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爭鳴|給南京長江大橋“斷骨增高”就能暢通長江黃金水道?

7月1日,南京市鼓樓區不可移動文物名單出爐,其中包括南京長江大橋。7月2日澎湃新聞(www.kxwhcb.com)獲悉,這是南京長江大橋首次整體納入文物保護。
這意味著,對南京長江大橋,今后即使進行修補修繕工作,也必須向文物部門上報方案,經專家論證后,方可進行。
然而,圍繞著南京長江大橋“鎖長江”的爭議很難就此散去。一直以來,由于凈空高度不夠,這座南京“地標”不得不面對阻礙萬噸巨輪在長江黃金水道上航行的指摘。2014年初,其上游的安徽相關部門仍在托全國政協委員向全國兩會“捎話”,要求改造南京長江大橋。
如何改變南京長江大橋凈高不足的尷尬局面?澎湃新聞綜合近年來各路專家的觀點,主要有三:一是炸橋;二是為其進行“增高手術”,將橋梁高度頂升10米以上;三是挖條滿足通航要求的運河,避開南京長江大橋。
不過,“炸橋”這一頗為極端的方式并不為大多數人認可。剩下的兩種方案,前者據說技術可行,而后者看似異想天開,南京不做,并不意味著其他城市不敢想。今年5月,有消息稱,位于長江出海口的江蘇南通,正在研究從長江邊挖條運河直通黃海,避免長江口潮漲潮落等帶來的航道變化等負面影響。
專家曾為南京長江大橋制定“增高”方案
早在2006年“炸橋”之爭最為火熱的時候,東南大學土木工程學院李愛群教授等曾約見媒體,稱他們經過調研,制定出一份“南京長江大橋整體頂升方案”。
李愛群說,炸掉大橋過于“幼稚”,根本不能算是一種解決方案,而他的方案可以實現保橋與疏通黃金水道兼顧。
該方案提出,通過主橋整體頂升16米,使大橋的通航凈空高度達到40米,可滿足2.5萬噸海輪的通航要求。這項工程預計所需的投資金額為6~9億元人民幣,施工周期2~3年。
對頂升過程,李愛群教授通俗地解釋說,南京長江大橋是由九個橋墩頂起的,要抬高大橋,也就是加高橋墩。在對主橋和引橋的橋墩、橋頭堡前期加固工作完成后,將九個橋墩和大橋的上部同時分離,這時,橋的上部和橋墩之間便出現了間隙,接著,再用一些連接技術,將這些間隙“填滿”。在橋墩“長高”的同時,大橋自然被整體抬高了。
在李愛群的方案中,南京長江大橋將按照1小時幾毫米的“生長速度”最終整體抬高,這種緩慢的移動對大橋的結構不會有影響。就交通是否中斷的問題,該方案也提出了詳細計劃,其中保障鐵路交通不中斷是內容之一。
李愛群當時介紹,雖然國內外目前都沒有類似的大型案例,但大橋整體頂升的大部分關鍵性原理和技術都已經成熟,只要通過科技攻關,所有的工程技術難題都可以得到妥善的解決。
他還表示,長江上凈空高度不夠的橋梁不少,針對不同結構的大橋,要有不同的頂升方案。
國內有橋梁最高增了8.6米
雖然南京長江大橋的改造方案最終沒付諸實施,不過就在2006年5月,浙江湖州的屺風大橋完成了一次令人矚目的“斷骨增高”手術。這座重4000噸的大橋,用時3個月成功“長”高2.5米,創下當時國內橋梁整體一次頂升的最高紀錄。
屺風大橋位于浙江千噸級航道——湖嘉申線湖州段上,是2003年通車的公路橋。但建成2年后,屺風大橋便面臨尷尬:由于浙江從2005年起對包括湖嘉申線在內的“上海城建生命線”浙北內河航道進行升級改造,通航標高4.5米的大橋無法適應航道通航等級的提高。最終,浙江交通部門決定,讓屺風大橋橋梁“長高”2.5米。
該省港航局解釋說,如拆除重建,勢必增加湖嘉申線建設成本,并影響周邊交通,而進行整體提升,總投資僅是重建的1/3,且可大大縮短工期。
承擔這項工程的是上海一家專業公司,該公司負責人介紹,屺風大橋的抬升工程,采用的是PLC液壓同步頂升控制系統,先將橋柱無振動切割,相當于給大橋“斷骨”,然后用千斤頂將主橋、引橋同時舉起,橋面懸空后再進行連接并加強墩柱。整個過程全由電腦控制,同步誤差精度小于2毫米。
屺風大橋的增高記錄在2013年被刷新。當年3月,成都完成二環路上6座立交橋的頂升。其中紅牌樓立交橋頂升高度達8.627米,是國內橋梁頂升的最大高度。
上海為南京長江大橋“做示范”
近年來,國內陸續還有多座大橋完成“增高”手術,手法都如出一轍,即先“斷骨”,然后頂起,再“接骨”。如2010年,蘭州將有“天下黃河第一橋”之稱的中山鐵橋整體提升1.2米。該工程同樣采用“千斤頂”整橋提升裝置,抬高后橋墩與橋面之間的空隙通過混凝土澆筑后實現了橋墩“接高”。
2011年底,上海橫潦涇大橋整體頂升工程完工,施工方使用112臺200噸雙作用液壓千斤頂,將總重10408噸、跨徑達295米的主橋橋體抬高了1.58米。該工程收到了世界紀錄協會頒發的世界上最長、最重的橋梁整體頂升工程兩項世界記錄證書。
據上海城建市政集團介紹,如按傳統的拆舊建新方式,整個工程需要大約3年時間,期間,同三國道、滬蘇浙航運咽喉要道都會受到嚴重影響,且資金投入巨大。而采取橋梁頂升技術,相對于拆除重建總體造價成本降低一半,工期也縮短一半,同時施工時產生的建筑垃圾少、噪音等污染少。
該工程相關負責人還稱,工程的順利完成開創了我國大型橋梁頂升作業的先河,“為長江大橋等超大型橋梁的頂升作業提供了參考”。
“增高”是松綁黃金水道的利器?
2011年,交通運輸部主管的《中國公路》雜志刊登了篇題為《頂升技術,可否成為松綁黃金水道的利器?》的文章。該文稱,“(上海)橫潦涇大橋的大跨徑梁橋頂升工程的實施,也讓我們對南京大橋的頂升可能充滿了憧憬。”
文章分析說,南京長江大橋由正橋和引橋組成。引橋為簡支梁橋,對其分段頂升(10跨分成一聯),該種橋梁頂升可參考橫潦涇大橋引橋的頂升,頂升技術上不存在問題,現有技術可以解決。
南京長江大橋正橋為10孔連續鋼桁梁組成,從上部結構形式上看,蘭州中山橋整體頂升與南京長江大橋正橋均為連續鋼桁梁結構,且蘭州中山橋建造年代比南京長江大橋更早。從總長、下部結構形式、跨數、最大跨徑、單墩重量、頂升所需控制點數來看,橫潦涇大橋整體頂升與南京長江大橋正橋均接近。
不過,南京長江大橋需頂升10米以上方能充分發揮長江水運,從頂升高度來看,南京長江大橋假定頂升高度要比這兩座橋高很多。超高度的橋梁頂升需要解決兩個技術難題:一個是下部支撐的穩定問題,另一個是頂升中的偏位問題。
其中,下部支撐的穩定性包含兩個方面:一個是頂升到位永久使用的穩定性,另一個是頂升過程中臨時支撐的穩定性。
南京長江大橋下部橋墩高80米,若頂升10米,頂升后的高度為90米,比原結構增高約12.5%,這個增高比例較小,通過對接高墩的加固不會影響到下部結構的受力和穩定,對于頂升后的永久使用影響較小;在頂升過程中的支撐穩定性,可通過分次頂升等方法解決。對于頂升10米之高的水平偏位問題,通過計算機的同步控制完成可以控制在較小的允許范圍內。
文章最后總結說,“從以上綜合比較和分析來看,南京長江大橋整體頂升技術上的可行性較大。”
也有專家反對“接肢”:可能造成災難性后果
有贊成自然也有反對聲。
盡管學術界多數認為,為長江大橋增高可行,但也有專家對此表示擔憂。全程參與南京長江大橋建設的退休老工程師車家明曾表示,給長江大橋“接肢”的想法不符合實際,除技術上將面臨無可想像的困難外,施工中也存在巨大的風險。
車家明稱,根據杠桿原理“重量×重臂=力×力臂”,用在大橋上,整個橋墩的高度就是力臂,“接肢”12米后,公式左邊沒有變化,右邊的乘積要大于左邊。一旦火車緊急剎車,其產生的巨大水平制動力傳遞到橋墩基礎上,大橋的穩定性必將遭到破壞,可能造成災難性后果。
即使能“接肢”,千斤頂等設備的放置也是個大難題。整個大橋需要上百個千斤頂。而這些千斤頂只能放在墩帽,但實際上那里的空間很小。
車家明還表示,引橋部分的施工也困難重重。北岸的4孔引橋、南岸的17孔引橋,采用的都是雙曲拱的結構,這種結構是大拱上面還有小拱,拱與拱之間是空腹的,其間填充的是泥土,為的是既能達到強度要求,又能減輕橋身自重。這種結構是一個死的結構,無法進行任何頂升作業。
此外,正橋頂升后,引橋必須延長數公里以減緩坡度,否則,汽車將從一個比大橋飯店還高很多的坡頂上“高臺跳水”才能下地,這在現實中也是不可行的。
挖條運河行不行?
除“斷骨增高”,熱心的專家們還提出了其他解決方案。
一是將南京長江大橋1~2個通航孔改為提升開啟式。該方案的優點是改造技術難度小,工程量小,成本低;缺點是施工期間需中斷大橋交通,改建后水路運輸與陸路運輸互相影響,通行效率低,對大橋外觀改動較大。
二是修建船閘。該方案的優點是施工期間僅需中斷部分航道,無需中斷大橋交通;缺點是江內建造船閘影響通航效率,降低汛期泄洪能力,且降低閘室內水位需耗費巨大的能源;另外對大橋地段的自然景觀也有影響。
最讓人耳目一新的是“修建運河”,即繞過南京長江大橋修建一條滿足通航要求的大運河,運河上修建橋梁或隧道。該方案的優點是建設期間不需要中斷大橋的運輸,運河及其配套水利設施的建成可以增加中下游地區的防汛調控能力。
但缺點同樣明顯,需要進行征地和居民搬遷,耗資巨大,估計費用200億元左右,堪稱勞民傷財。
但南京不做,并不代表著其他城市不敢想。
5月15日,有網絡媒體爆料說,位于長江口的江蘇南通可能在長江江邊(南通段,靠近南通市這邊,而不是靠近啟東)直接挖一條運河直通黃海(長江入海口是東海和黃海交界處,南通段是黃海,上海段則是東海)。該運河將比較寬,長度約100多公里,兩岸將規劃大量船舶等先進制造業和海洋工業。
按照設想,未來船只可以直接從黃海通過運河駛入長江,避免了長江口漲潮落潮等帶來的航道變化等負面影響。
據稱,這是有關部門委托政府智囊機構在做的方案的內容一部分。也就是說,這不是學術機構的單方設想,很大程度上體現了政府意圖。
如果上述消息屬實,長江經濟帶建設的區域競爭之激烈,由此可見一斑了。





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