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少慢差费的南京长江大桥高填土方案是怎么回事?

回答
南京长江大桥:少慢差费的“高填土”争议

南京长江大桥,这座新中国自己设计、建造的宏伟工程,曾是中华民族自力更生、艰苦奋斗的象征。然而,围绕着这座大桥的建造,特别是其“少慢差费”的问题,以及其中“高填土”方案的选择,至今仍是许多人关注和讨论的焦点。

要理解“少慢差费”与“高填土”方案,我们需要回到上世纪60年代那个特殊的历史时期。

“少慢差费”的时代背景与“高填土”方案的由来

当时的中国,百废待兴,工业基础薄弱,技术力量相对落后。在建设这样一项举世瞩目、难度巨大的工程时,外部的技术援助几乎没有,只能依靠自己的力量。而“少慢差费”,实际上是当时一种不计成本、不惜代价、追求速度,并且可能在技术和质量上有所妥协的建设思路的概括。

在南京长江大桥这样横跨长江的重大工程中,主要的挑战在于如何支撑起桥梁的重量,以及如何应对长江复杂的河床地质条件。当时,主流的桥梁建造技术,特别是对于大型桥梁,通常采用的是深水基础方案。例如,通过建造沉箱、钢围堰,将施工区域与江水隔离开,然后进行桩基或者墩身建造。这种方法技术要求高,施工难度大,周期长,而且成本也相对较高。

然而,当时的中国在深水基础建造方面的经验和技术积累是有限的。在这种情况下,为了“快”,为了“少”投入,一种相对“简便”但却充满挑战的方案被提了出来,那就是“高填土”方案。

什么是“高填土”方案?

简单来说,“高填土”方案就是不采用深挖、不建造复杂的水下基础,而是通过向江中填筑大量的土石方,形成一个人工的、高出水面的陆地平台,然后在平台上建造桥墩。 想象一下,就像你在河边堆起一座小山,然后在这座小山上盖房子。

这种方案的“优点”在于:

理论上的“快”: 相较于复杂的深水围堰施工,直接填土似乎可以更快地形成施工平台。
理论上的“少”投入: 在某些方面,可能可以避免使用昂贵的大型水下施工设备和材料,降低初期投入。

然而,它也隐藏着巨大的风险和“差”与“费”的隐患:

“差”:
地质条件的不确定性: 长江的河床地质非常复杂,淤泥层、软弱土层是常见的。仅仅依靠填土,很难保证填筑体的稳定性和承载力。一旦填筑体不稳定,就会导致桥墩倾斜、沉降,甚至垮塌。
水流冲刷的威胁: 长江的水流湍急,而且含有大量的泥沙。持续的水流冲刷会逐渐掏空填筑体根部,导致结构失稳。
长期的维护成本: 即使初期填筑成功,后期的维护成本也会非常高。需要不断地进行加固、清淤、防冲措施,这比一次性建好更“费”。
“费”:
大量的土石方成本: 填筑如此庞大的工程,需要天文数字的土石方。这些土石方的开挖、运输、填筑本身就是一项巨大的工程,需要投入大量的人力、物力和财力。
技术攻关的额外成本: 尽管是为了“少”,但为了让这种非主流的方案可行,需要进行大量、复杂的技术研究和试验,这同样需要投入。
后期返修的“隐形费用”: 如果填土方案存在缺陷,一旦出现问题,修复的成本将是巨大的,并且会严重影响桥梁的正常使用。

“少慢差费”的解读:

在南京长江大桥的“高填土”方案中,“少慢差费”可能有着更具体的指向:

少(人力): 可能是指希望通过填土技术,减少对大量熟练技术工人和复杂水下作业人员的依赖。
慢(周期): 这一点与“快”的初衷似乎相悖,但这里的“慢”可能指的是“缓慢的消耗”,即用一种看似“小打小闹”的填土方式,而非大规模、高强度的水下作业,来“慢慢”完成工程。但也可能是因为技术上的不确定性,导致施工过程比预期的要“慢”。
差(质量): 这是“高填土”方案最大的潜在问题。如果技术方案和实施过程中存在不足,那么“差”就体现在了桥梁本身的质量和结构的稳定性上。
费(成本): 如上所述,虽然初衷可能是为了“少”投入,但最终由于技术风险、返修等原因,总体的“费”可能比预想的要高得多,而且是“缓慢消耗”型的费用。

“高填土”方案在南京长江大桥的应用与争议

具体到南京长江大桥,据一些资料和回忆,其基础建造确实采用了“低(高)填土”的思路。例如,在大桥的北岸主塔附近,就曾进行过大规模的填筑。

这种方案的核心矛盾在于,它试图用一种看似“简单”的方式来解决一个极其复杂的问题。长江巨大的水流量、不稳定的河床、深厚的淤泥层,都对任何填筑体构成了严峻的挑战。

技术上的挑战: 如何保证填筑体的稳定?如何防止水流掏空?如何应对江底淤泥的压缩变形?这些都是当时非常棘手的问题。
风险评估: 这种方案的风险评估可能不足,对潜在的隐患认识不够。

尽管如此,我们也要认识到,在当时的条件下,建设者们承受着巨大的压力,也付出了巨大的努力。他们也曾尝试过多种技术方案,并进行过大量的试验。即使是“高填土”方案,也必然伴随着大量的技术攻关和创新。

关键在于,“高填土”方案是否是唯一可行的选择?它是否是最优的选择?

许多桥梁专家事后认为,对于南京长江大桥这样的大型工程,更稳妥、更具长期保障的方案,应该是采用更加成熟的深水基础技术。但当时的技术条件、资源限制以及“赶超”的时代精神,可能使得“高填土”方案成为了一种权宜之计,或者说是在技术探索中必然经历的一个阶段。

历史的评价与反思

如今,南京长江大桥依然巍然屹立,这本身就是一种巨大的成就。它能够经历时间的考验,证明了建设者们的智慧和付出。

然而,对于“少慢差费”以及“高填土”方案的讨论,并非是对这座伟大工程的否定,而是一种历史的反思和对工程建设规律的总结。

技术风险的评估: 任何一项重大工程,都需要对各种技术方案进行充分的风险评估,尤其是在没有成熟经验的情况下。
“速度”与“质量”的平衡: 在追求建设速度的同时,绝不能牺牲工程的质量和长期稳定性。
投入与产出的关系: “少”投入不一定带来“少”的成本,有时反而会因为后续的维护和返修而付出更高的代价。
技术进步的驱动: 正是因为有了像南京长江大桥这样充满挑战的工程,才倒逼了中国桥梁建设技术的进步,积累了宝贵的经验。

“高填土”方案,作为南京长江大桥建设过程中的一个重要环节,它体现了那个时代中国人民的创造力和艰苦奋斗精神,但也暴露了在技术选择和风险控制上可能存在的不足。对这段历史的深入了解,有助于我们更好地理解工程建设的复杂性,也为未来的工程实践提供了宝贵的借鉴。

总而言之,南京长江大桥的“少慢差费”和“高填土”方案,是特定历史时期下,在技术、资源和时代背景等多重因素影响下产生的一种建设思路。它既是挑战,也是一种探索,最终成就了一座举世闻名的宏伟工程,也为中国桥梁建设史留下了深刻的一笔。

网友意见

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问题贴图中的政治批判既靠谱又不靠谱。

首先,为什么矛盾体现为双曲拱和高填土二选一?因为否定全钢梁方案是基本国情。


从照片中可以看到,主桥是全钢梁桁架桥,但引桥部分是钢筋混凝土桥。1966年中国还是个半工业国,钢材是最紧缺的资源。主桥要考虑通航,所以咬牙挤出钢材修了钢桁架,引桥不需要考虑太多的桥下交通,肯定不会用全钢结构。

接下来就是钢筋混凝土桥和堆土方案的比较了。显然,用填土代替引桥最省钢材,钢筋混凝土用钢程度中等。但正如这个文章所说,堆土不能直上直下,为了稳定必须放很宽的边坡,在长江边上占大量土地,阻碍桥下交通。而且土路基比较松软,在含水量较高的情况下容易出现起伏,路面破坏比较严重,浪费沥青。(中国很缺好沥青,往往需要进口)

从工期来说,高坡土路基自重不可忽略,一旦堆出几十米高的土埂,无论是下面的地基还是土路基本身,都会缓慢变形。所以往往要等到变形完毕才能施工,拖长工期。在多雨的江南,还要考虑边坡防水问题。

武汉长江大桥的桥头填土,是经过检验的保守方案。如果从公路桥开始放坡,占地更多

这个时候,半土半洋的解决方案出来了:双曲拱。

1964年4月17日,一座造型别致的桥梁在无锡东亭诞生了,这是无锡县交通局桥梁工程队发明创造的。这种桥吸收了我国古代石拱桥的优点,将承重受力部分结构做成横向与纵向都用拱形曲线,类似自行车挡泥板。东亭桥是我国第一座双曲拱桥,后在全国各地推广。1973年,上海科教电影厂制成《双曲拱桥》专题片,1978年邮电部特种邮票中有一枚是双曲拱桥。

为什么要做双曲拱呢?因为这种结构能在桥身中尽量减少拉力。


所谓双曲拱,就是沿着桥梁的纵向有弯曲,在横向再弯一下,尽量让整个梁都处于压力区。一般来说,在钢筋混凝土内部,钢筋是用来承受拉力的,混凝土用来承压。减少了受拉区,就可以少用钢筋。所以双曲拱也能大幅减少钢筋混凝土的钢筋使用,最后用钢量并不明显超出填土方案。


双曲拱桥腹部实拍,可见主梁在纵向弯曲的同时,横向也被分割为多个拱。

但部分工程师并不信任这种1964年才发明的因陋就简的技术,更愿意采用武汉长江大桥采用的桥头土边坡,因为双曲拱技术有天生的缺陷——抗冲击能力差,不耐用,会比其他部分提前损坏。近年的检修也证明了他们的判断:

等纬三路隧道通车之后 南京长江大桥拟封闭一年大修
南京长江大桥富有中国风情的“双孔双曲拱桥”,一直以来被视为大桥的一大特色,但目前这部分病害严重,“若是超大型的超重货车轧上去,就可能会压塌。”有专业人士对记者说。南京长江大桥引桥的双曲拱梁部分必须对桥梁结构进行调整,减轻对梁体的压力。从目前的研究方案看,这次大修可能需要一年左右时间。

长江大桥大修
大桥的引桥很有特色,一部分是T形梁桥,健康状况相对较好,还可以用,只要将有病害的部分修补好即可;还有一部分是双曲拱梁桥。这富有中国风情的“双孔双曲拱桥”,一直以来被视为南京长江大桥的一大特色,但目前这部分的状况很糟糕,“双曲拱桥遭遇的破坏是脆性破坏……几十年也到寿命了。”有关人士告诉记者,根据方案,双曲拱梁部分的桥面需要全部换掉,并对桥梁结构做调整,重修之后,梁与桥面共同受力,减轻对梁体的压力。

但这并不能说明当年的决策错了。因为从南京的发展来看,如果当年采取了堆土方案,早晚也是要换成桥梁的。因为沿江地带早已是繁华市区,既不能容忍土坡占这么多的面积,也不能容忍土埂阻隔交通。既然当年缺钢筋,日后也不想多占地,这个双曲拱算是一种不错的妥协,符合中国工业社会的发展趋势——如果你相信中国工业会高速发展,到了钢材产量几亿吨的年代,更换双曲拱的成本相对就可以忽略;如果你相信中国城市会高速发展,就不该在南京桥头设置巨大的土坡。

打个比方,全钢结构的主桥就像皮大衣,钢筋混凝土桥算棉衣,填土算单衣,这双曲拱就是一件自己织的毛衣。在穿不起皮大衣的时候,有人建议咬牙买贵一点的棉衣,有人说单衣凑合一下,还有人说不如自己打一件薄毛衣,虽然不是特别耐用,但过几年条件好了可以改善,眼下也能穿上毛衣出门干点活提高发展速度。如果你对家庭的经济前景有信心,毛衣就是一个不错的选择。

总而言之,问题中那个贴图的确过多地强调了意识形态矛盾,但也有一定的道理。双曲拱作为60年代中国“土”工程师的成果,体现了新中国年轻技术人员的创造力和实践水平。部分工程师照搬别国经验,在贪大求洋和极端保守之间变幻,不愿研究现实国情,做出合理的妥协,的确应该受到批判,而且批判可以超出纯技术问题的范畴,只是不该上纲上线到这个程度。


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60-70年代出现了两种东西:双曲拱桥和水泥船。从后来的眼光看,它们是工业革命早期阶段的凑合货,但相对于石拱桥和木船,这两样东西的性价比真是太棒了!江南水乡迅速在大多数道路和水路的交汇点修起了双曲拱桥,给大多数生产小队(自然村)装备了足够的水泥船。配上每年都清淤的河道,江南水乡第一次让家家享受到了水陆交通互相促进的便利。

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我告诉他,工程师的用处不在于背下许多技术数据,虽然我们的确要背一些数据。但是这些真正要死记硬背的数据任何人花几个星期都能背下来。我们主要的工作是妥协,在各个看起来指标之间妥协。有的地方你要耐久,就没法有非常突出的效率,要高效率,可能就没法控制产品的稳定性,要稳定,可能就要配很贵的技术工人。什么都要,那这个工程你肯定造不起。所以,我们就是在各个使用性能之间妥协,在不同系统的技术指标之间妥协,在成本和所有的功能之间妥协。在人和机器之间妥协。我们肯定找不到所有指标都理想化的方案,但我们试图提供相对最适合你的方案。

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