沪苏通长江公铁大桥：世界最大跨度公铁大桥
2020年7月1日，沪苏通铁路正式开通运营，各大媒体纷纷报道，也吸引了世界工程界不少的关注眼光。其实，沪苏通铁路线路全长只有143公里，设计时速也只有200公里，对于实力强大、高铁密布的中国来说，并不算是一项十分了不起的超级工程。那么，为什么沪苏通铁路的开通如此引人注目呢?
这主要是由于沪苏通铁路的关键控制性工程十分了得。与沪苏通铁路正同步开通的还有我国自主设计建造世界首座主跨千米级的沪苏通长江公铁大桥。这座大桥举世瞩目、荣誉加身，创造多个世界第一，实现五个“世界首创”。今天，超级建筑给大家介绍下这座超级工程。
沪苏通长江公铁大桥，是江苏省境内一座连接张家港市(由苏州市代管)和南通市的桥梁工程，跨越长江江苏段。沪苏通长江公铁大桥是沪苏通铁路、通苏嘉甬铁路(规划)、通锡高速公路共同的过江通道，采用主跨1092米的钢桁梁斜拉桥结构，是世界上首座超过千米跨度的公铁两用桥梁。
沪苏通长江公铁大桥的定名之争
沪苏通长江公铁大桥于2014年3月1日动工建设。其实，大桥在工程建设期间的名称一直是“沪通长江大桥”，2020年6月份在即将开通前才改名为沪苏通长江公铁大桥。关于大桥改名还引起了不少的争议，很多人认为“沪苏通长江公铁大桥”不如“沪通长江大桥”简洁。
俗话说名正言顺，大桥的名称对于一座大桥至关重要。大桥的名称起的合适，即便于记忆和传播，也便于导航和通行。一座跨江河的大桥，全称一般要加上江河的名称，例如长江大桥、黄河大桥等，跨海大桥也是这样。一般也会加上公路大桥、铁路大桥、公铁两用大桥来表示大桥的功能。如果一座桥建设于一座城市的内部，就可以直接用这座城市的名称，例如南京长江大桥、武汉长江大桥。如果这个城市已经有了一座大桥，那么第二座大桥就可以叫二桥、第二大桥，例如武汉长江二桥，南京长江第二大桥。如果这个城市的桥太多了，也可以用桥梁所在地城市内部一个具体地点的地理名称来命名，例如鹦鹉洲长江大桥、大胜关长江大桥等。
桥梁命名容易引发争议的，往往是跨越两座城市，甚至三座城市的大桥。各方都想把自己城市的特征在大桥名称中得以体现。一般而言，连接两座城市的大桥，采用各取一个字的方法命名，例如，苏通长江公路大桥，使用了大桥两端的苏州市和南通市各一个字。润扬长江公路大桥，使用了镇江市的简称润和扬州市的扬。虎门大桥连接广州市南沙区与东莞市虎门镇，最后起名为虎门大桥，没有体现广州南沙的意思，于是广州方面一直不开心。因此，在虎门二桥(南沙大桥)命名时，广州就不同意用虎门二桥定名，硬是把靠近南沙的一侧起名为南沙大桥，算是和虎门大桥扯平了。
跨越三座城市的大桥可以用三个城市的名称，例如港珠澳跨海大桥，体现了香港、珠海、澳门三个城市的意思。由于跨越三座城市的大桥并不多见，因此，这种命名方法不常用。
沪苏通长江公铁大桥的名称之所以存在争议，就是由于这座大桥的命名没有遵循前文提到的这些规则，而是几乎完全创新性的起了个名。最初的工程名“沪通长江大桥”中，沪是指上海，通是指南通，完全没有苏州和张家港元素的体现，因此苏州和张家港方面表示很不高兴。我们知道，沪苏通长江公铁大桥地处江苏省境内，连接张家港市和南通市，张家港市由苏州市代管，但这座大桥最终既没有叫港通长江大桥，也没有叫苏通长江公铁两用大桥或者苏通长江二桥(已经有了苏通长江公路大桥)，而是定名为沪苏通长江公铁大桥。硬生生多了个“沪”字。据说，这是由于“沪”是长三角的龙头，也是这条铁路的最终目的地。其实，张家港市到上海市的直线距离还有115公里之多，看来上海的影响力确实是极大的。这也算创造了一个桥梁命名的新规则吧，不知道今后以铁路终点站命名的桥梁会不会越来越多。
因为大桥的名称已定，尽管大桥建设过程一度使用沪通大桥的名称，但本文以下部分均将使用沪苏通长江公铁大桥的正式称谓。
沪苏通长江公铁大桥实现五个“世界首创”
沪苏通长江公铁大桥工程总投资约150亿元，由中铁大桥局、中交二航局分别中标了两大施工标段，中铁大桥院集团、中铁山桥、中铁宝桥等单位参与了建设，当然还有很多的参与单位，在此不再一一具名。沪苏通长江公铁大桥全长11.072千米(其中公铁合建桥梁长6989米)，包括两岸大堤间正桥长5827米，北引桥长1876米，南引桥长3369米;大桥上层为双向六车道高速公路，设计速度100千米/小时;下层为双向四线铁路，设计速度200千米/小时(沪苏通铁路)、250千米/小时(通苏嘉甬铁路)。大桥能抵御14级台风、8级地震、10万吨级船舶的撞击。
沪苏通长江公铁大桥的建设难度堪称是世界级的，创造了众多“世界之最”：主塔330米，相当于110多层楼高;建设用钢量达48万吨，相当于12个“鸟巢”;混凝土用量达230万立方米，相当于8个国家大剧院……
沪苏通长江公铁大桥实现了五个“世界首创”：首创千米级公铁两用桥梁;首创2000兆帕级强度斜拉索;首创1800吨成套式钢梁架设;首创1.5万吨沉井精准定位施工技术首创桥墩防撞技术，可实现3公里范围防撞自动预警，在我国乃至世界铁路桥梁建设史上具有里程碑意义。
沪苏通长江公铁大桥主跨1092米，这是世界首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥，也标志着世界公铁两用斜拉桥主跨将迈入“千米级”时代。因此，本文主要围绕主跨涉及的工程来讲述。
6年零4个月，超级工程横空出世
沪苏通长江公铁大桥于2014年3月1日动工建设，2019年9月20日实现全桥合龙，2020年7月1日建成通车。期间经历了无数的难关，许多领域创造了前所未有的工程奇迹。我们一起回顾一下这难忘的6年多的奋斗岁月。
▲2014年3月1日，沪苏通长江公铁大桥开工建设，图为打桩船在进行水上打桩作业。我们可以看到，江面辽阔，船舶如织。难以想象，几年后世界首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥大桥将在这里横空出世。
▲2014年6月22日，沪苏通长江公铁大桥建设迎来首个关键节点工程，28号主塔墩钢沉井——世界最大桥梁钢沉井在南通江面成功浮运至预定水域，顺利下沉。
主跨1092米的沪苏通长江公铁大桥要想“跨得稳”，首先就要“立得住”。这就需要建设两座高325米的主塔墩作为“定江神针”。而要在长江中竖起325米的主塔墩，其基础工程至关重要。主墩钢沉井就是主塔墩建设的第一步，也是大桥1092米这一“跨”的关键所在。
顾名思义，钢沉井就是桥墩的基础，即将一座巨型钢结构沉入江底后，再将几万立方米的混凝土浇灌入这个巨型钢结构的井壁。钢沉井的外形看起来就像一个长方体的巨大盒子，从空中俯瞰，其结构就像一块方形蜂窝煤，主要作用就是支撑起大桥巨大的桥墩和桥梁。沪苏通长江公铁大桥两个主塔墩(28号、29号)沉井基础体积大，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，是世界上规模最大的深水沉井基础。
▲2014年10月28日，29号主塔墩钢沉井浮运至预定水域，第29号墩为沪通大桥南岸主桥墩，标志着沪苏通长江公铁大桥两大主墩进入全面施工阶段。
29号主塔墩钢沉井在位于大桥上游10余公里的基地建造，建造好后要把这个“巨无霸”送达施工位置，浮运是最好的方式。中铁大桥局发明了助浮结构和充气增压系统，首次实现了16000吨重的钢沉井整体制造、整体出坞、整体浮运。俯看沉井，它被分割成24个大小均匀的井孔，为让沉井漂起来，封闭12个井孔后注入了空气;为让沉井在水中“站”稳前行，在直径达1.8米的井壁底部填充了3000吨混凝土。经过这些技术处理，沉井吃水8米达到平衡。在拖船的牵引和顶推下，巨无霸如同航空母舰一样，漂移浮运到达江中施工区域。
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“大直径锚桩加混凝土重力锚”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，有效将钢索与钢沉井连接，同时引入计算机控制的多向同步快速定位技术，通过智能化装备，大幅提升定位的效率和精度，解决了千吨级水流力作用下钢沉井精确定位难题。
沪苏通长江公铁大桥主航道桥有6个桥墩，均为沉井基础，其中28 、29号为主塔墩，被称为“定江神针”，两座高325米的主塔将从这里拔地而起。桥梁的承台是承受、分布由墩身传递荷载的关键部位，28号墩为大桥主航道桥北主塔墩，承台平面面积4600多平方米，总高度9米，分3层施工，整个承台共消耗4600吨钢筋，混凝土方量超4万立方米，施工工期持续2个月左右。
▲2017年12月1日，大桥29号主塔墩承台浇筑完成。
29号主塔墩位于长江主航道南侧，也是世界上体积最大的沉井基础承台，具有面积大、体量大、施工难度大、周期长等特点。承台平面面积达5100平米，相当于12个标准篮球场大小。承台高9米，相当于3层楼高。整个承台共需钢筋7500吨，混凝土42900立方米。
2015年至2017年间，除了主塔施工外，沪苏通长江公铁大桥的其他塔墩、天生港专用航道桥工程、连接线工程等都在快速建设。2017年1月21日，由中交二航局承建的世界最大跨度公铁两用钢拱桥——沪苏通长江公铁大桥天生港专用航道桥胜利合龙;2017年7月3日，天生港专用航道桥与横港沙联络桥成功对接;2017年10月22日，天生港专用航道桥主拱合龙。这些工程的建设都十分艰难，向这些工程的建设者致敬。
沪苏通长江公铁大桥主航道桥采用双塔三索面斜拉桥方案，全长2300米，主跨1092米;主塔采用钻石型混凝土结构，塔高325米，是世界最大跨度公铁两用斜拉桥。此前，超级建筑给大家介绍过，斜拉桥的主要结构包括索塔、主梁、斜拉索等组成部分。其中，索塔是斜拉桥的关键受力结构，斜拉桥跨度越大就要求主塔建设的越高。只有更高的主塔才能承载更大的垂直拉力，才能支撑和牵拉起大跨度主梁的巨大重量。在国内，大部分桥梁主塔高度都在260米以下，300米以上极其少见，沪苏通长江公铁大桥北侧28号主塔，塔高325米，相当于110层高楼，为国内最高主塔，同时也是世界公铁两用斜拉桥中最高主塔;混凝土浇筑达7.3万方，钢筋1.1万吨，体量也为世界最大。
大桥的主塔有多高?
▲沪苏通长江公铁大桥北侧28号主塔
对混凝土而言，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，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多米的高空中难以实现。
为解决这些问题，中铁大桥局通过调整配合比，研究出了一种新型混凝土，一举解决了泵送难、不抗裂等难题。这种新型混凝土在保障质量的同时，还具有高流态降粘等特性，浇筑初期能控制水化反应，避免过度发烧，在降温收缩时能自我激发膨胀，补偿收缩，配合循环冷却水管、全封闭防风措施等，表现出不俗的抗裂效果。
▲建设中的沪苏通长江公铁大桥
为实现大桥超千米的跨度，建设者们还为其“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。
1957年10月15日，武汉长江大桥正式建成通车，主跨只有128米，如今，越来越多的桥选择了“一跨过江”。目前长江上已建在建的大桥超过140座，千米级一跨过江的桥梁不断出现。武汉杨泗港长江大桥采用双层公路悬索桥设计方案，2019年10月8日通车运营，1700米一跨过江，位列国内第一、世界第二。在建的宜昌伍家岗长江大桥为主跨1160米的一跨过江悬索桥，目前正加快建设，预计2020年底实现主线结构贯通。
目前我国已建在建的桥梁中，从桥型上看，不论是悬索桥、斜拉桥、拱桥，跨度都在增大，从功能上看，公铁两用桥、公路桥的跨度也在不断被刷新和超越，成为国家工程科学技术水平不断提升、位居世界前列的综合体现。
