【編者按】高鐵、高速路、鐵道的路網(wǎng)完善中，橋梁是重要環(huán)節(jié)。京滬高鐵公司董事長蔡慶華曾在采訪中提及，京滬高鐵全線有288座橋梁，橋梁比例占線路總長的80.5%。
1949年以來，中國的特大型橋梁建設(shè)大致經(jīng)過三個時期。一是改革開放前，國內(nèi)資源貧乏，技術(shù)和工業(yè)化水平低，造橋基本靠手工作業(yè)；二是改革開放后，特大型橋梁建設(shè)高速發(fā)展，中國逐步出現(xiàn)了上海楊浦大橋等在技術(shù)上位于世界前列的橋梁；三是新世紀之后，特大型橋梁從江河走向海洋，東海大橋、港珠澳大橋都將中國的造橋水平推向了新高度。
而眾多橋梁背后，是社會工業(yè)化水平的全面提升。一方面，大型吊船設(shè)備、自動化和裝備化工廠、材料科學(xué)及計算機科學(xué)等的成熟，都為橋梁規(guī)模變大、數(shù)量激增和精度提高帶來了保障。另一方面，橋梁建設(shè)中用到的鋼鐵制造智能化加工設(shè)備、大型架橋設(shè)備等，也推進了修路等其他大型工程的發(fā)展。
【長報道】
港珠澳大橋通車后，總設(shè)計師孟凡超聽著汽車“唰唰唰”地從橋面上開過，75毫米厚的瀝青下鋼結(jié)構(gòu)連接得嚴絲合縫，“一點顛簸的聲音都沒有”。
這個細節(jié)，是這座世界最長跨海大橋區(qū)別于以往特大型橋梁的顯著特征,意味著大橋建造精度達到了毫米級水平。孟凡超說，港珠澳大橋雖然要在伶仃洋中面對海水腐蝕、海浪拍打和臺風(fēng)侵襲，它仍將為其所連接的香港、珠海、澳門三地服務(wù)120年。
在交通部公路規(guī)劃設(shè)計院前總工程師彭寶華看來，港珠澳大橋的建成并非一步登天，此前，中國已有數(shù)座橋梁成為世界第一。他在筆記本上抄錄了一張表格——世界已建和在建的主跨長度前10名中，斜拉橋中國占有7席，懸索橋中國占6席，拱橋中國占7席。
這些橋梁中蘊藏著中國造橋技術(shù)的不斷進步，小到研發(fā)一項焊接技術(shù)，大到建設(shè)一間數(shù)萬平方米的自動化工廠。它們之中的每個環(huán)節(jié)，都在考驗一個國家的工業(yè)化水平。
毫米級精度
當(dāng)汽車沿著32米寬、6車道的港珠澳大橋開進伶仃洋時，橋面隨著視線延伸至海平線，看不到盡頭，往來穿梭的游客會想到新聞里對它的描述：它是全世界最長、建造難度最高的跨海大橋，擁有世界最深、最長的海底沉管隧道。
但作為港珠澳大橋的總設(shè)計師，中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司（下稱“公規(guī)院”）副總經(jīng)理孟凡超更為那些難以被看到的特征為傲：全長55公里的大橋上，橋面瀝青與鋼箱梁主體緊緊貼合，構(gòu)成橋梁主體的鋼箱梁之間接合平整，沒有凸起和落差。這讓路面變得一馬平川，沒有一處褶皺，司機和乘客不會感受到突如其來的顛簸——這種顛簸即使是在路面良好的高速公路上也偶有發(fā)生。
如果是雨天，這份平滑更為直觀。橋面自中軸線至兩側(cè)有2%的傾斜角度，雨水落下后不作停留，直接滑進伶仃洋，橋面沒有水坑，車輛駛過不會濺起大片水花。
孟凡超說，這是橋梁建設(shè)中“四化”的結(jié)果，即大型化、工廠化、標準化、裝配化。相比以往的工人手工式建造，“四化”后的橋梁部件精度更高。
在之前的手工作業(yè)時代，橋梁所用的鋼板焊接成形后從高溫降到常溫往往發(fā)生變形。為了保持鋼板平整，工人要拿著火焰槍、戴著面罩，在高溫日曬的環(huán)境下對零部件反復(fù)進行火工矯正，一直持續(xù)到橋面合龍。即便如此，橋面接口處還是會有小到幾毫米、大至二三厘米的落差。汽車開上去，就會有顛簸感。
為了解決這個問題，港珠澳大橋招投標前，孟凡超就要求投標企業(yè)必須符合“四化”要求，鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)過程不能使用工人手工作業(yè)，要實現(xiàn)自動化焊接。不少想要投標的企業(yè)提出了反對意見，甚至公規(guī)院內(nèi)部也有不同聲音。“他們說全中國的制造都達不到這個水平，你這叫貪大圖洋，不符合中國國情。”
但反對的人不知道，孟凡超考慮更多的是安全。55公里的大橋建在伶仃洋上，一年有超過200天的6級大風(fēng)，汽車和風(fēng)浪會不斷對橋上的細小瑕疵施壓。“這就像不斷彎折、拉直一根有瑕疵的鐵絲，如果這個問題不解決，大橋120年的規(guī)劃使用壽命會大大縮減。”孟凡超說。
河北省秦皇島市中鐵山橋集團有限公司（下稱“中鐵山橋”）一直想要參與港珠澳大橋的招投標。2010年收到招標要求后，他們將公司的焊接專家徐向軍派往遼寧開原，與一家機械臂生產(chǎn)商接洽。
彼時，孟凡超要求的自動化焊接已在汽車制造等高造價、精細化的生產(chǎn)中應(yīng)用，但不曾用到橋梁鋼箱梁的生產(chǎn)中，所以沒有符合要求的機械臂設(shè)備。為了調(diào)試出這樣的設(shè)備，徐向軍和同事在這家生產(chǎn)商的實驗室中不斷做焊接試驗、調(diào)試設(shè)備參數(shù)、提出修改意見。徐向軍記得，被他們拿來練手的小型鋼板逐步變成中型，最后變成與實物相等的大型。這些鋼板加起來有一千多片，合計45噸。
在生產(chǎn)廠家待了大半年，徐向軍終于得到了符合鋼板焊接標準的機械臂，中鐵山橋也采購了11套自動化設(shè)備，每套設(shè)備上有兩到三條機械臂。在新建成的廠房中，新招的幾個計算機系畢業(yè)生在控制臺輸入指令，遙控這些動作精準的機械手臂。徐向軍說，“以前是一人養(yǎng)一只羊，現(xiàn)在是一人放一群羊。”
一窮二白的自主建設(shè)
港珠澳大橋向北1450公里，是江蘇省南京市。這里屹立著中國人第一座自主建設(shè)的特大型橋梁——南京長江大橋，全長4588米、跨江648米。
盡管建成通車半個世紀，大橋的橋頭堡上還留有明顯的時代特色：四座橋頭堡頂各掛三面紅旗，分別代表社會主義建設(shè)總路線、大躍進和人民公社，緊挨橋頭堡的是工農(nóng)兵雕塑，揚臂邁步，手握毛主席語錄。
在南京長江大橋建成之前，6300公里的長江上只有一座武漢長江大橋，是上世紀50年代由蘇聯(lián)援建的。“上世紀60年代初，中蘇交惡，蘇聯(lián)撤走對南京長江大橋的援助，國內(nèi)又是‘文革’，生產(chǎn)建設(shè)一片混亂，我們太需要一個自主完成的大工程來振奮人心。”南京長江大橋設(shè)計組組長、78歲的常榮五說。
南京長江大橋的規(guī)劃始于1956年，對于一窮二白的中國來說，當(dāng)時各方面條件都艱難。常榮五記得，那時國內(nèi)只有一臺計算機，由北京的中科院計算所研制成功，為了處理大橋設(shè)計過程中的大量計算，國務(wù)院特批設(shè)計組使用。
計算機差不多有一臺鋼琴大小，上面幾排按鍵，輸入數(shù)字就能得到結(jié)果。“手工計算一兩個月的數(shù)據(jù)，用計算機半小時就能完成。”常榮五說，計算結(jié)果不是存在硬盤中的數(shù)據(jù)，而是成打的紙卷，上面打滿小孔。
設(shè)計組派出一名頗受器重的年輕工程師乘火車往返于北京與南京，專門處理計算問題。每隔一段時間，他就把成卷的計算結(jié)果裝進行李箱，帶回南京。常榮五和同事們在一個充當(dāng)辦公場地的大食堂里展開紙卷，抄下結(jié)果。
常榮五在南京長江大橋留影。受訪者供圖
建設(shè)工地上也是一幅與現(xiàn)在全然不同的景象。據(jù)《炎黃春秋》2018年刊載的回憶文章，興建南京長江大橋時，成千上萬的工人和普通南京市民一起在工地上干活：高校的學(xué)生們離開課堂，用鋼鑿、小錘和砂輪為橋面鑄件上的浮雕拋光，或在工人指導(dǎo)下用鐵絲將鋼筋骨架的交叉處綁緊；工人們則將鋼筋擰彎變成鉤子，作為扳手的替代品交給學(xué)生。
“之所以要把鋼筋擰成扳手，是因為當(dāng)時的鋼材太過緊張，扳手不夠用；鋼材的質(zhì)量也不好，一個扳手用三五天就廢了，久而久之就直接改用鋼筋了。”常榮五說，建設(shè)南京長江大橋時是計劃經(jīng)濟，鋼材捉襟見肘，為了拿到幾十噸鋼材修建橋頭堡，他特意去上海拜訪了一家鋼廠，好說歹說，對方才賣了他這個人情。
即便如此，大橋的設(shè)計、建設(shè)仍是幾經(jīng)波折，前后持續(xù)10年。就在1968年大橋即將建好時，常榮五接到緊急任務(wù)：設(shè)計組須在一個月內(nèi)設(shè)計并施工完成橋頭堡。
他硬著頭皮接下任務(wù)，全組41人一個月沒離開工地，圍著桌子畫圖紙、商量方案，困了就勉強靠在椅子上小憩。他們提出了數(shù)個設(shè)計方案，上報國務(wù)院后，三面紅旗和工農(nóng)兵雕塑的方案被確定下來。
1968年年底，南京長江大橋的鐵路橋、公路橋先后竣工通車，南京城內(nèi)萬人空巷，連樹木、圍墻上也擠滿了圍觀的居民，歡呼震天。作為中國人自主設(shè)計、建設(shè)的第一座跨長江大橋，南京長江大橋被稱為“爭氣橋”。當(dāng)時，新華社將它與氫彈試驗成功相提并論，小學(xué)語文課本也收錄了《南京長江大橋》一文。
6月10日，南京長江大橋橋頭堡。新京報記者 龐礴 攝
通車前夜，常榮五如釋重負，和另一名工程師在橋下的棚子里開了一瓶酒，喝得酩酊大醉。通車后的第二天，他爬上大橋檢查，從剛剛干透的橋頭堡混凝土墻面上發(fā)現(xiàn)200多條大大小小的裂縫。他對每條裂縫的位置、長度、深度一一記錄，和工人們開始了修補工作。
2018年，南京已有5座跨長江大橋，另外4座橋梁與最初的南京長江大橋一起分擔(dān)著晝夜不息的車流。78歲的常榮五步履蹣跚，不再是當(dāng)年那個大橋落成時站在橋頭躊躇滿志的青年——最近一兩年，他已無法負擔(dān)長距離行走，不再到江邊重新拜會這位50年前的舊相識。
從大江到大海
今年80歲的彭寶華滿頭銀發(fā)，仍保留著工程師的風(fēng)度——短袖白襯衫上并無褶皺，戴一副細金屬邊的眼鏡。上世紀60年代，他從重慶交通學(xué)院橋梁隧道工程專業(yè)畢業(yè)。當(dāng)年，國內(nèi)鮮有特大型橋梁項目，所以直到上世紀70年代，他才第一次參與跨江大橋的規(guī)劃和建設(shè)——四川省的瀘州長江大橋。
彼時，橋梁不再是政治象征，而是經(jīng)濟發(fā)展的必要通路?！端拇ǚㄖ茍蟆?009年刊載的回憶文章稱，瀘州長江大橋興建時正趕上上世紀70年代末經(jīng)濟復(fù)蘇，瀘州長江兩岸卡車、汽車有時排出兩三公里，司機們要帶足過夜的干糧連夜排隊才能渡江。
“所以南京長江大橋從規(guī)劃到設(shè)計超過10年，但是瀘州長江大橋的建設(shè)時間要盡可能縮短。”彭寶華說。
橫在彭寶華面前的一大難題是長江的水文狀況。瀘州位于長江上游，江寬水急，一年兩次汛期，春來雪融有桃花汛，夏季降雨有夏汛，一年之內(nèi)水位相差超過10米。遇上汛期，施工就只能暫停，他記得曾有工人作業(yè)時失足落江，來不及呼救便被江流卷走。
為了保證汛期仍能施工，彭寶華和同事們決定借鑒九江長江大橋發(fā)明的技術(shù)“雙壁鋼圍堰”。簡單來說，雙壁鋼圍堰就像一個插進水底的無底杯子，底部密封后抽走中間的水，工人便能在鋼壁圍成的柱形空間內(nèi)建造橋墩。
瀘州長江大橋的雙壁鋼圍堰直徑50米，高20米。為了建造這個巨型設(shè)備，施工隊伍在工地岸邊建起工廠，將大量鋼材運到現(xiàn)場焊接。彭寶華記得，那時國家仍實行計劃經(jīng)濟，鋼材需要審批，如此大規(guī)模地用鋼可以說“十分奢侈”。為保證工期，瀘州市委也曾提出“人民大橋人民建，人民為橋做貢獻”的口號，號召市民到工地義務(wù)勞動，數(shù)個省內(nèi)的企業(yè)參與鋼板焊接，并提供了船只、汽車援助。
“雙臂鋼圍堰入水是在一個漲潮的早上。”近40年后，彭寶華回憶起那個場景，在吊船、運輸船的拖拽下，它被緩緩拉入水中，底部穿過鵝卵石和河泥，直接觸到了河底的巖層。
有了雙壁鋼圍堰的保障，汛期時，瀘州長江大橋仍可施工。1982年，大橋建設(shè)5年后通車，全長1252.5米，成為長江上最長的公路大橋。這是四川省內(nèi)第一次使用雙壁鋼圍堰技術(shù)，項目獲得國家技術(shù)二等獎。
彭寶華說，從上世紀八九十年代起，特大型橋梁在長江、珠江等大江上建起，雙壁鋼圍堰在深水作業(yè)場地廣泛使用。他建過的最大的鋼圍堰直徑270米，卡車可以在寬闊如道路的壁沿上運送材料，通行無礙。
“但是隨著經(jīng)濟發(fā)展，在大江大河上建大橋已經(jīng)不能滿足我們的需求了，橋梁建設(shè)必須從江河走向海洋。”上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司總工程師邵長宇說。
6月11日，上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司總工程師邵長宇。他主持設(shè)計了東海大橋。新京報記者 龐礴 攝
21世紀初，上海希望盡快建成與新加坡比肩的國際型深水港，在這樣的契機下，上海市政總院主持設(shè)計了東海大橋。那是一座連接上海本土和小洋山島的跨海大橋，是中國第一座真正意義上的跨海大橋，線路全長32.5公里，主橋全長25.3公里。
與江河上的大橋相比，東海大橋面臨著新的技術(shù)問題。“海上建橋風(fēng)大浪大，很小的風(fēng)力就可能引起橋面的劇烈振動，鋼索也存在風(fēng)振問題，甚至碰撞形成損傷，我們叫‘風(fēng)雨振’。”邵長宇說，設(shè)計東海大橋時，不僅要詳細計算風(fēng)力對橋面的影響，還要開展風(fēng)洞試驗研究，最后加裝了穩(wěn)定板、風(fēng)嘴等改變空氣流向的裝置，對鋼索排布進行了精密安排，預(yù)留減震措施的空間。
2005年8月5日，工程進度完成九成時，12級的臺風(fēng)麥莎從太平洋上逼近上海，海浪高達6米。晴天時肉眼可見的作業(yè)平臺被大雨和風(fēng)浪吞沒，工人們從施工小島撤往市區(qū)，吊船也停進了避風(fēng)港里。三天兩夜之后，臺風(fēng)遠離上海，東海大橋安然無恙。
考驗全社會的工業(yè)化水平
1949年至今，中國大江大海上的特大型橋梁越建越多，橋梁技術(shù)上的空白也被逐一填補。
在邵長宇看來，建造大型橋梁是系統(tǒng)性工程，每個環(huán)節(jié)的缺陷都會造成短板效應(yīng)。鋼材和混凝土等原材料的質(zhì)量，計算規(guī)劃時使用的分析軟件和實驗設(shè)備，建造過程中能調(diào)用的吊船等大型設(shè)備，都在考驗全社會的工業(yè)化水平。
常榮五對中國大橋的貢獻之一，是橋面鋪設(shè)的瀝青。上世紀80年代，他在廣東負責(zé)修建肇慶市西江大橋，橋梁首次采用全鋼架結(jié)構(gòu)。但夏天時，鋼結(jié)構(gòu)橋面的溫度高達八九十?dāng)z氏度，瀝青會因此軟化，汽車剎車，輪胎就卷起瀝青，露出下面的鋼板；冬天時，瀝青又會因低溫變硬、開裂，路面坑坑洼洼。
常榮五說，進口瀝青符合要求，但成本太高，他們只好自己研發(fā)。他帶著工人在從肇慶到廣州的一段廢棄道路上開辟出實驗場，用摻入不同成分的瀝青鋪路，然后開著車，加速，剎車，查看不同強度的摩擦下瀝青的完好程度。“當(dāng)時就發(fā)現(xiàn)，特立尼達和多巴哥的橡膠有效。把這些天然橡膠打碎，加入瀝青里，質(zhì)量就會提高很多。”
四年后的春天，西江大橋橋面用這種瀝青鋪裝完成，通車當(dāng)天，滿載的卡車依次從橋上通過。常榮五在車輛全數(shù)通過后查看，路面上的瀝青連輪胎印都沒留下。
東海大橋監(jiān)控室。受訪者供圖
修建瀘州長江大橋時，彭寶華需要進行風(fēng)力實驗，預(yù)估臺風(fēng)的影響。當(dāng)時，全國尚沒有專供橋梁使用的風(fēng)洞實驗室，四川安縣服務(wù)于導(dǎo)彈制造的軍工廠為他們提供了幫助。彭寶華記得，他和工作人員把橋梁模型運進縣城，深夜里，全縣停電以保障軍工廠內(nèi)有充足的電力模擬12級臺風(fēng)，之后根據(jù)模型的受損情況對橋梁設(shè)計進行調(diào)整。
“光計算是不夠的，必須模擬實際的惡劣氣候才能保證橋梁的安全性。”彭寶華說。到了上世紀80年代，同濟大學(xué)建成了專為土木工程服務(wù)的風(fēng)洞實驗室，風(fēng)力實驗再次更新?lián)Q代。
然而，超大型橋梁建設(shè)不斷提出新要求，這意味著技術(shù)的現(xiàn)代化必須持續(xù)跟進。
2009年，港珠澳大橋前期勘探時，中國還沒有大型勘探船，只好雇傭珠海附近的漁船貨船，綁上鉆機來替代。30多公里長的橋梁路線上，十幾艘漁船貨船以兩三公里的間距依次排開，到晚上就一起點燈，相互呼應(yīng)。孟凡超說，這些船上綁著兩三噸重的鉆機，勘探人員要帶著它們在海上工作兩三個月，不能上岸。
“但是伶仃洋里往來粵港澳的船只很多，有萬噸貨輪，也有載客的快艇、漁船等。入夜之后的海上非常黑，停在海中的勘探船很容易被撞上。”孟凡超說，那段時間里，他的手機24小時開機，夜里也不敢靜音，生怕出事。
事故幾次擦肩而過。最讓人后怕的一次是，一艘從珠海開往香港的快艇，沒有避開勘探船的鋼錨纜，螺旋槳絞了上去。“那艘快艇上有200多人，就像魚被網(wǎng)攔住一樣，稍有差池就魚死網(wǎng)破了。”孟凡超說，后來工人砍斷鋼纜排除了危險，所幸雙方人員都沒事。但半夜接到這樣的電話，他冒了一身冷汗。
港珠澳大橋建設(shè)完成后，孟凡超在中交集團發(fā)起了對綜合勘探船的研發(fā)制造——這種萬噸級的勘探船可以服務(wù)于長時間的海上作業(yè)，供上百名工程師、工人工作生活半年。
在孟凡超看來，勘探船不過是橋梁建設(shè)的縮影，未來隨著更多超級跨海通道的建設(shè)，對裝備和技術(shù)將提出更高的要求，而橋梁的工業(yè)化也將隨之走向更高的水平。
（感謝石雪飛、趙達斌、黃少文、林潔對本文采訪提供的幫助）
【親歷者說】
港珠澳大橋后，我將為家鄉(xiāng)造橋
孟凡超，港珠澳大橋總設(shè)計師。新京報記者 龐礴 攝
港珠澳大橋建成的半年后，我所在的單位，中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司又中標一個新項目：四川省遂寧市涪江六橋。相比于港珠澳大橋的1000多億造價和55公里的總長度，這座橋的規(guī)模并不大，全長約1900米，造價十幾億元。但它對我來說有特殊的意義——遂寧是我的家鄉(xiāng)。
我小的時候，涪江上只有一座橋，兩車道，中間畫著雙黃線，像現(xiàn)在的三級公路一樣，橋兩邊有一米多的人行道。橋是上世紀六七十年代建的，已經(jīng)不記得哪年，只記得當(dāng)時我還是個孩子，很好奇，去過兩次工地現(xiàn)場?，F(xiàn)在看來都是小場面了，當(dāng)時卻覺得不可思議，工人們推著車把石磚運到江邊，石料是四川產(chǎn)的紅砂巖，切成了三四十厘米見方的磚，然后手工砌成圓柱形的橋墩。
當(dāng)時的生活條件很艱苦，為了建橋，河灘里扎上了工棚，工人們吃喝、休息都在工棚里，旁邊就是作業(yè)現(xiàn)場，有人綁鋼筋，有人攪拌混凝土。工地里，工人們肩扛手提，有人穿著潛水服進行基礎(chǔ)建造，下去幾十分鐘再浮起來。他們都很有自豪感，但從現(xiàn)在看，這些施工方式太危險了，也會損害健康。
涪江上的那座舊橋，修建花了四年時間。我讀中學(xué)時，有時會騎著自行車或者步行過橋，到對岸的靈泉寺去玩。但那座橋橋面比較窄，不能滿足交通需求，后來就被拆掉了，之后在這座橋的原址上有了一座新橋，接下來的幾十年里，又陸續(xù)有橋建起來，現(xiàn)在涪江上已經(jīng)有了5座跨江橋。
港珠澳大橋建成后，遂寧的領(lǐng)導(dǎo)希望在家鄉(xiāng)建設(shè)一座新橋，作為遂寧的標志性建筑物，并進行了公開招標。我也希望有機會為家鄉(xiāng)做點事情，于是我供職的中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司開始準備相關(guān)的招投標工作。
我希望這座新橋有美感，區(qū)別于其他幾座平直、沒有特色的橋梁，因此采用了分離式的雙幅設(shè)計——橋梁從中軸線分開，像兩條平行的飄帶線，就顯得更瘦、更輕盈；橋塔是對稱的組合三角形結(jié)構(gòu)，像一對高聳的翅膀，寓意是雄鷹展翅。
建造上的技術(shù)就不必說了?，F(xiàn)在的橋梁基礎(chǔ)建造早就不用人力了，一根七八十噸的鋼管樁，用浮吊吊著，通過振動機械設(shè)備，幾十米的樁就插下去了，效率高，風(fēng)險低。橋梁主體也不用現(xiàn)場攪拌、澆筑混凝土，我們可以在工廠里預(yù)制，再通過鐵路運過來。
我們的方案做得很用心，去年中標，今年10月就會開工。獨特的設(shè)計，標準化工廠化的施工——新橋的規(guī)模并不大，但我希望它在這幾座橋中鶴立雞群。
