于兴泉 卢天乐
在改革开放的浙江大地上,杭州湾跨海大桥、舟山大桥等重大工程攻克了众多技术难题,不仅为中国建筑史添上了浓墨重彩的一笔,而且也为后人提供了宝贵的经验和借鉴。杭州湾跨海大桥
杭州湾跨海大桥全长36千米,是国道主干线——沈海高速跨越杭州湾的便捷通道,建成后缩短了宁波至上海间的陆路距离 120千米。大桥北起嘉兴海盐郑家埭,南至宁波慈溪水路湾,设南、北两个航道,其中北航道桥为主跨448米的钻石型双塔双索面钢箱梁斜拉桥,通航标准35000吨;南航道桥为主跨318米的A型单塔双索面钢箱梁斜拉桥,通航标准3000吨。大桥按双向六车道高速公路设计,设计时速100千米/小时,设计使用年限100年,总投资134.54亿元。工程于2003年11月14日开工建设,2008年5月1日全线通车。
杭州湾跨海大桥由我国自行设计、自行管理、自行建造、自行投资,是我国成功建设的具有世界先进水平的特大型桥梁工程,创造了多个“第一”:中国沿海的第一座跨海大桥、当时世界上最长的跨海大桥、国内投资额最大的桥梁。它是我国海湾桥梁建设的里程碑,提升了我国在国际土木工程领域的地位。勇立强潮创奇迹
自1994年以来,针对杭州湾特殊的建设条件,杭州湾跨海大桥先后开展了148项科研和技术咨询活动,攻克了在强潮海湾建设跨海大桥的技术难题,取得了一大批研究成果和技术数据,获得了250多项技术革新成果,创造了多项世界纪录,为确定大桥最终的设计与施工方案提供了科学依据,为大桥建设的顺利实施奠定了基础。多项科技创新成果作为成套技术,留给了后人。
大吨位70米预应力混凝土箱梁整体预制和强潮海域海上运输架设技术 大桥的海上引桥部分采用跨度70米先简支、后连续的预应力混凝土箱梁,共计540片,分布长度18.27千米,单梁自重2200吨,采用C50海工耐久混凝土。箱梁在预制场整体预制,采用2500吨和3000吨两艘运、架一体船吊装。70米箱梁曾是亚洲规模最大的整孔预制箱梁,建设者成功地解决了箱梁的整体预制问题,完善和发展了重型箱梁陆上搬运技术,研制了海上运架梁一体起重船。
大吨位50米预应力混凝土箱梁整体预制和梁上运输架设技术 大桥南岸滩涂区引桥全长10.1千米,上部结构均为跨径50米先简支、后连续的预应力混凝土箱梁,共26联(双幅),计404片,边梁和中梁自重分别为1430吨和1425吨。50米箱梁整孔预制、梁上运输、架桥机架设及体系转换,其规模和工艺在国内外尚属首次。该成果解决了大吨位预应力混凝土箱梁整孔预制技术、重型箱梁运输及架设专用设备的研制、箱梁运输与架设工艺等关键技术问题。
海洋环境下长寿命混凝土结构耐久性研究 混凝土结构防腐采用了综合系统技术,引进和改进国外先进防腐技术,建立系统的防腐监测与评估手段。根据不同阶段取得的试验参数,桥梁对海上混凝土结构的寿命先后进行了三次数值预测。分析表明,海上桥梁结构各主要构件均能满足设计使用期限的要求。
大直径超长钢管桩设计、制造、防腐和施工成套技术研究 超长整体螺旋焊缝钢管桩方案打破了国际惯例,研发了集制作、防腐及沉桩一体的成套技术。在设计、制造、涂装、阴极保护和海上沉桩等方面采用了一系列新材料、新工艺和新设备,在实践中又编制和完善了海上桩基施工技术规范和验收评定标准,所形成的成套技术对发展我国跨海桥梁基础设计和施工技术具有重要意义。
河工模型与桥墩局部冲刷研究 为了摸清水文对桥轴线、桥跨布置的关系以及建桥对水环境的影响,特别是建桥对钱江涌潮奇观的影响、桥墩局部冲刷等重大设计问题,在大桥前期工可及初步设计阶段,先后开展了大规模的河工模型与桥墩局部冲刷的专题研究。通过多种研究手段的有机结合,获得建桥对水环境的影响不大,对钱塘江涌潮与上游泄洪基本没有影响,对乍浦港与南、北航道均无明显不良影响的明确结论,为桥轴线的选择、桥孔间距的优化、桥墩桩基型式的确定提供了科学的依据。
跨海长桥全天候运行测量控制关键技术 大桥工程在宽约32千米的海面上施工,由于建桥条件制约,传统测量方法已无法满足大桥工程测量要求,但快速、准确地进行大桥施工测量作业是保证大桥工程工期的关键问题。根据对桥位测区高程异常值数据的理论分析,工程人员提出了一种过渡曲面高程拟合法,使36千米跨海GPS拟合水准的测量精度优于3厘米,达到了国家三等水准测量精度标准,满足了海上首批承台施工高程控制的需要;建立了适应海域长距离大范围的独立工程坐标系,其中还考虑了地球曲率等对坐标系的影响,提高了施工放样精度。
南岸滩涂区浅层气勘探及工程对策研究 在初勘阶段,大桥南岸长达10千米的滩涂区地层中普遍发现有浅层气分布。其中富集浅层气区域喷发强烈,严重影响并危及大桥地质勘探工作。为此,建设者组织开展了系统的专题研究工作,取得了翔实的数据,提出了行之有效的工程措施,确保了桩基和栈桥施工的顺利实施,最终开创了浅层气富集区域建设大型桥梁工程的先例。
最终,大桥提前8个月建成通车,工程质量优良,先后荣获国家科技进步二等奖、鲁班奖和詹天佑奖、2011年度国家优质投资项目奖和2014FIDIC优秀项目奖,入选全国土木工程建设行业“百年百项杰出土木工程”。智慧运营见奇效
杭州湾跨海大桥地处长三角交通要道,为国家沿海重要路网,随着我国经济的不断发展,大桥车流量呈持续上升状态。如果仅以常规方式,很难缓解大桥大流量压力和杭州湾特定的恶劣气象。为此,大橋人不断总结经验、挑战自我,健全完善应急预案体系,探索新技术、新技能,把大桥从建设期的“数字大桥”转变为运管期的“智慧大桥”。
基于保障大桥100年使用寿命,大桥养护立足长远 编制《杭州湾跨海大桥中长期养护规划》,对大桥未来30年的养护工作做出规划,在全国率先取得的高度系统化和集成化的大型桥梁管养纲领性规划研究成果,开创了国内编制单座大桥中长期养护规划的先河,被国内多座知名桥梁引用借鉴,获2013年度中国公路学会科技进步二等奖。
大桥地处典型的海洋腐蚀环境,混凝土结构耐久性跟踪检测对评估大桥结构安全具有重要作用。大桥在海中平台附近设置暴露实验站对混凝土构建开展跟踪监测,基于此研究的《混凝土暴露站数据信息化管理系统》获国家计算机软件著作权,《跨海大桥混凝土结构耐久性长期维护成套技术》获浙江省公路学会科学技术一等奖,《杭州湾跨海大桥桥墩局部冲刷跟踪观测研究项目》获2017年度中国地理信息产业优秀工程银奖。
大桥已建成由桥面视频事件检测报警系统 桥梁结构健康与安全检测系统、海事VTS船舶管理系统等12个系统组成的运管安全防控网络,充分结合了人防、物防、技防,实现了对桥域海、陆、空的全方位高效护卫。如果你开车到大桥,听到有“呜呜”喇叭报警声,那就要注意了,这是大桥智能化事故防控系统在提醒您,前方可能有各种异常交通状况。大桥发生的较大事故大多与司机疲劳驾驶、车辆违章停车或缓慢行驶有关系,同时由于海上风大容易造成洒落物,成为危害大桥通行安全的重大隐患。而智能化事故防控系统应用后,有助于及时发现相关异常交通事件,采取防范措施。
大桥建成十年来,共通行各类车辆1.2亿辆,日均3.28万辆。经计算,与从杭州绕行相比,各种车辆运输时间共节约1.4亿小时,累计减少能耗成本114.57亿元,减少二氧化碳排放量约396.95万吨。舟山跨海大桥
在浙江,与杭州湾跨海大桥同期建设的工程还有舟山跨海大桥,它是舟山市最具社会影响力的交通基础设施项目,也是国家高速公路网甬舟高速公路的主要组成部分。
整个舟山跨海连岛工程由金塘、西堠门、桃夭门、响礁门和岑港5座跨海大桥及接线公路组成,全长48.16千米,是世界规模最大的岛陆联络工程。由于规模浩大、地理位置特殊,舟山跨海大桥在建设中创造出了近百项技术创新成果。
西堠门大桥主桥为两跨连续钢箱梁悬索桥,是5座大桥中技术要求最高的跨海特大桥梁。大桥主跨1650米,是世界上跨径最大的钢箱梁悬索桥,也是世界上首座双箱分体式钢箱梁悬索桥。此外,西堠门大桥采用了世界上尚无先例的分体式钢箱加劲梁,满足了抗风稳定性要求,颤振临界风速达到88米/秒以上,可抗17级超强台风,是世界上抗风要求最高的桥梁之一。在大桥建设过程中,在国内首次采用了直升机牵引先导索过海技术,其中放索系统与直升机分离的模式为国际首创,首次实现了先导索过海不封航作业。
金塘大桥是舟山大陆连岛工程五座主桥中最长的一座,其主通航孔桥是世界上在恶劣外海环境中建造的最大跨度斜拉桥。其主通航孔桥斜拉索塔端锚固采用的钢牛腿、钢锚梁组合体系属世界首创,成功解决了索塔端锚固区开裂问題,提高了结构耐久性。大桥建成通车后,宁波到舟山只需要1小时。
毋庸置疑,改革开放以来浙江跨海大桥的建设,推动了众多技术的进步,促进了城市间经济文化交流,为浙江省的经济、社会发展注入了强大的力量。