秦顺全，中国工程院院士，1987年获西南交通大学工学硕士学位，教授级高级工程师，长期从事大型桥梁的设计、施工技术研究与管理工作，曾任中铁大桥院董事长。
　　2004年享受国务院特殊津贴，2006年被评为全国杰出专业技术人才，历任第十、十一届全国人大代表，第十二、十三届全国人大常委；现任全国政协常委、九三学社中央常委、九三学社湖北省主委、湖北省政协副主席、中国中铁首席科学家。

　　在陆域的大江大河上、高山峡谷间建造桥梁来实现通达，目前已经问题不大。但地球表面上陆地只占约29%，约71%是海洋。浩瀚的海洋将陆地割裂开来，是主要的地缘障碍。走向海洋，是桥梁工程技术的未来发展方向。
　　远海交通以水运为主，近海交通起初一般采用轮渡。随着现代交通科技的发展，轮渡交通暴露出一些不足，如港口建设不均衡、通航易受海况影响、航线两端与公路和铁路等陆地交通衔接的效率低等。跨海大桥是替代轮渡交通的一种较为理想也常被采用的方案。
　　我国的三大海峡都有公路和铁路交通的需求。其中，渤海海峡连接山东半岛和辽东半岛，两地直线距离约105千米。海峡中有大小岛屿共15个。海峡东部的老铁山水道宽约41千米，水深50～60米，最大水深83米。台湾海峡东西宽约200千米，从东北到西南长约440千米（最狭处仅130～135千米）。台湾海峡平均水深约60米，最大水深88米。琼州海峡位于海南省海南岛和广东省雷州半岛之间，最窄处宽约19.4千米，中间没有岛屿可资利用。琼州海峡平均水深约44米，中部为潮流深槽，最大水深约114米。
　　建设三大海峡的跨海通道，有桥梁和隧道两个工具可用。比较而言，桥梁方案更有文化融通象征，并且在综合经济性能、交通通过能力、遭受破坏后的可维修性等方面具有优势，因此备受期待。不过，跨越三大海峡的建桥需求给桥梁工程技术提出了巨大挑战。
　　建桥规模很大
　　第一个挑战是建桥规模很大。我国已建成的跨海长桥中，舟山连岛工程金塘大桥长26.5千米，上海东海大桥长32.5千米，杭州湾大桥长36千米，青岛海湾大桥长41.58千米，港珠澳大桥长55千米（其中正桥长29.6千米）。港珠澳大桥也是世界范围内最长的跨海工程，国外跨海大桥最长的是37.3千米长的日本濑户大桥。
　　一方面，待建的渤海海峡和台湾海峡通道长度均超过100千米，建设规模从55千米到100千米是一个很大的跨越。另一方面，三大海峡都比较深，水面以下的工程量占比更高。除此之外，三大海峡的交通需求都包括公路和铁路，需要建造公铁两用大桥，这又使工程的规模增长了约50%。
　　工程规模大，意味着投资很大，还意味着施工风险、工程管理复杂程度都很高。
　　桥梁深水基础
　　第二个挑战，是在水深80～100米深海建造桥梁基础。深水桥梁基础是桥梁工程中难度最大、风险最高的项目之一。这也是工程技术层面面临的主要挑战。
　　深水区域的桥梁基础，国外早期主要采用气压沉箱，20世纪30年代沉井逐渐成为优先考虑的基础类型，70年代后，各国都有各自偏爱的类型，形成了独特的技术风格。我国在50年代修建武汉长江大桥时，首创管桩基础，之后大力推广混凝土管桩和混凝土桩基础。60年代我国修建南京长江大桥时，发展了重型沉井、深水浮运钢筋混凝土沉井和钢沉井；修建成昆线时，又开始大规模地发展钻孔桩基础。70年代修建九江长江大桥时，首创了双壁钢箱围堰钻孔桩基础。80年代修建茅岭江铁路大桥时，采用了套箱围堰。至90年代，我国深水基础的施工和技术水平已进入世界先进行列。
　　我国已建的跨海长桥主要位于长江、珠江和钱塘江等大江大河的入海口区域。这些海域的水深大多不足20米。我国在大江大河中修建的桥梁，基础最大水深在40米左右。考虑水面涨落和河床冲刷因素，最大施工水深约有70米。
　　世界范围内，桥梁基础的水深纪录是65米，是由法国建筑商2004年在希腊科林斯海湾建造里翁-安蒂里翁大桥时创造的。该桥基础为直径90米、高9～13.5米的沉箱，置于3米厚的沙砾垫层上，其上是直径从38米过渡到27米的圆台形桥墩。沙砾垫层之下的土体，用200根直径2米的钢管以7～8米的间距进行加固。沙砾垫层包括厚50厘米的底部反滤砂层、厚2米的卵石中间层和上部厚50厘米的碎石层。施工时，仿照石油工业中普遍应用的钻井平台，特别建造了一艘专用驳船，并在驳船上装配了可以进行65米以下海床挖掘、埋设钢管桩、铺设和找平沙砾层等作业的专用设备。
　　建筑基础有浅平基和深基础两种基本类型。而桥梁工程通常都采用深基础，如桩基础、沉井基础等。里翁-安蒂里翁大桥的基础形式突破了这一常规，它是浅平基在深海条件下的创新运用。它通过插打钢管桩来提高地基承载力；通过铺设反滤沙砾垫层，实现基础找平、隔离地震作用和降低冲刷；通过扁平的大尺寸设置沉箱，来隔离沿桥墩前侧俯冲和绕桥墩两侧及后方翻漩的海流，有效防护地基，并将桥墩荷载分散传递到地基上。
　　里翁-安蒂里翁大桥上部结构是跨度560米斜拉桥，桥塔顶至海面高度为160米，基础需要传递的结构自重、风力等荷载还不太大，基础设计的控制因素是地震响应，采用这种基础是合理的。我国三大海峡通道工程中，通航孔桥的跨度为1400～2000米，海面以上的桥塔高度超过350米，桥址区域的地震反应谱重力加速度比里翁-安蒂里翁大桥要小，水更深，洋流和风浪更大。这种情况下，控制因素很可能不再是地震响应，而是波浪、风力或船撞等其他因素，因此，里翁-安蒂里翁大桥的这种基础形式在我国三大海峡通航孔桥中就未必合理了。不过，里翁-安蒂里翁大桥的这种深海设置基础，对我国三大海峡桥的非通航孔桥还是具有重要借鉴价值的。
　　我们在深水基础技术方面还需要继续创新。
　　海上大跨度桥梁
　　第三个挑战，是海上大跨度桥梁的合理结构形式。
　　我国三大海峡航道宽度要求桥梁跨度为1400～2000米。悬索桥跨越能力大，建造时首先想到的自然是悬索桥。世界上已经建成的悬索桥中跨度最大的是日本的明石海峡大桥，跨度达1991米；在我国，是武汉的杨泗港长江大桥，跨度1700米。但是悬索桥需要庞大的锚碇来固定主缆，已经建成的悬索桥的锚碇大都布置在岸上，锚碇布置在水域的只有丹麦的大贝尔特跨海大桥（GreatBeltBridge），也是在浅水区。在深海上建造悬索桥面临的问题是两端的锚碇要把主缆的水平力传递到80～100米深的海底，成本会很。这个水平力大约会大于9×（10的五次方）千牛。
　　斜拉桥是另一个可能的结构体系，它一般没有锚碇。我国的斜拉桥中跨度最大的是苏通长江公路大桥，达1088米，是公路桥；跨度1092米的沪通长江大桥，是公铁两用大桥。斜拉桥的问题是跨越能力还不够大。
　　在提高跨越能力方面，提升材料性能具有重要意义。大跨度桥梁所承受的荷载，80%～90%是其自身的重量，只有10%～20%是桥上车辆、风浪等其他因素的作用。从这个角度看，减轻结构的重量是增大跨度的重要途径。其中，材料强度是一个重要指标。我国的桥梁结构钢，其屈服强度从新中国成立初期的235兆帕提升到了现在的690兆帕，进步很大。一些新材料如碳纤维索，极限强度与钢材相近，但密度只有钢材的1/6，具有优势。这些新材料如何运用到未来的大跨径海上桥梁工程中去，相关试验研究工作也正在进行。
　　近年来，我国桥梁工程上部结构的技术发展很快。正在设计中的还有跨度1176米的斜拉桥，以及跨度1200米以上的斜拉-悬索协作体系桥等。相信不用多久，就可以建造跨度1400～2000米的自锚式公铁两用桥梁。
　　工程设备
　　第四个挑战是工程设备。
　　首先是浮吊。海上建桥环境比陆地恶劣许多，需要在桥址附近的陆域预制大型桥梁构件，用浮运和船运等方法把预制构件运到桥位，然后用浮吊提升预制构件，架设到位。浮运架设是一个复杂的过程，浮吊的起重能力通常是浮运架设工法实施效率的控制因素。1998年建成的丹麦大贝尔特跨海大桥，建设过程中研制了起重能力6000吨的浮吊。该浮吊后经改造，起重能力提升到8500吨，用于建造跨越诺森伯兰海峡的加拿大联邦大桥（Confeder⁃ation Bridge）。我国也研制了桥梁工程专用浮吊，具备从码头取梁、吊梁航行至桥位、将梁架设至墩顶等功能，整体技术水平居世界前列，但是最大起重能力只有3600吨。这主要是由于这些浮吊都是为建造浅海区桥梁而专门设计制造的，适用于跨度60～90米的浅水区桥梁。深海区域建桥，下部结构费用很高，规模最为庞大的非通航孔桥梁的经济跨径可能都在500米以上。从工程经济性的角度看，研制起重能力更大的浮吊是必不可少的前提条件。
　　其次是深水桥梁基础施工所需的成套设备。深海桥梁基础施工困难主要有两个方面的原因。一方面，海底的情况因看不清而不可知，特别是处理异常情况的风险有时会很高。用于观察的技术设备主要依靠光学和电磁波技术。深海施工场地的海水浑浊，光线昏暗，光学仪器很难成像。另一方面，常规电磁波在海水中衰减很快，雷达等电磁成像设备的探测能力也有限，无法探测到那么深的海底。国外已有运用激光等极高频电磁技术的海底成像设备，但由于技术封锁等原因，暂时还无法用于我国桥梁施工。我国深水桥梁施工过程中为了探测水下实际情况，通常是派遣潜水员下水探查。而人工潜水的极限深度只有约60米，因此，还是需要研制海底成像设备。可喜的是，近年来我国水下无人机技术发展很快，这方面的技术问题有望得到解决。
　　在海底施工作业必须要有机械设备，目前我国深水设置基础成套施工设备的能力还不足。这些设备包括覆盖层地基的加固和挖掘设备，以及岩石地基的爆破、掘削和磨平设备。我国在修建大连星海湾大桥和芜湖长江公铁二桥时，已尝试采用了设置基础并取得成功，已初步具备50米以内深水挖掘、垫层抛石和整平的技术能力。未来还需要开发研究水深大于60米的集钻孔爆破、大吨位挖掘整平、水下探测等多功能于一体的智能化设备。
　　最后是海上长桥的施工监测设备。桥梁在施工过程中，需要实施严密监测，以获得各部件的位置和内力的实际情况。测得这些数据以后，通过理论分析判断出施工偏差，然后在下一工序中采取合适的对策给予纠正，如此才能保证桥梁在建成后的内力和线形符合要求。高质量的施工监测可以有效降低桥梁施工风险。为了减少干扰信息，在陆域建桥时，这些监测都是在受外界影响极小的情况下进行的。而海上长桥在建设过程中，风平浪静的时间很少，监测会很困难。因此，我们还要研发一些适合海洋环境的高精度桥梁施工监测设备。

　　▲我国首座、世界最长跨海公铁两用大桥——平潭海峡公铁大桥