蘇聯(lián)專家組組長(zhǎng)西林（右一）與中方建設(shè)人員交流

武漢長(zhǎng)江大橋通車現(xiàn)場(chǎng)

武漢長(zhǎng)江大橋鋼梁合龍慶祝大會(huì)       通訊員供圖

□楚天都市報(bào)極目新聞?dòng)浾?王柳欽 通訊員 張靜 馬永紅

1957年10月15日，武漢長(zhǎng)江大橋建成通車。在它67歲生日之際，極目新聞?dòng)浾邚闹需F大橋局獲悉，中鐵大橋局原副總工程師、今年96歲的趙煜澄撰寫(xiě)追憶文章《修建武漢長(zhǎng)江大橋有多難》。

1952年，23歲的趙煜澄從上海交通大學(xué)畢業(yè)不久，被調(diào)到武漢長(zhǎng)江大橋設(shè)計(jì)組。當(dāng)時(shí)和他一起的，還有5位上海交大畢業(yè)的同學(xué)，他們被稱為武漢長(zhǎng)江大橋設(shè)計(jì)“六人組”。趙煜澄的文章，回顧了那段誓把天塹變通途的崢嶸歲月。

深水施工只有氣壓沉箱法，每人每天只能工作33分鐘

以前，世界上橋梁深水基礎(chǔ)施工，只有氣壓沉箱法這一種方法。施工時(shí)，氣壓沉箱猶如一只碗倒扣水底，箱內(nèi)有壓縮空氣，水進(jìn)不去，人在里面工作，要承受附加的大氣壓力。趙煜澄在文中寫(xiě)道，水深每增加10米，就會(huì)增加1個(gè)大氣壓力。水深40米時(shí)，人要承受4個(gè)大氣壓力，即每平方厘米的壓力達(dá)4公斤，這是氣壓沉箱法能承受水深的極限。

雖然沉箱中有空氣，但其中五分之四是氮?dú)猓宸种皇茄鯕?，氮?dú)夂扛哂诳諝庵械恼急?，而氧氣含量低于空氣中的占比，施工人員長(zhǎng)時(shí)間在里面工作，氮?dú)夥肿訒?huì)進(jìn)入人的神經(jīng)細(xì)胞，導(dǎo)致產(chǎn)生“氮醉”的麻痹現(xiàn)象，即所謂的“沉箱病”。

此外，在沉箱內(nèi)工作一段時(shí)間后，人的血液和組織中會(huì)溶解過(guò)多的氮?dú)?，必須在氣閘室內(nèi)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的減壓，讓氮?dú)饴尫牛拍茏叱龀料?。如果直接出?lái)，氮?dú)鈺?huì)形成不溶解的氣泡，在小血管中形成栓塞，妨礙血液流通，即所謂的“減壓病”。

趙煜澄回憶，按照蘇聯(lián)當(dāng)時(shí)的規(guī)定：當(dāng)沉箱內(nèi)氣壓達(dá)到3.5至4.0個(gè)大氣壓，即水深35米至40米時(shí)，每個(gè)施工人員每天只能工作2個(gè)小時(shí)，其中升壓時(shí)間27分鐘，降壓時(shí)間60分鐘，在沉箱內(nèi)的工作時(shí)間實(shí)際只有33分鐘。

氣壓沉箱法雖然工作效率低下，且費(fèi)用昂貴，而且施工人員還要冒著很大的風(fēng)險(xiǎn)，但這是當(dāng)時(shí)世界上唯一的施工方法。

管柱鉆孔法破解難題，為世界橋梁建設(shè)提供寶貴經(jīng)驗(yàn)

1953年上半年完成的武漢長(zhǎng)江大橋初步設(shè)計(jì)中，江中8個(gè)橋墩的基礎(chǔ)施工，都建議采用氣壓沉箱法。當(dāng)年9月，蘇聯(lián)方面的技術(shù)鑒定結(jié)論，同樣是采用氣壓沉箱法。

1954年，蘇聯(lián)專家組來(lái)到武漢，組長(zhǎng)西林從蘇聯(lián)的一本煤礦工業(yè)雜志的文章中獲得靈感，建議采取一種全新的施工方法。該方法設(shè)備簡(jiǎn)單，也容易操作。這種方法，后來(lái)被稱為“管柱鉆孔法”。它摒棄了有著百年歷史的氣壓沉箱法，其最大優(yōu)點(diǎn)是，施工人員可在正常大氣壓力下工作。

1954年10月至1955年6月，在近8個(gè)月的緊張?jiān)囼?yàn)中，從陸上鉆頭試驗(yàn)、管柱預(yù)制、深水定位、下沉管柱，到巖面處理、水下鉆巖、下鋼筋籠、水下混凝土封底，再到鉆小孔穿過(guò)封底混凝土進(jìn)入原始巖層取得巖芯進(jìn)行檢查，經(jīng)過(guò)一次次失敗、改進(jìn)，“管柱鉆孔法”終于取得成功。

水下混凝土的填充質(zhì)量，是檢驗(yàn)新方法效果的關(guān)鍵。趙煜澄依然清楚記得，整座大橋共有24根管柱。使用鉆機(jī)鉆取水下混凝土并深入巖層，便可檢查水下混凝土的強(qiáng)度及混凝土與巖層結(jié)合的情況。結(jié)果顯示，除早期施工的3根管柱的巖盤(pán)頂面有少量沙土和碎石，其余21個(gè)均無(wú)夾層，說(shuō)明清孔干凈。同時(shí)，填充混凝土的強(qiáng)度達(dá)到每平方厘米170公斤，均超過(guò)設(shè)計(jì)要求?！肮苤@孔法”的成功得到了實(shí)踐證明。

1955年12月，蘇聯(lián)工程運(yùn)輸部部長(zhǎng)及專家們來(lái)漢交流經(jīng)驗(yàn)，其中有一位“早期懷疑派”看到這些直徑100毫米的鉆芯實(shí)物后，禁不住豎起大拇指，連連稱贊“管柱鉆孔法”是對(duì)世界橋梁建設(shè)的重大貢獻(xiàn)。

近似計(jì)算法壓縮工作量，技術(shù)創(chuàng)新成就鋼梁鉚合奇跡

趙煜澄在文中回憶，不僅水下施工困難重重，大橋上部結(jié)構(gòu)建設(shè)時(shí)也遇到了許多難題。

1954年還沒(méi)有大型計(jì)算機(jī)，只有計(jì)算尺和手搖計(jì)算器。面對(duì)五次超靜定，每一次荷載下的應(yīng)力分析，都要解析五個(gè)并列方程式。此外，結(jié)構(gòu)桿件數(shù)量多，必須畫(huà)出每根桿件的影響線，如果用傳統(tǒng)方法計(jì)算，工作量超乎想象，使用簡(jiǎn)化的計(jì)算方法迫在眉睫。

為此，從鋼梁計(jì)算開(kāi)始時(shí)，設(shè)計(jì)人員首先假定截面都是常數(shù)，計(jì)算出支點(diǎn)反力，再將主桁分解為兩個(gè)斜桿系統(tǒng)，求出各構(gòu)件的內(nèi)力和截面，據(jù)此再進(jìn)行下一步計(jì)算。

這種近似方法，大大簡(jiǎn)化了計(jì)算工作量。武漢長(zhǎng)江大橋建設(shè)后期，曾用兩列雙機(jī)牽引的火車進(jìn)行一系列荷載試驗(yàn)，證明上述近似計(jì)算方法基本符合實(shí)際情況。

有了計(jì)算作為基礎(chǔ)，鋼梁架設(shè)也作了提前謀劃。在設(shè)計(jì)時(shí)，鋼梁制造采用工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、樣板化、機(jī)械化，這樣一來(lái)，用懸臂法架設(shè)時(shí)游刃有余，滿足桿件制造尺寸準(zhǔn)確、同編號(hào)的桿件可以互換、架設(shè)時(shí)不需擴(kuò)眼的要求。

讓趙煜澄印象深刻的是，武漢長(zhǎng)江大橋的鋼梁板束累計(jì)最大厚度達(dá)170毫米，使用又長(zhǎng)又粗的傳統(tǒng)26鉚釘很難鉚合。經(jīng)過(guò)研究，設(shè)計(jì)人員創(chuàng)新制成了一種高頭錐體形釘桿鉚釘，替代原有的半圓形釘頭直桿鉚釘，施鉚肘加用跳動(dòng)式風(fēng)頂，這樣大大增加了鉚釘?shù)奶顚?shí)度。武漢長(zhǎng)江大橋有近百萬(wàn)個(gè)鉚釘，歷經(jīng)近70年的風(fēng)霜雨雪，至今無(wú)一松動(dòng)，創(chuàng)造了鋼梁鉚合的奇跡。