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作者| 须臾千秋，清华大学土木工程博士
如果要问你，世界上最长的桥梁有多长，可能很多人未必知道。不过，如果问你世界最长的桥梁在哪儿，相信很多人都能猜到，它必然是在中国。
世界造桥的纪录一直被刷新着，但自从中国的丹昆特大桥建成，世界最长桥梁的称号便一直为丹昆特大桥所拥有，它东起苏州昆山市，西到镇江丹阳市，全长164.851公里，是世界第二长桥——美国庞恰特雷恩湖桥的四倍还多。
在京沪高铁上修建了这么长的一段纯桥梁，肯定不仅仅是为了破吉尼斯世界纪录的。事实上，以桥代路恰恰是高速铁路修建的先进理念。
（一）为什么要修世界最长桥梁？
通常情况下，直接在地面铺设铁路的成本是要比修建高架桥梁低很多的。因此在条件允许的情况下，工程师们会优先选择直接在地表铺设铁路。
丹昆特大桥所处的江苏南部，正处于长江三角洲冲积平原之中，此处的软土、淤泥质土广布，土质承载力很差。如果直接在地面上铺设地基，修建铁路，那铁路就很容易随着地质环境的变化而发生不均匀沉降，使得列车发生颠簸。这些微小的颠簸对于以350公里/小时运行的高铁而言是灾难性的。
此外，长三角地区运河、湖泊水网密集，水面宽度在20米以上的河道有150余条，加之人口密集，地上的村镇和道路相互交织，即使尽可能地在地表修建铁路，也必定要隔三差五地修几座桥来跨过这些复杂的水系和道路。与其反复地在平路和桥梁之间来回转换，还不如全部修建高架桥梁。
由于长三角处于经济发达地区，这里的土地成本十分高昂，铺设地表铁路涉及到的成本不菲。但采用高架桥模式，既可以降低土地征用的成本，又能够减少对宝贵耕地的占用，降低经济成本的同时，也减轻了高铁修建对自然环境的破坏，降低了环境成本。
最后，这种超长的铁路特大桥当然不可能是单跨结构，而是主要由4000多节标准化制造的混凝土箱梁组成、搭配少部分跨越道路、水网而必须修建的长跨而形成的一条复合桥梁。大批量地生产标准构件，本身就可以有效地降低成本。
这样一来，相比起地面方案，将高铁线路整个修成一座大桥的高架方案无论从成本、环境还是工程上来看，都要更胜一筹。
不光是丹昆特大桥，就是对于整个京沪高铁，桥梁的长度也占到了正线总长的86.5%。
（二）高铁大桥如何克服松软土质？
相比起上千米跨度的单跨大桥，连续跨大桥在局部施工上的技术难度并不高。大桥虽然名为164公里长，但实则是由诸多相互独立的桥墩与混凝土箱梁连接而成的，在长期的施工中总能形成一定的经验和惯例。
超长桥梁的主要难度在于，它需要在很长的区域内面对多种多样的环境。这些土层有的坚硬，有的松软，还要穿过一些湖泊，这些土层的沉降量各不相同，而不均匀的沉降势必要影响大桥整体的平整程度，因此，严格控制桥墩的变形十分重要。
丹昆特大桥所处的位置属于第四系松散堆积层，以海积、冲海积黏性土、粉性土为主，总厚度在100米以上，属于最不利于工程稳定性的那一类土质。桥墩的基础采用墩台与摩擦桩复合的模式，既可以靠土壤对深桩的摩擦力来承重，也可以靠承台来分散压力。
针对丹昆特大桥软土地区长大桩基的特点，研究者在国内外首次提出了沉降计联合应变计监测桥梁桩基桩底压缩变形的方法，为测试桩底压缩层变形提供了一种可靠的技术方法。
科研人员在现场设置了桥梁基础沉降变形观测系统，在易沉降桥墩的四个角布置精密水准观测点。采用闭合水准路线或附合水准路线往返观测，最终确保桥墩的变形量达到规范允许的范围内。
此外，人们还要对桥墩的沉降进行持续的观测，研究长期中基础沉降对时间的变化曲线，并结合室内蠕变实验获取土层的应力-应变-时间曲线，建立蠕变模型和参数反演，最终编制出专门的桩基监测数据管理软件，对现场的沉降进行预测，并施加有针对性的弥补措施。
（三）高铁跨过阳澄湖，修桥和环保如何兼顾？
阳澄湖座落在苏州市东北部，湖区面积119平方公里，是京沪高铁无法绕过的一道障碍。得益于独特的水生环境，这里出产的大闸蟹享誉全国。也正因为如此，阳澄湖的水质保护成为了丹昆特大桥阳澄湖段修建的重点。
（丹昆特大桥阳澄湖段示意图）
桥梁的建设需要以坚固的施工平面作为依托，其中比较传统的湖泊桥梁施工方法是栈桥法。在修建主桥之前，在大桥的设计沿线架设比较简易的栈桥，便于施工所用的机械、材料和人员迅速运往施工地点，并以此为依托进行施工。
然而，如果采用栈桥方案，那么桥墩和钻孔桩的施工就会直接与湖水接触，这个过程会产生大量的泥浆，施工机械漏油、混凝土浇筑泄漏等问题也难免会发生，这些有害物质都会直接进入湖水中，对整个阳澄湖的水体造成较大负面影响。此外，栈桥本身的建设和拆除也会对湖水造成很大的污染。
因此，丹昆特大桥的阳澄湖段施工方案最终被确立为“筑坝围堰”施工法。
这种方法是在大桥线路的周围用钢管桩圈出一圈范围，保证围堰内外的湖水相互隔绝，之后将围堰内的湖水抽干，以围堰内的湖底为依托进行施工。这样变水上作业为陆地作业，油类、泥浆和混凝土的泄漏都可以被限制在陆地上，并在围堰拆除之前清理干净，不会进入湖水中造成污染。
围堰内施工产生的污水和施工人员产生的生活污水，会进行“三级沉淀”后闭路循环使用，或用特定容器收集，定期用驳船运送到岸上，集中处理，不会和阳澄湖中的水发生直接接触。
为确保万无一失，在围堰外侧一段距离内的湖水中，人们还专门设置了水文监测布点，监测湖水中的各项污染物指标和湖水的流速、流向，并对湖泊水动力学采用三维数值试验进行研究，结合地理可视化技术建立数学模型，对湖水中的污染情况进行模拟。
实际监测和模拟结果发现，围堰周边和湖中其他区域内的水质几乎完全相同，说明围堰内的施工没有对湖水的水质造成太大影响。此外，湖水中的植物和底栖动物也在施工过程中受到了精心保护，在包括围堰建造、施工和拆除的全过程中都没有受到影响。
事实上，不仅仅是阳澄湖段，由于丹昆特大桥全线处于人口密集区，因此对于高铁周边的环境要求都很高。
丹昆特大桥沿线全部人工栽培了线状绿地，将高铁景观设计与绿道设计相结合，进而形成整体性和系统性的高铁沿线景观。在保护周边动物种群的正常栖息之外，还避免了对沿线居民的干扰，同时提高了美观程度，让高铁线路本身成为了亮丽的风景线。
（四）连续跨大桥如何保障高铁平稳运行？
高铁车辆对道路的平整程度敏感性极高，但另一方面，混凝土也是一种体积敏感性材料，在温度变化时会产生变形乃至裂缝。因此，既能保持体积稳定，又有极高平整程度的连续梁底座板对高铁的运行必不可少。
大桥的施工段本身并非连续，而是由一节节简支梁搭在桥墩上而成的，随后这些简支梁会被紧密地浇筑在一起。为了消散、平衡混凝土的温度应力，在丹昆特大桥的每节简支梁跨中都设置了钢板连接器后浇带，用于传递各个结构单元之间的作用力。这些后浇带经过巧妙的施工顺序调整，可以极大地提高大桥的受力整体性和结构质量。
（后浇带的布置）
结语
京沪高铁现已通车7年，作为全国最重要的高铁线路，京沪高铁将京津冀与长三角紧密地联结在了一起，促进了全国的经济一体化。京沪高铁本身也已经实现了盈利，成为了世界范围内最成功的交通工程之一，而丹昆特大桥以其世界第一的长度和杰出的工程质量被载入史册。
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编辑| 史文慧
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