創新智慧與膽識成就“世界第一拱橋”

近日，由中國工程院院士、廣西大學教授鄭皆連主持設計建造的廣西平南三橋獲第15屆“中國鋼結構金獎年度傑出工程大獎”，實現全國橋樑類項目此項大獎零的突破。

“平南三橋代表了現代鋼管混凝土拱橋甚至拱橋的最高建造水平，引領了拱橋技術發展方向，為國際橋樑科技進步、提升世界各國交通基礎設施建設水平貢獻了中國智慧。”美國工程院院士、中國工程院外籍院士鄧文中説。

平南三橋跨徑575米，被譽為“世界第一拱”，是廣西大學產學研深度融合的印證，也是鄭皆連院士團隊鋼管混凝土拱橋設計理念、施工模式、關鍵技術等方面集中突破的體現。

為科學執言

平南三橋的誕生有一段曲折經歷。“如果不是鄭皆連院士堅定的科學執言，‘世界第一拱’極有可能與我們擦肩而過。”鄭皆連院士團隊成員、廣西大學土木建築工程學院教授陳正猶説。

2017年，根據廣西發展戰略，荔浦至玉林高速公路平南北互通連接線要跨越潯江修建平南三橋。初步設計時，設計院推薦懸索橋方案，而專業審查單位推薦斜拉橋方案，一時難以定奪。

作為橋樑專家，“合適的橋型”和“省錢”是鄭皆連建設拱橋的第一理念。“安全和質量缺一不可，涉及國家利益、關乎民生福祉的事都是天大之事。”鄭皆連告訴記者，為減少投資、提升結構剛度、降低運營期維護費用和風險，他提出跨徑575米的鋼管混凝土拱橋方案，較最初設計單位推薦的方案節省投資近9000萬元。

但評審時該方案被否定了。有的專家認為，建造拱橋風險太高，理由是橋址北岸拱座區域基岩上方分別覆蓋18米至22米的粉質黏土，以及15米至18米厚的卵石層，這種一岸為結實基岩、另一岸是卵石層的地質條件，不符合傳統拱橋的建造要求。

面對質疑，鄭皆連立即開展論證。“雖然拱橋的跨徑超過目前世界上各類拱橋，存在一定風險，但完全是可控的。”鄭皆連説。他隨即起草了滿滿三頁半的彙報提綱，專程赴交通運輸部彙報，對鋼管混凝土拱橋工程風險及造價風險可控的依據進行了詳盡闡述和分析。

彼時已76歲高齡的鄭皆連，主動請戰出任大橋建設專家組組長，與參建各方共擔風險，最終促成平南三橋採用鋼管混凝土拱橋方案。

為創新執着

平南三橋每一個建設過程也都無處不科技。

鄭皆連院士團隊成員、廣西大學土木建築工程學院教授梅國雄親歷了大橋科研攻關的整個過程。他説：“在建橋過程中，團隊始終將科研走在設計、施工前面，真正實現了產學研緊密結合。”

平南三橋建設碰到的第一個難題是拱座基礎，它位於平原微丘地區，地質條件複雜多樣，其中北岸覆蓋較厚的卵石軟土層，在這類非巖地基上修建超大跨度有推力的拱橋國內外尚屬首次。

針對平南三橋北台址擁有30米覆蓋層這個難點，鄭皆連提出“地連牆+卵石層注漿加固”方案，建設成本較把基礎置於基岩上節省兩千萬元；提出了對卵石層注漿及注漿效果的檢驗方法，經注漿模型實驗，預估橋台基礎底下的35000立方米卵石注漿需耗水泥2400噸，這與實際用量2300噸幾乎一致。注漿模型實驗提出的卵石層承載能力與原位加載實驗結果相近，充分證明能滿足拱橋承載能力的需求。據檢測，3年多來橋台僅下沉5毫米，為設計限值的1/6，為突破地質不適宜拱橋建設橋址上成功建造世界最大跨徑拱橋打下了堅實基礎。

“攻克系列關鍵問題，在保障平南三橋施工過程質量的同時，也實現了工期的精準控制。”團隊成員、廣西大學土木建築工程學院副教授塗兵介紹，平南三橋於2018年8月開工，於次年12月在廣西大學舉辦的世界拱橋大會召開時，精準實現懸拼拱桁2/3節段的目標。

2020年12月28日，平南三橋完成建設，歷時28個月，提前工期15個月。“施工承包價始終未變，造價比懸索橋節省8000多萬元，比斜拉橋節省3000多萬元，養護費用也比斜拉橋和懸索橋每年節省100多萬元。”團隊成員、廣西大學土木建築工程學院教師郭曉説。

世界拱橋大會永久性學術委員會主席布魯諾·布利斯傑拉認為：“就平南三橋而言，建造技術和管理能力在世界上都是一流的。”

為服務竭力

“產學研結合要求我們的研究‘有用’，有用才能推動實踐，才能助力經濟社會發展。”鄭皆連如是説。他帶領團隊研發的一系列科技成果應用到橋樑建設中，最終目的不僅是建成一座漂亮的橋樑，而是做實事、惠民生、促發展，為地方經濟發展發揮實際作用。

“平南三橋提高了我們村的知名度，對我們發展文化旅遊、傳統手工藝產業起到很大作用，來村裏旅遊觀光的人多了，來買土特產的人也多了。”平南縣上渡街道雅埠村黨支部書記鄭軍翔告訴記者，當地政府已在位於橋頭的大煙寮屯打造鄉村風貌示範點。

隨着平南三橋建成通車，這座鋼鐵水泥鑄成的“飛虹”已然成為人們悠然過江的坦途，成為平南人民享受便捷通勤和發展紅利的民生橋、幸福橋。

漫步橋的兩岸，原來髒亂差的養雞場，變身為草木葱蘢的花園式景觀，一個個木排渡口已完成使命，村鎮特色產業正在興起，鄉村振興奏響了新篇章。

（本報記者 周仕興 本報通訊員 劉娜利）