新中国科技75年|“中国桥”——杨泗港长江大桥

    中国桥、中国路、中国隧、中国港、中国船、中国车、中国楼、中国高铁、中国核弹、中国航天……新中国成立75周年，取得无数巨大成就，实现无数伟大工程。中国科技伴随新中国的成长走过了艰辛而又不平凡的75年。让我们共同回顾祖国科技辉煌的75年历程！

　　杨泗港长江大桥是湖北省武汉市境内连接汉阳区与武昌区的过江通道，位于长江水道之上，是武汉市第十座长江大桥。杨泗港长江大桥于2014年12月3日动工兴建; 于2018年12月29日完成合龙工程，大桥全线贯通;于2019年10月8日通车运营。杨泗港长江大桥的建成在当时创下多项世界纪录：主桥1700米的跨度，使大桥成为世界上跨度最大的双层悬索桥;主桥设置双层双向十二车道，是世界上通行能力最大的公路桥梁;大桥主缆设计张力6.5万吨，采用世界上强度等级最高的主缆钢丝;大桥设置机动车道、非机动车道、人行观光道等，集过江交通与观光于一体，是长江上功能最完备的桥梁。

　　见证中国悬索桥技术领跑全球

　　图为：杨泗港长江大桥今日正式通车。

　　杨泗港大桥北起汉阳国博立交，止于武昌八坦立交，全长约4.13公里，是杨泗港快速通道的重要组成部分。大桥设计为主跨1700米的双层双向12车道公路悬索桥，是目前世界跨度最大的双层桥梁、跨度第二大的桥梁，也是目前世界上通行能力最大、使用功能最完备的大跨悬索桥。

　　大桥上层是快车道，有双向6车道，时速80公里，两侧各有一条人行观光道，共有8处休息观光区，并设有座椅;下层有双向6车道，时速60公里。这一层在两侧还各设计了一条非机动车道和人行道，这也是长江大桥上首次设立非机动车道。

　　2016年8月，杨泗港长江大桥2号塔沉井下沉到位。(图源；湖北日报)

　　为什么要建中间不设桥墩、“一跨过江”的悬索桥?

　　中铁大桥局杨泗港长江大桥项目部经理罗瑞华解释，主要出于两个方面的考虑，一是大桥地处“桥群”河段，桥址8.2公里范围内有武汉长江大桥、鹦鹉洲大桥、杨泗港大桥、白沙洲大桥等4座长江大桥，桥梁密度世界罕见。由于桥梁距离较近，每一座桥的桥墩间距不一致，通航船舶需要不停调整方向。杨泗港大桥不设桥墩，保障了白沙洲至鹦鹉洲大桥6公里内无需调整方向，有利于船舶通航。

　　此外，在杨泗港长江大桥与鹦鹉洲长江大桥之间的江面下，有一处3公里多长用于治水的潜坝，在枯水期会露出水面。杨泗港大桥紧邻潜坝的一端，如果设桥墩，就会改变水流方向和水沙比，影响潜坝功能。“可以说，1700米的‘世界第一跨’是被逼出来。”

　　罗瑞华坦言，改革开放后，随着中国经济的腾飞，以中铁大桥局等为代表的桥梁建设单位，在悬索桥技术上不断突破，用40年时间完成了学习、跟随到引领的过程。创造了多项“世界之最”的杨泗港长江大桥，代表了目前世界悬索桥最高技术水平。

2017年9月24日，杨泗港桥南锚碇完工。 (图源；湖北日报)

　　武汉市城投集团相关负责人表示，杨泗港长江大桥通车后，将大大缓解武汉市的过江压力。武昌的南湖、光谷等片区的居民驶入杨泗港快速通道，通行杨泗港长江大桥，20分钟便可抵达汉阳，全程高架连接月湖桥，30分钟便可抵达汉口主城区。杨泗港大桥的通车，对完善武汉市快速路网、优化城区交通格局将发挥重要作用。

　　2017年11月21日，封顶后的杨泗港长江大桥北主塔。(图源；湖北日报)

　　克服决堤风险，与洪水赛跑，穿过10.6米硬土

　　率先尝鲜超硬黏土层应用超大沉井技术

　　由于大桥跨度大、车道多，作为“挑夫”的南北岸主塔至关重要。为了让主塔基础更加牢固，大桥采用了沉井施工方案。

　　“与桩基相比，沉井性价比高、结构刚度大、整体性强、稳定性好。”中铁大桥局副总工程师、杨泗港长江大桥总工程师李兴华说，沉井基础通常在含沙为主的地质条件下采用，而杨泗港大桥覆两个主塔墩基础位于深厚黏土层上，国际工程领域没有实践经验，其下沉施工存在风险和挑战。尤其是2号塔沉井长77.2米、宽40米，面积相当于8个篮球场大小，沉井总高50米，其中钢壳沉井高28米，沉井需要穿过硬塑黏土层10.6米进入稳定土层。

　　2018年11月，杨泗港桥架设首片梁。 (图源；湖北日报)

　　这是世界上首次在超厚超硬黏土层地质条件下应用超大沉井技术，需要克服很多技术难题。

　　沉井施工面临的首要难题就是大堤安全风险。

　　由于沉井体积庞大，无法在江中直接加工，项目部设计出在桥址附近船厂先加工23米高沉井后，下河浮运至桥址精确定位后再接高、下沉。1号主塔沉井离长江大堤最近直线距离仅有不足20米，且大堤为土制大堤，高38米、8个篮球场大小的“庞然大物”下沉，稍有不慎，极易引起大堤下沉、开裂，甚至溃堤。

　　为此，中铁大桥局首创“C”字形排桩防护结构，在沉井与大堤间构筑了一道防护墙，比传统的“一”字形排桩结构防护力更强，解决了临边基础施工，防护结构不易设置内支撑的难题。经观测，大堤防护桩在沉井下沉过程中，变形控制在厘米级，最大程度保障了大堤和沉井周围建筑的安全。据悉，中铁大桥局创造的“江河临边施工防护方法”荣获了国家发明专利。

　　2018年12月29日，杨泗港长江大桥合龙。

　　为了解决穿过超硬黏土层10.6米的世界级难题，项目部积极组织技术攻关，克服重重困难，创造性地应用了空气吸泥、水下爆破、单绳四瓣机械抓斗取土、高压射水、弯头射水吸泥、空气幕等一系列技术。例如，在沉井过程中，江底发现了大量枯木、漂石，其中最长的枯木有8米，最大的孤石直径达0.4米，常规机械根本无法取出。项目部经过反复试验，成功研发出了一款适用于超厚黏土层的搅吸式吸泥机，射水压力可达到25兆帕，是普通吸泥机的25倍，最终才使得沉井平稳顺利下沉到位。

　　李兴华介绍，沉井施工还遭遇到了洪水的巨大挑战。2016年6月底，长江迎来汛期，水位暴涨，而此时沉井正处于封底的关键时期。如果接着干，一旦被洪水淹没，功亏一篑;如果停工，至少要耽误工期1至2个月，大桥无法按期建成通车。

　　项目部经过反复讨论，科学研判，决定与“洪水赛跑”，争分夺秒施工，采取在周围堆放沙袋等防护措施，最终抢占最高水位达到之前实现了封底，

　　中铁大桥局相关负责人表示，杨泗港大桥主塔沉井的成功实施，为世界桥梁深水基础在超厚黏土层中采用沉井基础提供了宝贵的经验。

　　图为：2019年3月7日，主缆涂装。

　　自主研发世界“最硬”钢丝

　　主缆可吊起大型航空母舰

　　主缆是悬索桥的重要承载构件，只要有一根主缆出现质量问题，大桥就要报废。悬索桥的主缆由索股组成，索股则是由一根根平行排列的钢丝捆绑而成，钢丝决定着桥梁的跨越能力和受力安全水平。一般而言，桥梁荷载越大，需要的索股数量越多。

　　然而，像武汉杨泗港长江大桥这样的超级工程，荷载量巨大，若单纯依靠增加索股数量，则会增加主缆体积和重量，给施工带来极大的难度和挑战。唯一的办法就是增加索股钢丝的强度。

　　据介绍，杨泗港长江大桥有271根股组成，单根索股又由91根直径6.2毫米的1960兆帕平行超高强度钢丝组成。每根主缆设计张力6.5万吨，相当于可吊起一艘大型航空母舰，为世界最大。

　　“1960兆帕是当时世界上抗拉强度最大的钢丝。”李兴华介绍。

　　大国重器，一定要掌握在自己手中!2014年底，中铁大桥局组建研发团队，联合相关钢铁厂家共同开展技术研发。

　　细细的钢丝难度在哪里?据介绍，它直径6.2毫米，强度极高，外表则“脆弱”“敏感”，在拉拔过程中要应对变形，同时须保证表面属性不受损。就好比拉拉面，要足够长，还不能断。

　　图为：2018年5月，杨泗港桥猫道施工。(蔡维祥 摄)

　　研发中，联合团队先用30吨钢试制，在样品中抽出数百个样品，分别进行扭转、抗拉强度测试，找出最优参数。接着试制200吨、800吨小批量，又通过万余次试验不断优化工艺、参数，使得细细的钢丝变得刚强、精致。经过近2年的努力，联合团队成功打破了国际技术垄断，生产出了1960兆帕的钢丝。最终，该大桥主缆共计使用了该型号钢丝3.3万吨。

　　为确保主缆索股架设系统高效运转，大桥采用“双线往复式牵引系统和门架式拽拉工艺”“索股预整形”等核心技术。双线往复式牵引系统的效率约为单线系统的2倍，主缆索股以日平均5根速度推进，并创下了上下游单日11次6根的最高记录，仅用82天就完成主缆架设。每一根索股的线型调整与控制是主缆架设的关键工序，施工采取“白天牵引、夜间调索”，利用每日凌晨2点至6点恒温时段精细施工，进行索股线型精准调整，控制相邻索股间隙及绝对高程，确保施工精度“零误差”。

　　李兴华介绍，由于主缆无法更换，为确保钢丝100年不生锈，项目部在主缆上安装了除湿系统，在钢丝上设置了多个监测点，一旦主缆内的湿度高于设定湿度，系统自动作业，将湿空气抽出，吹入干空气，保持钢丝干燥不生锈。

　　杨泗港长江大桥全貌 图源：人民日报

　　一跨过江，令世界惊叹。“杨泗港大桥位处‘桥群’河段，桥址8.2公里范围内就有武汉长江大桥、鹦鹉洲大桥、杨泗港大桥、白沙洲大桥4座桥。”中铁大桥勘测设计院副总工程师、杨泗港长江大桥总设计师徐恭义说，考虑通航和交通量等因素，大桥设计主跨1700米，飞跨长江，这个跨度居世界第二，在双层桥梁结构中则是世界第一。

　　除“世界跨度最大的双层悬索桥”标签外，杨泗港长江大桥还拿下了多项“世界之最”。主桥设置双层双向12车道，是世界上通行能力最大的公路桥梁;大桥主缆设计张力6.5万吨，吊索设计拉力500吨，主缆钢丝强度等级世界最高、设计荷载世界最大;锚碇基础采用直径98米的圆形地下连续墙结构，是世界上最大的圆形桥梁基础。

　　同时，杨泗港长江大桥设置有机动车道、非机动车道、人行观光道等，集过江交通与观光于一体，是长江上功能最完备的桥梁。不仅如此，中铁大桥局副总经济师、杨泗港长江大桥项目经理罗瑞华介绍，杨泗港长江大桥还具有结构设计新、建筑材料新、使用功能新和建造技术新四大特点，在建设过程中创下多项纪录。（综合：中新网、湖北省政府网站、武汉市文化和旅游局）