“长三角”都市圈有上海、南京、苏州、无锡等16座城市。这16座城市的土地面积约占全国2%,人口占全国10%,却创造了全国20%以上的财富,是我国改革开放最具活力、经济最发达的地区。

  2008年5月1日,S形的杭州湾跨海大桥,把长三角交通版图从V字型蜕变为A字型。据测算,从V到A的这一“横”,此后20年内,将降低运输成本410亿元,节约旅客时间定量换算约为65亿元,减少交通事故损失约为45亿元,此三项社会效益合计就达520亿元。

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