為了你們愛吃的大閘蟹，世界第一長橋路過陽澄湖時這麼修~

出品| 網易新聞

作者| 須臾千秋，清華大學土木工程博士

　　如果要問你，世界上最長的橋樑有多長，可能很多人未必知道。不過，如果問你世界最長的橋樑在哪兒，相信很多人都能猜到，它必然是在中國。

　　世界造橋的紀錄一直被刷新著，但自從中國的丹昆特大橋建成，世界最長橋樑的稱號便一直為丹昆特大橋所擁有，它東起蘇州崑山市，西到鎮江丹陽市，全長164.851公里，全程跨越四個地級市。

　　在京滬高鐵上修建了這麼長的一段純橋樑，肯定不僅僅是為了破吉尼斯世界紀錄的。事實上，以橋代路恰恰是高速鐵路修建的先進理念。

（一）為什麼要修世界最長橋樑？

　　通常情況下，直接在地面鋪設鐵路的成本是要比修建高架橋樑低很多的。因此在條件允許的情況下，工程師們會優先選擇直接在地表鋪設鐵路。

　　丹昆特大橋所處的江蘇南部，正處於長江三角洲沖積平原之中，此處的軟土、淤泥質土廣布，土質承載力很差。如果直接在地面上鋪設地基，修建鐵路，那鐵路就很容易隨著地質環境的變化而發生不均勻沉降，使得列車發生顛簸。這些微小的顛簸對於以350公里/小時運行的高鐵而言是災難性的。

　　此外，長三角地區運河、湖泊水網密集，水面寬度在20米以上的河道有150餘條，加之人口密集，地上的村鎮和道路相互交織，即使儘可能地在地表修建鐵路，也必定要隔三差五地修幾座橋來跨過這些複雜的水系和道路。與其反覆地在平路和橋樑之間來迴轉換，還不如全部修建高架橋樑。

　　由於長三角處於經濟發達地區，這裡的土地成本十分高昂，鋪設地表鐵路涉及到的成本不菲。但採用高架橋模式，既可以降低土地徵用的成本，又能夠減少對寶貴耕地的佔用，降低經濟成本的同時，也減輕了高鐵修建對自然環境的破壞，降低了環境成本。

　　最後，這種超長的鐵路特大橋當然不可能是單跨結構，而是主要由4000多節標準化製造的混凝土箱梁組成、搭配少部分跨越道路、水網而必須修建的長跨而形成的一條複合橋樑。大批量地生產標準構件，本身就可以有效地降低成本。

　　這樣一來，相比起地面方案，將高鐵線路整個修成一座大橋的高架方案無論從成本、環境還是工程上來看，都要更勝一籌。

　　不光是丹昆特大橋，就是對於整個京滬高鐵，橋樑的長度也佔到了正線總長的86.5%。

（二）高鐵大橋如何克服鬆軟土質？

　　相比起上千米跨度的單跨大橋，連續跨大橋在局部施工上的技術難度並不高。大橋雖然名為164公里長，但實則是由諸多相互獨立的橋墩與混凝土箱梁連接而成的，在長期的施工中總能形成一定的經驗和慣例。

　　超長橋樑的主要難度在於，它需要在很長的區域內面對多種多樣的環境。這些土層有的堅硬，有的鬆軟，還要穿過一些湖泊，這些土層的沉降量各不相同，而不均勻的沉降勢必要影響大橋整體的平整程度，因此，嚴格控制橋墩的變形十分重要。

　　丹昆特大橋所處的位置屬於第四系鬆散堆積層，以海積、沖海積黏性土、粉性土為主，總厚度在100米以上，屬於最不利於工程穩定性的那一類土質。橋墩的基礎採用墩台與摩擦樁複合的模式，既可以靠土壤對深樁的摩擦力來承重，也可以靠承台來分散壓力。

　　針對丹昆特大橋軟土地區長大樁基的特點，研究者在國內外首次提出了沉降計聯合應變計監測橋樑樁基樁底壓縮變形的方法，為測試樁底壓縮層變形提供了一種可靠的技術方法。

　　科研人員在現場設置了橋樑基礎沉降變形觀測系統，在易沉降橋墩的四個角布置精密水準觀測點。採用閉合水準路線或附合水準路線往返觀測，最終確保橋墩的變形量達到規範允許的範圍內。

　　此外，人們還要對橋墩的沉降進行持續的觀測，研究長期中基礎沉降對時間的變化曲線，並結合室內蠕變實驗獲取土層的應力-應變-時間曲線，建立蠕變模型和參數反演，最終編製出專門的樁基監測數據管理軟體，對現場的沉降進行預測，並施加有針對性的彌補措施。

（三）高鐵跨過陽澄湖，修橋和環保如何兼顧？

　　陽澄湖座落在蘇州市東北部，湖區面積119平方公里，是京滬高鐵無法繞過的一道障礙。得益於獨特的水生環境，這裡出產的大閘蟹享譽全國。也正因為如此，陽澄湖的水質保護成為了丹昆特大橋陽澄湖段修建的重點。

　　橋樑的建設需要以堅固的施工平面作為依託，其中比較傳統的湖泊橋樑施工方法是棧橋法。在修建主橋之前，在大橋的設計沿線架設比較簡易的棧橋，便於施工所用的機械、材料和人員迅速運往施工地點，並以此為依託進行施工。

　　然而，如果採用棧橋方案，那麼橋墩和鑽孔樁的施工就會直接與湖水接觸，這個過程會產生大量的泥漿，施工機械漏油、混凝土澆築泄漏等問題也難免會發生，這些有害物質都會直接進入湖水中，對整個陽澄湖的水體造成較大負面影響。此外，棧橋本身的建設和拆除也會對湖水造成很大的污染。

　　因此，丹昆特大橋的陽澄湖段施工方案最終被確立為「築壩圍堰」施工法。

　　這種方法是在大橋線路的周圍用鋼管樁圈出一圈範圍，保證圍堰內外的湖水相互隔絕，之後將圍堰內的湖水抽干，以圍堰內的湖底為依託進行施工。這樣變水上作業為陸地作業，油類、泥漿和混凝土的泄漏都可以被限制在陸地上，並在圍堰拆除之前清理乾淨，不會進入湖水中造成污染。

　　圍堰內施工產生的污水和施工人員產生的生活污水，會進行「三級沉澱」後閉路循環使用，或用特定容器收集，定期用駁船運送到岸上，集中處理，不會和陽澄湖中的水發生直接接觸。

　　為確保萬無一失，在圍堰外側一段距離內的湖水中，人們還專門設置了水文監測布點，監測湖水中的各項污染物指標和湖水的流速、流向，並對湖泊水動力學採用三維數值試驗進行研究，結合地理可視化技術建立數學模型，對湖水中的污染情況進行模擬。

　　實際監測和模擬結果發現，圍堰周邊和湖中其他區域內的水質幾乎完全相同，說明圍堰內的施工沒有對湖水的水質造成太大影響。此外，湖水中的植物和底棲動物也在施工過程中受到了精心保護，在包括圍堰建造、施工和拆除的全過程中都沒有受到影響。

　　事實上，不僅僅是陽澄湖段，由於丹昆特大橋全線處於人口密集區，因此對於高鐵周邊的環境要求都很高。

　　丹昆特大橋沿線全部人工栽培了線狀綠地，將高鐵景觀設計與綠道設計相結合，進而形成整體性和系統性的高鐵沿線景觀。在保護周邊動物種群的正常棲息之外，還避免了對沿線居民的干擾，同時提高了美觀程度，讓高鐵線路本身成為了亮麗的風景線。

（四）連續跨大橋如何保障高鐵平穩運行？

　　高鐵車輛對道路的平整程度敏感性極高，但另一方面，混凝土也是一種體積敏感性材料，在溫度變化時會產生變形乃至裂縫。因此，既能保持體積穩定，又有極高平整程度的連續梁底座板對高鐵的運行必不可少。

　　大橋的施工段本身並非連續，而是由一節節簡支梁搭在橋墩上而成的，隨後這些簡支梁會被緊密地澆築在一起。為了消散、平衡混凝土的溫度應力，在丹昆特大橋的每節簡支梁跨中都設置了鋼板連接器後澆帶，用於傳遞各個結構單元之間的作用力。這些後澆帶經過巧妙的施工順序調整，可以極大地提高大橋的受力整體性和結構質量。

結語

　　京滬高鐵現已通車7年，作為全國最重要的高鐵線路，京滬高鐵將京津冀與長三角緊密地聯結在了一起，促進了全國的經濟一體化。京滬高鐵本身也已經實現了盈利，成為了世界範圍內最成功的交通工程之一，而丹昆特大橋以其世界第一的長度和傑出的工程質量被載入史冊。

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編輯| 史文慧