创新智慧与胆识成就“世界第一拱桥”

——记郑皆连院士和他的团队

近日，由中国工程院院士、广西大学教授郑皆连主持设计建造的广西平南三桥获第15届“中国钢结构金奖年度杰出工程大奖”，实现全国桥梁类项目此项大奖零的突破。

“平南三桥代表了现代钢管混凝土拱桥甚至拱桥的最高建造水平，引领了拱桥技术发展方向，为国际桥梁科技进步、提升世界各国交通基础设施建设水平贡献了中国智慧。”美国工程院院士、中国工程院外籍院士邓文中说。

平南三桥跨径575米，被誉为“世界第一拱”，是广西大学产学研深度融合的印证，也是郑皆连院士团队钢管混凝土拱桥设计理念、施工模式、关键技术等方面集中突破的体现。

为科学执言

平南三桥的诞生有一段曲折经历。“如果不是郑皆连院士坚定的科学执言，‘世界第一拱’极有可能与我们擦肩而过。”郑皆连院士团队成员、广西大学土木建筑工程学院教授陈正犹说。

2017年，根据广西发展战略，荔浦至玉林高速公路平南北互通连接线要跨越浔江修建平南三桥。初步设计时，设计院推荐悬索桥方案，而专业审查单位推荐斜拉桥方案，一时难以定夺。

作为桥梁专家，“合适的桥型”和“省钱”是郑皆连建设拱桥的第一理念。“安全和质量缺一不可，涉及国家利益、关乎民生福祉的事都是天大之事。”郑皆连告诉记者，为减少投资、提升结构刚度、降低运营期维护费用和风险，他提出跨径575米的钢管混凝土拱桥方案，较最初设计单位推荐的方案节省投资近9000万元。

但评审时该方案被否定了。有的专家认为，建造拱桥风险太高，理由是桥址北岸拱座区域基岩上方分别覆盖18米至22米的粉质黏土，以及15米至18米厚的卵石层，这种一岸为结实基岩、另一岸是卵石层的地质条件，不符合传统拱桥的建造要求。

面对质疑，郑皆连立即开展论证。“虽然拱桥的跨径超过目前世界上各类拱桥，存在一定风险，但完全是可控的。”郑皆连说。他随即起草了满满三页半的汇报提纲，专程赴交通运输部汇报，对钢管混凝土拱桥工程风险及造价风险可控的依据进行了详尽阐述和分析。

彼时已76岁高龄的郑皆连，主动请战出任大桥建设专家组组长，与参建各方共担风险，最终促成平南三桥采用钢管混凝土拱桥方案。

为创新执着

平南三桥每一个建设过程也都无处不科技。

郑皆连院士团队成员、广西大学土木建筑工程学院教授梅国雄亲历了大桥科研攻关的整个过程。他说：“在建桥过程中，团队始终将科研走在设计、施工前面，真正实现了产学研紧密结合。”

平南三桥建设碰到的第一个难题是拱座基础，它位于平原微丘地区，地质条件复杂多样，其中北岸覆盖较厚的卵石软土层，在这类非岩地基上修建超大跨度有推力的拱桥国内外尚属首次。

针对平南三桥北台址拥有30米覆盖层这个难点，郑皆连提出“地连墙+卵石层注浆加固”方案，建设成本较把基础置于基岩上节省两千万元；提出了对卵石层注浆及注浆效果的检验方法，经注浆模型实验，预估桥台基础底下的35000立方米卵石注浆需耗水泥2400吨，这与实际用量2300吨几乎一致。注浆模型实验提出的卵石层承载能力与原位加载实验结果相近，充分证明能满足拱桥承载能力的需求。据检测，3年多来桥台仅下沉5毫米，为设计限值的1/6，为突破地质不适宜拱桥建设桥址上成功建造世界最大跨径拱桥打下了坚实基础。

“攻克系列关键问题，在保障平南三桥施工过程质量的同时，也实现了工期的精准控制。”团队成员、广西大学土木建筑工程学院副教授涂兵介绍，平南三桥于2018年8月开工，于次年12月在广西大学举办的世界拱桥大会召开时，精准实现悬拼拱桁2/3节段的目标。

2020年12月28日，平南三桥完成建设，历时28个月，提前工期15个月。“施工承包价始终未变，造价比悬索桥节省8000多万元，比斜拉桥节省3000多万元，养护费用也比斜拉桥和悬索桥每年节省100多万元。”团队成员、广西大学土木建筑工程学院教师郭晓说。

世界拱桥大会永久性学术委员会主席布鲁诺·布利斯杰拉认为：“就平南三桥而言，建造技术和管理能力在世界上都是一流的。”

为服务竭力

“产学研结合要求我们的研究‘有用’，有用才能推动实践，才能助力经济社会发展。”郑皆连如是说。他带领团队研发的一系列科技成果应用到桥梁建设中，最终目的不仅是建成一座漂亮的桥梁，而是做实事、惠民生、促发展，为地方经济发展发挥实际作用。

“平南三桥提高了我们村的知名度，对我们发展文化旅游、传统手工艺产业起到很大作用，来村里旅游观光的人多了，来买土特产的人也多了。”平南县上渡街道雅埠村党支部书记郑军翔告诉记者，当地政府已在位于桥头的大烟寮屯打造乡村风貌示范点。

随着平南三桥建成通车，这座钢铁水泥铸成的“飞虹”已然成为人们悠然过江的坦途，成为平南人民享受便捷通勤和发展红利的民生桥、幸福桥。

漫步桥的两岸，原来脏乱差的养鸡场，变身为草木葱茏的花园式景观，一个个木排渡口已完成使命，村镇特色产业正在兴起，乡村振兴奏响了新篇章。

（本报记者 周仕兴 本报通讯员 刘娜利）