中国桥梁建设60年：一条焊缝里的工业化进程

2019年3月5日，航拍港珠澳大桥。资料图片/视觉中国 常荣五在南京长江大桥前留影。受访者供图 2019年3月8日，南京长江大桥。资料图片/视觉中国

【编者按】高铁、高速路、铁道的路网完善中，桥梁是重要环节。京沪高铁公司董事长蔡庆华曾在采访中提及，京沪高铁全线有288座桥梁，桥梁比例占线路总长的80.5%。

1949年以来，中国的特大型桥梁建设大致经过三个时期。一是改革开放前，国内资源贫乏，技术和工业化水平低，造桥基本靠手工作业；二是改革开放后，特大型桥梁建设高速发展，中国逐步出现了上海杨浦大桥等在技术上位于世界前列的桥梁；三是新世纪之后，特大型桥梁从江河走向海洋，东海大桥、港珠澳大桥都将中国的造桥水平推向了新高度。

而众多桥梁背后，是社会工业化水平的全面提升。一方面，大型吊船设备、自动化和装备化工厂、材料科学及计算机科学等的成熟，都为桥梁规模变大、数量激增和精度提高带来了保障。另一方面，桥梁建设中用到的钢铁制造智能化加工设备、大型架桥设备等，也推进了修路等其他大型工程的发展。

港珠澳大桥通车后，总设计师孟凡超听着汽车“唰唰唰”地从桥面上开过，75毫米厚的沥青下钢结构连接得严丝合缝，“一点颠簸的声音都没有”。

这个细节，是这座世界最长跨海大桥区别于以往特大型桥梁的显著特征,意味着大桥建造精度达到了毫米级水平。孟凡超说，港珠澳大桥虽然要在伶仃洋中面对海水腐蚀、海浪拍打和台风侵袭，它仍将为其所连接的香港、珠海、澳门三地服务120年。

在交通部公路规划设计院前总工程师彭宝华看来，港珠澳大桥的建成并非一步登天，此前，中国已有数座桥梁成为世界第一。他在笔记本上抄录了一张表格——世界已建和在建的主跨长度前10名中，斜拉桥中国占有7席，悬索桥中国占6席，拱桥中国占7席。

这些桥梁中蕴藏着中国造桥技术的不断进步，小到研发一项焊接技术，大到建设一间数万平方米的自动化工厂。它们之中的每个环节，都在考验一个国家的工业化水平。

毫米级精度

当汽车沿着32米宽、6车道的港珠澳大桥开进伶仃洋时，桥面随着视线延伸至海平线，看不到尽头，往来穿梭的游客会想到新闻里对它的描述：它是全世界最长、建造难度最高的跨海大桥，拥有世界最深、最长的海底沉管隧道。

但作为港珠澳大桥的总设计师，中交公路规划设计院有限公司（下称“公规院”）副总经理孟凡超更为那些难以被看到的特征为傲：全长55公里的大桥上，桥面沥青与钢箱梁主体紧紧贴合，构成桥梁主体的钢箱梁之间接合平整，没有凸起和落差。这让路面变得一马平川，没有一处褶皱，司机和乘客不会感受到突如其来的颠簸——这种颠簸即使是在路面良好的高速公路上也偶有发生。

如果是雨天，这份平滑更为直观。桥面自中轴线至两侧有2%的倾斜角度，雨水落下后不作停留，直接滑进伶仃洋，桥面没有水坑，车辆驶过不会溅起大片水花。

孟凡超说，这是桥梁建设中“四化”的结果，即大型化、工厂化、标准化、装配化。相比以往的工人手工式建造，“四化”后的桥梁部件精度更高。

在之前的手工作业时代，桥梁所用的钢板焊接成形后从高温降到常温往往发生变形。为了保持钢板平整，工人要拿着火焰枪、戴着面罩，在高温日晒的环境下对零部件反复进行火工矫正，一直持续到桥面合龙。即便如此，桥面接口处还是会有小到几毫米、大至二三厘米的落差。汽车开上去，就会有颠簸感。

为了解决这个问题，港珠澳大桥招投标前，孟凡超就要求投标企业必须符合“四化”要求，钢结构生产过程不能使用工人手工作业，要实现自动化焊接。不少想要投标的企业提出了反对意见，甚至公规院内部也有不同声音。“他们说全中国的制造都达不到这个水平，你这叫贪大图洋，不符合中国国情。”

但反对的人不知道，孟凡超考虑更多的是安全。55公里的大桥建在伶仃洋上，一年有超过200天的6级大风，汽车和风浪会不断对桥上的细小瑕疵施压。“这就像不断弯折、拉直一根有瑕疵的铁丝，如果这个问题不解决，大桥120年的规划使用寿命会大大缩减。”孟凡超说。

河北省秦皇岛市中铁山桥集团有限公司（下称“中铁山桥”）一直想要参与港珠澳大桥的招投标。2010年收到招标要求后，他们将公司的焊接专家徐向军派往辽宁开原，与一家机械臂生产商接洽。

彼时，孟凡超要求的自动化焊接已在汽车制造等高造价、精细化的生产中应用，但不曾用到桥梁钢箱梁的生产中，所以没有符合要求的机械臂设备。为了调试出这样的设备，徐向军和同事在这家生产商的实验室中不断做焊接试验、调试设备参数、提出修改意见。徐向军记得，被他们拿来练手的小型钢板逐步变成中型，最后变成与实物相等的大型。这些钢板加起来有一千多片，合计45吨。

在生产厂家待了大半年，徐向军终于得到了符合钢板焊接标准的机械臂，中铁山桥也采购了11套自动化设备，每套设备上有两到三条机械臂。在新建成的厂房中，新招的几个计算机系毕业生在控制台输入指令，遥控这些动作精准的机械手臂。徐向军说，“以前是一人养一只羊，现在是一人放一群羊。”

一穷二白的自主建设

港珠澳大桥向北1450公里，是江苏省南京市。这里屹立着中国人第一座自主建设的特大型桥梁——南京长江大桥，全长4588米、跨江648米。

尽管建成通车半个世纪，大桥的桥头堡上还留有明显的时代特色：四座桥头堡顶各挂三面红旗，分别代表社会主义建设总路线、大跃进和人民公社，紧挨桥头堡的是工农兵雕塑，扬臂迈步，手握毛主席语录。

在南京长江大桥建成之前，6300公里的长江上只有一座武汉长江大桥，是上世纪50年代由苏联援建的。“上世纪60年代初，中苏交恶，苏联撤走对南京长江大桥的援助，国内又是‘文革’，生产建设一片混乱，我们太需要一个自主完成的大工程来振奋人心。”南京长江大桥设计组组长、78岁的常荣五说。

南京长江大桥的规划始于1956年，对于一穷二白的中国来说，当时各方面条件都艰难。常荣五记得，那时国内只有一台计算机，由北京的中科院计算所研制成功，为了处理大桥设计过程中的大量计算，国务院特批设计组使用。

计算机差不多有一台钢琴大小，上面几排按键，输入数字就能得到结果。“手工计算一两个月的数据，用计算机半小时就能完成。”常荣五说，计算结果不是存在硬盘中的数据，而是成打的纸卷，上面打满小孔。

设计组派出一名颇受器重的年轻工程师乘火车往返于北京与南京，专门处理计算问题。每隔一段时间，他就把成卷的计算结果装进行李箱，带回南京。常荣五和同事们在一个充当办公场地的大食堂里展开纸卷，抄下结果。

建设工地上也是一幅与现在全然不同的景象。据《炎黄春秋》2018年刊载的回忆文章，兴建南京长江大桥时，成千上万的工人和普通南京市民一起在工地上干活：高校的学生们离开课堂，用钢凿、小锤和砂轮为桥面铸件上的浮雕抛光，或在工人指导下用铁丝将钢筋骨架的交叉处绑紧；工人们则将钢筋拧弯变成钩子，作为扳手的替代品交给学生。

“之所以要把钢筋拧成扳手，是因为当时的钢材太过紧张，扳手不够用；钢材的质量也不好，一个扳手用三五天就废了，久而久之就直接改用钢筋了。”常荣五说，建设南京长江大桥时是计划经济，钢材捉襟见肘，为了拿到几十吨钢材修建桥头堡，他特意去上海拜访了一家钢厂，好说歹说，对方才卖了他这个人情。

即便如此，大桥的设计、建设仍是几经波折，前后持续10年。就在1968年大桥即将建好时，常荣五接到紧急任务：设计组须在一个月内设计并施工完成桥头堡。

他硬着头皮接下任务，全组41人一个月没离开工地，围着桌子画图纸、商量方案，困了就勉强靠在椅子上小憩。他们提出了数个设计方案，上报国务院后，三面红旗和工农兵雕塑的方案被确定下来。

1968年年底，南京长江大桥的铁路桥、公路桥先后竣工通车，南京城内万人空巷，连树木、围墙上也挤满了围观的居民，欢呼震天。作为中国人自主设计、建设的第一座跨长江大桥，南京长江大桥被称为“争气桥”。当时，新华社将它与氢弹试验成功相提并论，小学语文课本也收录了《南京长江大桥》一文。

通车前夜，常荣五如释重负，和另一名工程师在桥下的棚子里开了一瓶酒，喝得酩酊大醉。通车后的第二天，他爬上大桥检查，从刚刚干透的桥头堡混凝土墙面上发现200多条大大小小的裂缝。他对每条裂缝的位置、长度、深度一一记录，和工人们开始了修补工作。

2018年，南京已有5座跨长江大桥，另外4座桥梁与最初的南京长江大桥一起分担着昼夜不息的车流。78岁的常荣五步履蹒跚，不再是当年那个大桥落成时站在桥头踌躇满志的青年——最近一两年，他已无法负担长距离行走，不再到江边重新拜会这位50年前的旧相识。

从大江到大海

今年80岁的彭宝华满头银发，仍保留着工程师的风度——短袖白衬衫上并无褶皱，戴一副细金属边的眼镜。上世纪60年代，他从重庆交通学院桥梁隧道工程专业毕业。当年，国内鲜有特大型桥梁项目，所以直到上世纪70年代，他才第一次参与跨江大桥的规划和建设——四川省的泸州长江大桥。

彼时，桥梁不再是政治象征，而是经济发展的必要通路。《四川法制报》2009年刊载的回忆文章称，泸州长江大桥兴建时正赶上上世纪70年代末经济复苏，泸州长江两岸卡车、汽车有时排出两三公里，司机们要带足过夜的干粮连夜排队才能渡江。

“所以南京长江大桥从规划到设计超过10年，但是泸州长江大桥的建设时间要尽可能缩短。”彭宝华说。

横在彭宝华面前的一大难题是长江的水文状况。泸州位于长江上游，江宽水急，一年两次汛期，春来雪融有桃花汛，夏季降雨有夏汛，一年之内水位相差超过10米。遇上汛期，施工就只能暂停，他记得曾有工人作业时失足落江，来不及呼救便被江流卷走。

为了保证汛期仍能施工，彭宝华和同事们决定借鉴九江长江大桥发明的技术“双壁钢围堰”。简单来说，双壁钢围堰就像一个插进水底的无底杯子，底部密封后抽走中间的水，工人便能在钢壁围成的柱形空间内建造桥墩。

泸州长江大桥的双壁钢围堰直径50米，高20米。为了建造这个巨型设备，施工队伍在工地岸边建起工厂，将大量钢材运到现场焊接。彭宝华记得，那时国家仍实行计划经济，钢材需要审批，如此大规模地用钢可以说“十分奢侈”。为保证工期，泸州市委也曾提出“人民大桥人民建，人民为桥做贡献”的口号，号召市民到工地义务劳动，数个省内的企业参与钢板焊接，并提供了船只、汽车援助。

“双臂钢围堰入水是在一个涨潮的早上。”近40年后，彭宝华回忆起那个场景，在吊船、运输船的拖拽下，它被缓缓拉入水中，底部穿过鹅卵石和河泥，直接触到了河底的岩层。

有了双壁钢围堰的保障，汛期时，泸州长江大桥仍可施工。1982年，大桥建设5年后通车，全长1252.5米，成为长江上最长的公路大桥。这是四川省内第一次使用双壁钢围堰技术，项目获得国家技术二等奖。

彭宝华说，从上世纪八九十年代起，特大型桥梁在长江、珠江等大江上建起，双壁钢围堰在深水作业场地广泛使用。他建过的最大的钢围堰直径270米，卡车可以在宽阔如道路的壁沿上运送材料，通行无碍。

“但是随着经济发展，在大江大河上建大桥已经不能满足我们的需求了，桥梁建设必须从江河走向海洋。”上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司总工程师邵长宇说。

21世纪初，上海希望尽快建成与新加坡比肩的国际型深水港，在这样的契机下，上海市政总院主持设计了东海大桥。那是一座连接上海本土和小洋山岛的跨海大桥，是中国第一座真正意义上的跨海大桥，线路全长32.5公里，主桥全长25.3公里。

与江河上的大桥相比，东海大桥面临着新的技术问题。“海上建桥风大浪大，很小的风力就可能引起桥面的剧烈振动，钢索也存在风振问题，甚至碰撞形成损伤，我们叫‘风雨振’。”邵长宇说，设计东海大桥时，不仅要详细计算风力对桥面的影响，还要开展风洞试验研究，最后加装了稳定板、风嘴等改变空气流向的装置，对钢索排布进行了精密安排，预留减震措施的空间。

2005年8月5日，工程进度完成九成时，12级的台风麦莎从太平洋上逼近上海，海浪高达6米。晴天时肉眼可见的作业平台被大雨和风浪吞没，工人们从施工小岛撤往市区，吊船也停进了避风港里。三天两夜之后，台风远离上海，东海大桥安然无恙。

考验全社会的工业化水平

1949年至今，中国大江大海上的特大型桥梁越建越多，桥梁技术上的空白也被逐一填补。

在邵长宇看来，建造大型桥梁是系统性工程，每个环节的缺陷都会造成短板效应。钢材和混凝土等原材料的质量，计算规划时使用的分析软件和实验设备，建造过程中能调用的吊船等大型设备，都在考验全社会的工业化水平。

常荣五对中国大桥的贡献之一，是桥面铺设的沥青。上世纪80年代，他在广东负责修建肇庆市西江大桥，桥梁首次采用全钢架结构。但夏天时，钢结构桥面的温度高达八九十摄氏度，沥青会因此软化，汽车刹车，轮胎就卷起沥青，露出下面的钢板；冬天时，沥青又会因低温变硬、开裂，路面坑坑洼洼。

常荣五说，进口沥青符合要求，但成本太高，他们只好自己研发。他带着工人在从肇庆到广州的一段废弃道路上开辟出实验场，用掺入不同成分的沥青铺路，然后开着车，加速，刹车，查看不同强度的摩擦下沥青的完好程度。“当时就发现，特立尼达和多巴哥的橡胶有效。把这些天然橡胶打碎，加入沥青里，质量就会提高很多。”

四年后的春天，西江大桥桥面用这种沥青铺装完成，通车当天，满载的卡车依次从桥上通过。常荣五在车辆全数通过后查看，路面上的沥青连轮胎印都没留下。

修建泸州长江大桥时，彭宝华需要进行风力实验，预估台风的影响。当时，全国尚没有专供桥梁使用的风洞实验室，四川安县服务于导弹制造的军工厂为他们提供了帮助。彭宝华记得，他和工作人员把桥梁模型运进县城，深夜里，全县停电以保障军工厂内有充足的电力模拟12级台风，之后根据模型的受损情况对桥梁设计进行调整。

“光计算是不够的，必须模拟实际的恶劣气候才能保证桥梁的安全性。”彭宝华说。到了上世纪80年代，同济大学建成了专为土木工程服务的风洞实验室，风力实验再次更新换代。

然而，超大型桥梁建设不断提出新要求，这意味着技术的现代化必须持续跟进。

2009年，港珠澳大桥前期勘探时，中国还没有大型勘探船，只好雇佣珠海附近的渔船货船，绑上钻机来替代。30多公里长的桥梁路线上，十几艘渔船货船以两三公里的间距依次排开，到晚上就一起点灯，相互呼应。孟凡超说，这些船上绑着两三吨重的钻机，勘探人员要带着它们在海上工作两三个月，不能上岸。

“但是伶仃洋里往来粤港澳的船只很多，有万吨货轮，也有载客的快艇、渔船等。入夜之后的海上非常黑，停在海中的勘探船很容易被撞上。”孟凡超说，那段时间里，他的手机24小时开机，夜里也不敢静音，生怕出事。

事故几次擦肩而过。最让人后怕的一次是，一艘从珠海开往香港的快艇，没有避开勘探船的钢锚缆，螺旋桨绞了上去。“那艘快艇上有200多人，就像鱼被网拦住一样，稍有差池就鱼死网破了。”孟凡超说，后来工人砍断钢缆排除了危险，所幸双方人员都没事。但半夜接到这样的电话，他冒了一身冷汗。

港珠澳大桥建设完成后，孟凡超在中交集团发起了对综合勘探船的研发制造——这种万吨级的勘探船可以服务于长时间的海上作业，供上百名工程师、工人工作生活半年。

在孟凡超看来，勘探船不过是桥梁建设的缩影，未来随着更多超级跨海通道的建设，对装备和技术将提出更高的要求，而桥梁的工业化也将随之走向更高的水平。

（感谢石雪飞、赵达斌、黄少文、林洁对本文采访提供的帮助。）

新京报记者庞礴江苏南京、上海、北京报道

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