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科研攻关在苏通大桥上

解放日报

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苏州和南通之间跨越长江的苏通大桥通车在即,为拥有50多座大桥的“长江桥梁博物馆”又添一个重量级成员。它主跨径达1088米超越国际公认的“极限”,桥塔高300.4米超越埃菲尔铁塔,最长斜拉索577米,为目前世界第一斜拉桥。

经历过武汉长江大桥、南京长江大桥、江阴长江大桥、润扬长江大桥和苏通长江大桥建设的铁道部大桥局专家费连宝感慨地说:自1957年武汉长江大桥结束长江没有大桥的历史以来,每一座桥的建成都是我国桥梁技术的一次进步。今天,苏通大桥的建成可以让我们自豪地说,在桥梁建设领域,中国已经站在世界前列!

智破 “风雨震”和“背日葵”

在波澜壮阔的长江江面上,苏通大桥好似一道彩虹,两座高塔直插云霄,巨型钢索犹如长龙锁江。桥下,行船如织。专家告诉记者,苏通大桥为什么难造?因为大桥桥址所在的长江黄金水道平均每天通行船只达3400艘,密度之高令大桥必须有足够宽的跨径,而1088米的主跨径又需要两座“通天塔”通过长长的拉索才能“拉”住。因此,比埃菲尔铁塔还高的主塔是大桥施工的关键工程。

站在桥上,记者最明显的感觉是江风很大。“这还不算大,”苏通大桥建设现场总工程师吴寿昌说,每年这里6级以上大风天气有179天左右,在施工中,风是最大的威胁。

按照气象学原理,地面高度每增加100米,风力就增加一级,主塔高300米,如果江面是6级风,那塔顶就是9级风。

记者看到,斜拉索的表面布满一个个小小的“凹坑”,随即求教于苏通大桥建设现场副总指挥丁峰。他说,小小的雨滴影响很大。雨滴在拉索上会形成“雨线”,即使无风,也会使拉索频繁震动,影响施工安全,业内称之为“风雨震”。为此,专家会合生产拉索护套的厂家进行攻关试验,发现在护套上“凿”上一个个“凹坑”,有很好的防雨线效果。“螺旋游线”防风雨震技术就这么诞生了。

既要防风又要避雨,那晴空万里的天气总不错了吧?吴寿昌说,阳光也“麻烦”,塔身在浇铸时,向阳面和背光面存在温差,会使塔身产生4厘米—5厘米的摆动,导致所谓的“背日葵”现象。“背日葵”加上风力,塔顶顶端最大摆动幅度可达1米。在“摇动”中施工,主塔会越造越“斜”。根据设计要求,塔身施工的轴线偏差不得大于30毫米,也就是一根筷子的粗细。怎么办?建设者们群策群力,在塔身上安装了200多块光学棱镜,利用棱镜观测的数据随时计算出塔体的垂直状态,终于把塔身精度和质量掌握在自己手中。

用智慧“砥柱中流”

苏通大桥二航项目部总经理刘先鹏至今仍难忘那个惊险的瞬间:2003年7月31日,12根长60米、直径为1.4米的钢管桩被打入江中并连为一体。这是搭建基础施工平台的关键,可以说是大桥基础的基础。然而就在那天,恰逢天文大潮,江面狂风大作,江中潮涌波动,12根钢管桩在水流撞击下剧烈摇摆,最后竟从焊接处拦腰折断,向下游漂去。苏通大桥第一次平台搭设宣告失败。

1.4米的钢管桩已经接近现有工程使用极限,使用更粗大的钢管怎么起吊、怎么打入?国内外的桥梁建筑都没有相关记录。建设者们夜以继日地寻找解决问题的办法,最后把目光聚焦在直径扩大一倍达到2.8米的钻孔桩钢护筒上。“护筒本来就是要打入大桥底基,作为永久支撑结构存在的,”二航项目部总工程师张鸿说,“为什么不直接把它也作为桩基础的一部分?”事后证明,这的确是一举多得的好办法。但如何把这些每根长60米、重60多吨的大家伙打下去?按照施工要求,苏通大桥基础需要在一块足球场大小的面积上打下131根这样的钢护筒,每根护筒之间距离也就两三米,如果垂直精度不够,两个护筒在土层里发生碰撞,或者引起120米深的灌注桩基础相互挤压,“那整个桥的基础就毁了,”刘先鹏说,“没有重来的机会。”

为此,建设者们绞尽脑汁,最后从桥面液压吊机上获得灵感,经过设计修改,产生出一个绝佳的引导装置。工长李洪军是引导装置的主要制作者和使用者。他回忆说,那天江上下着大雨,风大浪大,起吊的钢护筒在空中来回摇晃,幅度超过2米,吊绳似乎不堪重负,发出嘎嘎的声响。当时情形非常危险,操作人员经验丰富,处乱不惊,迅速把钢护筒吊到引导装置中,然后迅速合龙,护筒稳住了。

大桥“生命线”自己造

费连宝老人感慨说,江阴大桥是由英国公司施工的,润扬大桥虽由中国自己的队伍建设,但索缆这一大桥“生命线”的制造者是日本新日铁公司。国际市场上,高强镀锌钢丝一直是日本产品一统天下。这一格局终于在苏通大桥建设中被打破———苏通大桥成为我国本土企业创新攻关的最佳平台。。

宝钢集团承担了1770MPa高强镀锌钢丝的研发任务。此前,宝钢只能生产1670MPa镀锌钢丝。苏通大桥建设指挥部认为,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。

宝钢与国内实力最强的几家科研院所联合攻关,对包括炼钢的煤炭、铁矿石、微量元素等数百项影响质量的因素进行了大量分析研究。通过一系列重大革新,高强镀锌钢丝批量生产能力从最初的每月100吨,提升到后来的每月1000吨。在苏通大桥272根斜拉索中,有56根的长度打破了世界纪录,其中最长为577米,而且我国自己研制的斜拉索的寿命也由通常的30年延长到了50年。连新日铁公司的代表也惊叹:“宝钢产品如果能成功应用到苏通大桥上,我们也许会永远失去中国特大型桥梁这个市场。”

据介绍,苏通大桥建设先后有78家本土企业参与,通过苏通大桥这个舞台实现了群体跨越。


本报记者 杨 健
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