如何建造一座很长的桥？

桥梁是使车辆行人等能顺利通行的建筑物。如果河沟变宽，桥梁自然也需要相对延长。由于自身的重力，桥梁天然就会向下弯曲。而拱桥的形状能将重力与荷载转化成垂直于拱截面的压力，在竖向荷载作用下，拱式结构的支撑处不仅产生竖向反力，而且产生水平推力，所以就能承受更大的重力。

洛阳桥的建造

但是，单拱能承受的跨度是有极限的。即便到了今天，在现代技术的加持下，世界上最大的跨径拱桥天峨龙滩特大桥跨径也只有600米，相比之下，古代拱桥的长度就更加有限了。大名鼎鼎的隋代石拱桥赵州桥，全长不过64.4米。如果想修一座更长的桥，那就只能加桥墩了，例如始建于1053年的洛阳桥，虽然全长只有834米，但却是中国最早的跨海石桥。

洛阳桥得名于泉州洛阳江。洛阳江“水阔五里，上接大溪，外即海也，每风潮交作，数日不可渡”。出于交通经贸的需求，历朝历代都想在这里建造桥梁，但古代的技术条件实在很难在湍急水流中打造坚实的桥墩。桥上的一切重量和振动影响，再加上桥梁本身的自重，以及风力、水力的影响等，都会传达到桥墩，所以桥墩是桥梁的基础。只有桥墩立得牢，桥梁才能坐得稳。可在洛阳江这样波涛汹涌的江水中，要如何施工呢？

桥匠会在风浪较小的日子里，用船载石，沿着规划好的桥梁中线抛下大量石块，使江底形成一条矮石堤，然后在堤上建桥墩。为了对抗汹涌水势，洛阳桥的桥墩全部用长条石交错垒砌，并且形成了“一头尖”的形状，来减轻浪涛对桥墩的冲击。为了巩固基石，洛阳桥还首创了“种蛎固基法”——把牡蛎当作生物胶水。利用牡蛎无孔不入，繁殖能力很强的特点，使其跟石墩长在一起，使石头胶结成牢固的中流砥柱。这也是世界上第一个把生物学与桥梁工程结合的建筑。

宋代桥梁建造大发展，江南地区大部分的江河，在宋代被征服了，除了钱塘江。钱塘江比洛阳江更宽、更急而且更凶，江面宽达千米，古时又名“罗刹江”。

钱塘江大桥的建造

以古代的工程条件，要在钱塘江修建跨江大桥，根本是天方夜谭。直到1933年，民国时期杭江铁路、浙西公路都在逐步发展，但因钱塘江一水之隔，铁路、公路无法贯通，南北两岸货物运输异常困难。接过修桥这个重担的，是著名桥梁专家茅以升。但当时的中国，工程建造能力不容乐观。

假设你手里有一个碗，将它碗口朝下扣入水面，直达水底，你会发现，这个碗里总是会残留一些空气。在地面上建造一个高气密性的混凝土箱体，让这个箱体像是倒扣的碗一样，有顶无底。把这个箱体沉入水中，朝箱体中注入等同于水压的空气，同时抽出箱体内的水分，这样工人就可以通过管道进入其中开始施工了。挖土的同时，混凝土箱体自身的重力会使得箱体不断向下沉降，等到达预定位置后，再往箱体内浇灌混凝土，这样一个桥墩就建造完毕了。这就是茅以升的现代沉箱法，通过这种方法，解决了在钱塘江湍急汹涌的水流中建造桥墩的问题。

在建好桥墩后，接下来还有另一个问题。建设大桥钢梁，传统采用“伸臂法”，也就是将钢梁在岸上拼好，沿着桥墩逐步伸入江心。这就需要等到桥墩按照顺序全部建好之后，才能开始搭建桥梁。但是为了赶工期，钱塘江大桥的桥墩完工次序是被打乱的，因而钱塘江大桥不适合采用这种方法。为此，茅以升和施工团队虚心请教熟悉钱塘江水文规律的当地人士，最终发明了“浮运法”，把整孔钢梁装载在两条灌上半舱水的船上，巧妙利用钱塘江涌潮的落差，把钢梁安全安装到位。

从1934年至1937年，钱塘江大桥历时4年，终于竣工。这是中国第一座铁路公路两用的大桥。但在随后的抗日战争中，为阻止日寇南下，钱塘江大桥在建成87天后不得不被炸毁。1948年，钱塘江大桥在茅以升的主持下修复，而到了1949年的5月，往南逃窜的国民党又一次炸毁了大桥的部分铁轨。直到1953年9月，多灾多难的钱塘江大桥终于全面修复完工。这一次，它不会再被破坏了。

丹昆特大桥

如果要将钱塘江大桥，再加长100倍呢？来看一下真正的奇观级工程——丹昆特大桥。这是当之无愧的世界第一长桥，总长度达到了164.851公里。丹昆特大桥位于京沪铁路的干线上，跨越江苏省丹阳、常州、无锡、苏州及昆山五市。这一地区水网繁密，水面宽度在20米以上的河道就有150多条。想修建高铁，遇水架桥当然是常规思路。但如果专门腾出土地修建高铁，不仅不利于城市规划，同时还会造成土地资源的巨大浪费。因此，丹昆特大桥在设计时采取了一个极为大胆的创意——全程架桥，将水桥延伸至陆地上，一桥横贯南北，以桥代路。

一般来说，要把桥建得长那就要造更多桥墩。但当一座大桥真的长到一定程度，自然就会遇到一些特殊的问题。首先，为了节省土地，并且给下方的建筑留出空间，桥墩不能造得太密，桥面也要适当架高。这个问题其实也好解决，那就把单个桥墩加大，然后形成桥塔，以拉索吊起桥面，锚定在桥塔上，就像是一个人用双臂抬起一块木板，这也就是斜拉桥了。丹昆特大桥的部分桥段，就采用了这种形式。

一般桥梁施工，在建设基础上，经常采用端承桩，就是将桩打到岩层上，岩层是可靠的承力层。第二个难题就出现了。丹昆特大桥的施工位置，地处长江冲积平原，这一地区遍布河湖，以软土为主。而大桥又实在太长，不仅横跨水陆，还要经过苏锡常软土地区、无锡沉降漏斗区和无锡地裂缝防治区，复杂多变的地质结构，对实际施工是严格的考验。

所以在实际施工中，采取的是多种墩台和摩擦桩相互结合的模式。不同样式的墩台可以适应不同的土层情况，通过自身的重力以及作用力来保持稳定，摩擦桩则主要靠桩周摩擦力来承受荷载，桩端阻力分担的力很小，二者相互结合，就可以依靠结构自发稳定下来。这说起来容易，其实几乎每一处摩擦桩，都需要在施工过程中，根据当地土层情况进行定制化处理，这是一个“天文量级”的工程。所以早在1997年，国家就开始进行“高速铁路深厚软弱地基上桥梁基础合理形式及设计研究”，采集了苏锡常多地区的地质钻孔土样，在试验室内反复模拟，收集了大量数据。因而到了实际建设过程中，这些过去积累的数据马上就被应用了起来，确保施工路上的每一处难题，都能被顺利解决。

丹昆特大桥还有一段跨越了阳澄湖，这里是大闸蟹的产地。为了避免给水体造成污染，施工团队采用了“筑坝围堰”的施工方法——先在施工地点周围打下钢管，围出一块密封区域，保证内外水体互相隔绝，然后将围堰中的水抽干。这样水下作业就变成了陆地作业，等到施工作业完成后，再将残留在区域内的污水、混凝土等工业垃圾统一运送到岸上处理，确保对环境的破坏最小。作为史无前例的世界第一长桥，丹昆特大桥在2011年正式开通，它承担了京沪高铁上每日数十万人的出行。

1980年，“中国现代桥梁之父”茅以升在写《桥的信仰》时说，我国的技术还落后国外先进水平一二十年，因此鼓励后人，要奋起直追。近半个世纪过去了，正如他所说的那样，我国的桥梁工作者奋起直追。不知不觉中，我们就已经站在了世界的最前沿。 （责编：南名俊岳）

沉箱法

在沉箱自重加荷重的作用下，沉箱逐步下沉，至预定深度后，用混凝土填实工作室（沉箱），即为沉箱基础。沉箱法在19世纪初就有了，1891年詹天佑在滦河铁路大桥筑墩施工中即采用了“压气沉箱法”，解决了英、日、德工程师打桩法无法建设桥墩的难题。而1937年茅以升发明了现代沉箱法并在中国率先使用，用于钱塘江大桥的桥墩建设。虽然这种沉箱法为我国造桥业作出了巨大的贡献，但其本身也存在一定的危险性。在高压环境下工作，对工人的身体会有很大的影响，一个工人每天最多只能在这样的环境下工作2个小时，而长期处于高压环境中，也可能会导致沉箱病，因此到了今天，这种方法已经很少被使用了。