我国世界第一井！13艘航母都没它大，重量堪比186座埃菲尔铁塔

　　要说如今中国在哪方面的成就受世界瞩目，相信很多人都会提到基建。我们这个被全世界誉为＂基建狂魔＂的国家仅仅在修路造桥上耗费的精力，就足够让世界仰视。
　　Tips：高速公路，简称高速路，是指专供汽车高速行驶的公路。高速公路年平均日设计交通量宜在15000辆小客车以上，设计速度每小时80至120千米。
　　1988年，我国建设了自己的第一条高速公路，而在之后不到30年的时间里，中国的高速公路里程就达到了14万公里，超越美国和加拿大成为世界第一。这在任何国家看来都是难以完成的任务，然而中国逢山开路遇水造桥，硬是挖通了2万条隧道和100万座桥梁，完成了全国高速公路和铁路的建设。
　　单拿造桥来说，中国的造桥技术已经达到了国际领先的地步。根据统计，全世界所有长度超过3000米的大桥中，中国修建的大桥就占了9成以上。其中长度最长的，就是2011年正式通车的丹昆特铁路大桥，桥面长度164公里，列车需要两个小时才能走完，成为世界之最。而世界上修建难度最高的，则是2018年通车的港珠澳大桥，也是全世界最长的跨海大桥，也被人们称作现代世界七大奇迹之一。
　　Tips：丹昆特大桥位于京沪高铁江苏段，起自丹阳，途径常州、无锡、苏州，终到昆山。大桥全长164公里，是目前吉尼斯世界纪录所记载的世界第一长桥。
　　中国在桥梁建设上的成就举世瞩目远远不止如此，这次小编就来带大家看看中国桥梁建造上的又一个世界之最。它被称为世界第一沉井，体量超过13艘福特级航母，重量堪比186座埃菲尔铁塔。
　　一座大桥七项世界之最
　　这次故事的主角，是2020年12月正式投入运营的五峰山长江大桥。它北起镇江市丹徒区高桥镇，南达镇江市新区五峰山脚下，全长6408.909米，是连镇高速铁路和江苏江宜高速公路的关键枢纽。于是，五峰山长江大桥被设计成为公铁两用桥，上层是一个8车道的高速公路，而下层为四车道的高速铁路。
　　Tips：五峰山大桥，位于长江水道之上，是连镇高速铁路跨越长江的关键工程，也是江都—宜兴高速公路（苏高速S39）跨越长江的工程。
　　由于特殊的建造要求，五峰山大桥被成为了世界上规模最大的公铁两用悬索桥，外国媒体对此也非常关注，因为此前还从来没有用悬索结构建造过高铁桥。根据统计，这座大桥一举创下了7个世界之最。
　　它是世界上首座高速铁路悬索桥，而且设计的车道数以及铁路荷载量，也是世界悬索桥之最。此外，它还有世界上最粗的悬索主缆，有世界上最大的陆地沉井，以及两种最新的桥梁结构设计，还是全世界悬索桥中主跨最长的大桥，达到了1092米。
　　Tips：悬索桥，又名吊桥suspension bridge指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸（或桥两端）的缆索（或钢链）作为上部结构主要承重构件的桥梁。
　　为了支撑起这座大桥，它的钢缆南岸主塔高191米，北岸主塔高203米，桥面主跨静载重量达到了8200吨。也就是说，哪怕把一艘大型驱逐舰放在桥梁主跨上，也压不垮这座大桥。
　　明明悬索桥不适合通高铁，为何还要这么造？
　　看着这些夸张的记录，很容易让人产生疑惑，其实建造公铁两用桥并不适合用悬索式结构，因为这种桥梁主要由钢索承重，在大荷载的情况下会出现变形，甚至垮塌。其实别说承重，有时候看起来没有多大威力的风暴，就有可能摧毁悬索桥。
　　Tips：塔科马海峡吊桥Tacoma Narrows Bridge，是位于美国华盛顿州塔科马的两条悬索桥。第一座塔科马海峡大桥，绰号舞动的格蒂，于1940年7月1日通车，四个月后戏剧性地被风摧毁。
　　1940年7月1日，位于美国塔科马海峡的塔科马大桥正式通车运行，它是当年仅次于美国金门大桥和华盛顿大桥的世界第三大悬索桥。整座桥全长1810米，宽12米，耗资640万美元。但让人没想到的是，这座桥的命运却和泰坦尼克号如出一辙，通车才4个月，一场八级大风就把这座桥完全摧毁。
　　要知道，八级大风其实在沿海地区非常常见，只是行人走路的时候能感觉到很大的阻力，偶尔会把简易活动板房的屋顶掀翻而已，一座大桥怎么可能说毁就毁？
　　Tips：风力是指风吹到物体上所表现出的力量的大小。一般根据风吹到地面或水面的物体上所产生的各种现象，我国把风力的大小分为18个等级，最小是0级，最大为17级。
　　然而事实是，悬索桥确实有可能被大风刮毁，当风通过桥面的时候，很有可能跟桥形成涡流产生共振。这种共振一旦产生非常可怕，悬索桥会像柔软的面条一样扭动起来，如果大桥质量不过关，就会发生垮塌的悲剧。即便是到了现在，悬索桥桥面易变形共振的问题依旧没有很好的解决办法。
　　2020年5月5日，我国的虎门大桥也因为风的影响出现异常抖动，还因此上了微博热搜。不过如今的桥梁结构比20世纪的美国要好上太多了，所以这次＂异常＂也在预料之中，等到桥身停止晃动了之后，就又恢复了通车。因为原本悬索桥就允许一定程度的弯曲变形。
　　Tips：共振resonance，是物理学上的一个运用频率非常高的专业术语，是指一物理系统在特定频率下，比其他频率以更大的振幅做振动的情形；这些特定频率称之为共振频率。
　　不过，汽车在这种情况下经过倒好，但如果是对平稳要求苛刻的高铁又会如何？可想而知，如果说五峰山大桥也会因为风的干扰出现共振，那么行驶在桥上的高铁恐怕有列车出轨的风险。然而让人诧异的是，五峰山大桥不但用了悬索式结构，两个主塔之间的跨度还超过了世界纪录，究竟是为什么要冒如此大的风险呢？
　　之所以要这么任性，是为了桥下江面的正常通行。五峰山大桥选址位于五峰山山脚，这里是长江的主航道，每天都有大量的巨轮和船只来往，如果说大桥选择小跨度，在河面上打桩修建地基，那么江上船只的运行就会受到巨大的影响。
　　Tips：升船机，是指为船舶通过航道上集中水位落差而设置的一种＂通航建筑物＂。由上、下闸首，承船厢(承船车），支承导向结构和驱动装置等组成。
　　所以，在设计之初，工程师选择了挑战不可能。既要用大跨度保证船只不受影响，还要让这座悬索桥足够稳固，这对中国的基建来说，又是一项不小的挑战。
　　世界第一沉井
　　为了完成这项艰巨的挑战，五峰山大桥从材料设计上都非常讲究。我们平常见到的大型公路桥，基本上都属于实腹梁桥。顾名思义，这种桥是结实的实心桥体，采用上承式结构，靠桥底的墩柱支撑整个桥身。用料非常实在，多数是用钢筋混凝土结构浇筑而成。
　　但是大跨度的悬索桥就完全不同。为了实现大跨度的要求，桥面主要靠悬索牵拉承重，为了让钢索可以拉住桥面，桥面结构就需要瘦身。一般来情况下，悬索桥的桥身主体部分一般会用板钢或者桁架搭建，这样可以在减轻重量的同时保证结构稳定，但坏处是刚性不好，容易形变，遇到大风就可能扭来扭曲。
　　Tips：桁架 truss，是一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构。
　　为了解决刚性不足的问题，五峰山大桥采用了板桁结合加劲梁的主体结构。这样强度上去了，但随之而来的还有重量问题。为了拉住这么重的桥梁，钢索必须够粗，而两端固定钢索的锚碇也要够大。这一个＂够＂字，就造成出了世界第一。
　　五峰山大桥的两道主钢缆直径达到了1.3米，是全世界最粗的钢缆，每根由352根索股组成，每股又由127根钢丝组成，共计44704。每条主钢缆可以承受18万吨的拉力，足以把三艘满载的辽宁号吊起来。而为了固定钢缆，锚碇光地基部分的沉井就打破了世界纪录。
　　Tips：沉井是井筒状的结构物，它是以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础。
　　整个沉井长100.7米、宽72.1米，面积比一个标准足球场还大，其高度为56米，总重量达133万吨，相当于22艘辽宁号航母的满载排水量。重量更是堪比186座埃菲尔铁塔。
　　俗话说得好，楼房越高，地基越深，楼房越重，地基越大。沉井就是用来挖设高深度地基的常用方式，施工方法是这样的。首先在地面上浇筑出一个空心的圆井或者方井，之后挖掉井里面的土，整个井就会在重力作用下自然陷落，直到达到设定深度。之后，沉井内部会被浇筑填实，成为地基。而在悬索桥设计中，锚碇会和沉井浇筑成为一体，提供稳定的支撑。
　　Tips：埃菲尔铁塔the Eiffel Tower，矗立在塞纳河南岸法国巴黎的战神广场，于1889年建成，是当时世界上最高的建筑物。埃菲尔铁塔得名于设计它的著名建筑师、结构工程师古斯塔夫·埃菲尔。
　　之所以要用沉井的方式打造地基，是由于以下几个原因。
　　第一就是为了防止深处的土层含水太多，在施工的时候大量涌出导致周围塌陷。所以沉井也非常适合在江面里打地基，只要做成围堰结构，然后再抽走沉井里的江水，就可以正常施工了。
　　第二个好处就是对周围的干扰小。回想一下平时盖楼房的时候听到的巨大撞击声，就是打桩机发出来的烦人噪音。不过楼房的地基比较简单，只需要打出来一些深井就可以盖楼，但是超大型建筑就需要把整个区域全部挖掉做成地基。如果要用传统的方法，对周围的影响很大，
　　Tips：打桩机是一种重型工程机械，由桩锤、桩架及附属设备等组成。桩架前面有两根导杆组成的导向架，用以控制打桩方向，使桩按照设计方位准确地贯入地层。
　　因为地下土层没有支撑作用，想挖得够深，就需要扩大动土面积，把陡壁挖成斜坡。之后再进行浇筑，然后把挖多的地方又填回去，这在寸土寸金的我国可是个难题。
　　如此比较下来，使用沉井来打地基可以避免很多麻烦。不过，沉井也有它的缺点。第一是施工速度慢，挖掘设备只能在井中工作，没有办法放开膀子干是它最大的缺点。五峰山大桥仅沉井的施工作业就花了整整一年的时间，按照中国速度，一年的时间足够建成一栋33层高楼的所有主体部分，可见这个沉井的建设有多费时费力了。
　　Tips：土壤来自岩石、无机物、有机物，主要由矿物质、空气、水、有机物构成。一般人为地把他们分为A，B, C三个层，即表土层，心土层，底土层。表土层又可分为耕作层和犁底层。
　　此外，大型沉井还面临着一个技术难题。地层下的土壤结构是不均匀的，有些地方含水量很少，比较硬，而有些地方含水量大，比较软，地层中甚至还会有树根和石头。所以有时候沉井会因为塌陷速度不均而歪斜。
　　更要命的是，沉井在下沉过程中，会带走周围地层中的泥沙，这有可能导致周围地面塌陷。在五峰山大桥北锚锭沉井周围还有很多大型设施，在136米外有一座110千伏的跨江高压电塔，而180米外又是长江大堤。不管沉井下沉时影响到哪一个，都是灾难性事故。
　　Tips：电塔，呈梯形或三角形等塔状建筑物，高度通常为25-40米，为钢架结构。电塔多建设在野外的发电厂、配电站附近，它是电力部门的重要设施，能架空电线并起保护和支撑的作用。
　　世界上从来没有过如此大的沉井建造经验，为了完成任务，施工团队无所不尽其用。他们联合多家智囊团研发了五峰山长江大桥北锚碇信息化施工监测平台，直接实现数字化自动控制，为了及时掌握地下土层的情况，还用到了三维声呐探测技术，直接用立体成像观察地层动向。
　　Tips：声呐也被称为声纳，是利用声波在水中的传播和反射特性，通过电声转换和信息处理进行导航和测距的技术。
　　最终，在施工团队的努力下，2017年11月10日，最难的北锚锭沉井成功下沉到65米深处，整个平面误差控制在了10厘米以内，比当初设定的50厘米范围精确了不少。中国基建，再一次行动证明了自己的实力！
　　结语
　　五峰山长江大桥的建设对当地发展来说意义非凡。在它建成之后，连镇高铁也将在以后陆续开通。以后，从连云港到南京，坐高铁就只需要2个小时，比原本的铁路路线少了4个小时。而从连云港到上海，时间也从原来的11个小时缩减到了3个小时。可谓是江苏人的福音。
　　Tips：连镇高速铁路又名连淮扬镇铁路，是一条连接江苏省连云港市至镇江市的高速铁路，是江苏省南北向高速铁路，是贯通苏南、苏中、苏北的重要通道。
　　想致富先修路，这句话放到任何时候都不过时。相信，在我国基建的辅助之下，我们中国人的出行会越来越方便，各地区的发展也会越来越好。