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1、杭州灣跨海大橋工程關鍵技術研究與實踐,杭州灣大橋工程指揮部 呂忠達 2008年05月,建設面臨的挑 戰(zhàn) 關鍵技術研究與實踐 結語,匯報提綱,前言,杭州灣跨海大橋從1993年開始籌建，前期工作歷時十年，于2003年11月14日開工建設，2007年6月26日全橋貫通，于2008年5月1日全線通車。 大橋建設條件極為復雜，工程規(guī)模宏大，施工環(huán)境非常惡劣，設計和施工均面臨巨大的挑戰(zhàn)。杭州灣大橋工程指揮部按照“建設一流大橋，創(chuàng)造一流管理，培養(yǎng)一流人才”的總體要求，在浙江省委、省政府和交通部的正確領導下，在大橋技術專家組的有力支撐下，經過各參建單位的共同努力，依靠技術創(chuàng)新，優(yōu)質、安全、高效地提前工期
2、8個月實現(xiàn)建成通車。,第一部分 大橋建設面臨的挑 戰(zhàn),惡劣的建設條件 巨大的工程規(guī)模 “四無”的艱難困境,,杭州灣地處世界三大強潮海灣之一，建橋條件受氣象、水文、地質、沖刷及淺層氣等多種自然條件的影響, 施工條件惡劣，主要具有以下特點：,大風多,2004年2007 年施工期間影響 杭州灣地區(qū)的臺 風多達19個。,1 惡劣的建設條件,潮差大,最大潮差7.57m，平均潮差4.65m。,平均流速2.39ms，實測最大流速5.16 ms。,潮流急,沖刷深,呈現(xiàn)冬沖夏淤的演變規(guī)律，施工期，南岸灘涂最大沖刷為15.5米。,灘涂長,河床面呈現(xiàn)南漲北坍的演變規(guī)律，圖為南岸9.7公里長的灘涂。,腐蝕強,海水實測
3、氯離子含量在5.54 g/L 15.91 g/L之間，對結構具有比較強的腐蝕作用。,淺層氣,南岸灘涂區(qū)富含淺層氣。,2 巨大的工程規(guī)模,3 四無的艱難困境,技術無規(guī)范 設計無藍本 施工無裝備 管理無經驗,第二部分 關鍵技術研究與實踐,杭州灣跨海大橋是我國首批建造的跨海長橋，鑒于工程的復雜性和難度，集全國橋梁設計、科研和施工單位的智慧和力量，對關鍵技術進行攻關，取得了一批具有推廣應用價值的技術成果。,用先進的設計理念指導大橋總體設計 (1)海上水中區(qū)引橋和南岸灘涂區(qū)引橋，是跨海工程的主要部分，工程規(guī)模浩大，其引橋設計方案立足于“工廠化、大型化和機械化”的設計理念?？傮w設計方案開創(chuàng)了跨海大橋的
4、新理念，最大限度地減少了海上作業(yè)，充分利用了當代橋梁建設的先進技術和手段，符合海上工程的實際情況，對回避施工風險、保證工程質量、加快工程進度，確保工程順利實施發(fā)揮了重大作用。設計理念創(chuàng)新是本橋創(chuàng)新的核心。,1 各項關鍵技術的主要創(chuàng)新點,(2)總體設計方案啟動了我國橋梁新材料、新工藝、新設備的研制和開發(fā)，設計、科研和施工單位緊密配合，研制了以海工耐久混凝土為代表的新材料； 開發(fā)了大直徑超長鋼管樁設計、制造、防腐、沉樁大噸位70m預應力混凝土箱梁整孔預制和強潮海域海上運輸、架設，大噸位50m預應力混凝土箱梁整孔預制和梁上運輸架設等成套技術和設備，保證了工程的順利實施，并把我國橋梁建造技術推向了一個
5、新的水平。 (3)設計與科研結合，開展了海洋環(huán)境下混凝土結構耐久性研究和災害天氣對跨海長橋行車安全的影響及對策研究等針對海洋工程的科學研究，填補了我國在這些領域的空白，為充分發(fā)揮工程的社會經濟效益奠定了基礎。,跨海長橋測量控制關鍵技術,(1) 建立GPS工程參考站，利用連續(xù)運行的GPS工程參考站系統(tǒng)，實現(xiàn)實時平面定位精度35cm、實時高程定位精度510cm，成功解決了海上鋼管樁實時定位測量問題。 (2)開發(fā)的過渡曲面擬合法，使GPS擬合水準的測量精度優(yōu)于3cm，滿足了海上優(yōu)先墩承臺施工高程控制的精度要求。 (3) 創(chuàng)建了54工程65高程獨立坐標系，解決了跨海大橋平面控制測量問題。,
6、,,,測量控制關鍵技術通過了交通部組織的成果鑒定。,大直徑超長鋼管樁設計、制造、防腐和沉樁成套技術,(1) 針對鋼管樁超長、超大和變壁厚的特點，建立了連續(xù)生產、整樁制造的自動化生產線，新設備和新工藝提高了制樁效率，保證了制樁質量。 (2)采用以熔結環(huán)氧涂層為主、輔以犧牲陽極的陰極保護聯(lián)合防腐蝕方案，改變了傳統(tǒng)的設計思路，解決了在海洋中垂直方向腐蝕環(huán)境分布不均勻引起的局部嚴重腐蝕防護難題，是國內外鋼管樁重腐蝕防護的創(chuàng)新方法。 (3)采用大船、大錘和船載GPS系統(tǒng)的總對策，依靠先進和強大的裝備，成功解決了在強潮海域中超長、超大鋼管樁的沉樁問題、施工安全問題和生產效率問題。,,,,鋼管樁成套
7、技術通過了浙江省交通廳組織的成果鑒定。成果已獲得2007年度中國公路學會科學技術獎一等獎。,大噸位70m預應力混凝土箱梁整體預制和強潮海域海上運輸、架設技術,(1)提出并采用“二次張拉”等創(chuàng)新技術，解決了大型混凝土預制箱梁早期開裂等工程難題。 (2)研制了整體液壓模板，實現(xiàn)了模板整體裝拆；鋼筋采用整體預制和吊裝方案。通過技術創(chuàng)新形成了機械化程度高、施工質量好和生產效率高的制梁生產線，為大規(guī)模工廠化制梁奠定了基礎。 (3)研究開發(fā)了重型梁陸上搬運系統(tǒng)；研制了吊重3000t的“天一號”中心起吊運架一體吊船，解決了強潮海域的架梁問題。,,,,70m箱梁制、運、架技術通過了交通部組織的成果鑒定
8、。成果已獲得2007年度寧波市科學技術進步一等獎。,大噸位50m預應力混凝土箱梁整體預制和梁上運輸架設技術,(1)采用大噸位箱梁整體預制、梁上運輸架設的總體設計方案，解決了南岸長灘涂區(qū)引橋控制性工程問題。 (2)為最大限度分攤運梁荷載和最大限度減輕運輸系統(tǒng)的重量， 運梁車按作用在四片箱梁上設計， 采用前、后車組分離方案和“軟性”聯(lián)接技術。使箱梁不需加固，并大幅度減輕了運輸結構的重量，為實施梁上運梁方案奠定了基礎。 (3)完成了50m箱梁場內搬運、提梁、運輸和架梁的成套設備研制。設備技術先進、運行穩(wěn)定、架梁效率高，其運架重量遠遠超過了當今世界上同類工法的水平。,,,,,50m箱梁制、運、
9、架技術通過了交通部組織的成果鑒定。成果已獲得2007年度中國公路學會科學技術獎特等獎。,海洋環(huán)境下長壽命混凝土結構耐久性研究,(1)從整體結構的角度，對跨海大橋混凝土結構耐久性所涉及的問題和實用技術進行了全面系統(tǒng)的研究，制定了包括耐久性設計、施工、質量監(jiān)測評定與運營階段維護的整套技術文件。 (2) 明確提出了海工耐久混凝土概念及其配合比設計原則、技術路線和對應配套技術指標；引進了混凝土氯離子擴散系數快速測試方法。 (3)建立了耐久性長期監(jiān)測系統(tǒng)，對所采取的耐久性措施進行驗證，通過加速老化試驗、現(xiàn)場長期暴露試驗和原位耐久性監(jiān)測，結合對周邊既有海工建筑采集的數據，采用預測模型，對本工程混凝
10、土結構的耐久性進行評估和壽命預測。,,,,,災害天氣對海上長橋行車安全的影響及對策研究,(1)針對主橋和橋塔區(qū)域橋面的風環(huán)境，通過系統(tǒng)研究提出了全橋減風方案。全橋行車安全控制風速由8級提高到10級，在考慮交通管理措施后，全線區(qū)域風速等級可達11級，大幅度提高了行車安全的抗風險水平。 (2)大橋有32Km完全暴露在海洋環(huán)境之中，通過對路網、氣象資料的調研和系統(tǒng)分析，構建了以控制車速為核心的災害性天氣下行車的安全管理系統(tǒng)。,大縱坡小半徑鋼橋面鋪裝技術研究與實施,(1)通過對國內鋼橋面鋪裝方案發(fā)生早期破壞的分析，提出了橋面鋪裝與鋼板協(xié)同受力是橋面鋪裝設計根本的設計理念。 (2)從解決層間
11、抗剪切能力不足入手，提出了新型鋼橋面鋪裝結構EBCLRA-05SMA-10(環(huán)氧樹脂+冷鋪環(huán)氧瀝青+ 5cm SMA-10) 。解決了匝道橋大縱坡、小半徑鋼橋面鋪裝的工程技術難題。,專利,目前已獲得批準的專利7項，處于公布期的專利7項，其他正在申報的專利12項。,2 專利、工法、規(guī)范和推廣應用情況,實用新型專利、發(fā)明專利一覽表,工法,目前已獲得批準的部級工法9項，正在申報的國家級工法4項。,規(guī)范,研究成果納入國家和行業(yè)標準、規(guī)范表,目前已有4部國家和行業(yè)的標準和規(guī)范采納了本橋的研究成果。,推廣應用情況,(1)以“工廠化、大型化和機械化”為工程設計原則，已成為我國在建和待建的跨海大橋普遍采用的建
12、設理念。繼東海橋之后，金塘大橋、青島海灣橋等跨海大橋非通航孔橋均采用了這種理念。 (2)海工耐久混凝土在杭州灣跨海大橋使用獲得成功，對我國橋梁耐久性設計和施工產生了深遠的影響，其設計、生產技術，己在青島海灣大橋、金塘大橋、福建平潭海峽大橋等跨海大橋中獲得推廣應用。,(3)大型預應力混凝土箱梁整孔預制、海上和陸上運輸架設已形成成套技術，其中：大型箱梁整孔制造和防裂技術，己形成國家工法和專利，并已在我國公路和鐵路大型箱梁施工中得到廣泛應用；50m箱梁超千噸級運架成套技術和設備，在我國整體化程度要求高的鐵路客運專線和待建的跨海大橋施工中應用前景十分廣泛。 (4)大直徑超長鋼管樁設計、制造、防腐和沉樁己形成成套技術，為我國跨海大橋基礎設計、施工和開拓海外工程創(chuàng)造了條件。其技術和設備己用于舟山大陸連島金塘大橋工程，即將用于汕頭南澳跨海大橋工程。,結語,杭州灣跨海大橋工程建設經歷十年籌備和四年零四個月的工程建設，全體參建單位在省部技術專家組的大力支持和指導下，堅持尊重科學、依靠專家的方針，群策群力、攻堅克難，在科技創(chuàng)新、工程質量管理、安全管理及進度控制、建設管理等各方面取得了全面的豐收，大橋的建設必將為在建和后續(xù)跨海工程提供寶貴的經驗和借鑒。,謝 謝!,
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