現代橋梁不僅是道路暢通的保證,還被視為展示一個國家科技、技術實力的舞臺。

　　山東高速膠州灣大橋是我國北方冰凍海域修建的首座特大型海上橋梁集群工程,面臨比其他海域高一倍的含鹽量、年平均40～52次的凍融循環等困難,還受環保、通航、航空、氣候、水文、地形和地質結構條件的制約,建設條件復雜,工程技術難度大。

　　但建設者們依靠科技創新解決了一個個難題,把大橋建設成了中國乃至世界的新“橋標”。

“套箱技術”已用于港珠澳大橋

　　6月10日,記者從青島奧林匹克帆船中心乘船趕往大橋海域。半個多小時后,大橋的雄姿出現在視野中,大沽河航道橋高達149米的主塔在輕霧中若隱若現。

　　船行駛到橋的下方,同行者無不為兩排直徑2米以上的大橋墩柱所震撼。墩柱是立在承臺之上的,而承臺位于直插海底的灌注樁的上方,上接墩柱、下連灌注樁的承臺是施工的關鍵環節之一。出于施工方便等原因,不少橋梁的承臺裸露在水面之上,嚴重影響橋梁景觀。山東高速膠州灣大橋的1258個非通航孔橋承臺均設置在浪濺區和水位變化區,并不露出水面,這使得大橋看起來大方、美觀,形成了良好的景觀效果。

　　在浪濺區和水位變化區進行承臺施工,作業環境惡劣,而且研究表明,這個區間海水腐蝕也最為嚴重。按常規方法施工雖然技術成熟,但工序多、周期長,不適應大橋工程。同時,承臺施工中要用到套箱,普通混凝土套箱開裂問題始終未能得到解決。

　　畢業于同濟大學、大橋建設指揮部指揮長姜言泉,參與過許多橋梁和高速公路建設。為解決非通航孔橋水下承臺施工和防腐蝕問題,他主持研發了水下無封底混凝土套箱建造技術。這項技術是個系統工程,其中最重要的應用充氣(充水)膠囊解決了封水問題,應用彈性應力吸收層技術解決了套箱開裂問題。

　　采用這項技術后,套箱在岸上預制,降低了施工難度,縮短了施工周期,節省了1.6億元的建設投資；混凝土套箱為承臺提供永久性保護,提高了承臺的耐腐蝕性能和抗船舶撞擊能力,可延長承臺壽命50年。這項技術擁有完全知識產權,填補了國內外橋梁水下基礎施工技術的空白,“總體達到國際領先水平”,獲2009年中國公路學會科學技術特等獎,并申報了國家科技發明一等獎。其核心技術已應用到港珠澳大橋設計中。

“鳥巢技術”用在建橋上

　　“大橋建到什么程度了,我們從電腦上看到的橋就是什么模樣。”大橋建設指揮部總工程師邵新鵬這樣向記者介紹4D形象進度管理系統的作用。

　　4D形象進度管理系統是繼北京奧運會主場館“鳥巢”采用之后,首次在我國大型交通工程項目中使用,被稱為“鳥巢技術”。這套系統在三維空間基礎上將時間加了進去,使工程管理更加直觀,屬清華大學最新科研成果。大橋建設者在此基礎上創新突破,開發了4D形象進度模擬查詢功能并加以應用,實現了工程項目管理規范化、信息傳遞和業務處理流程自動化。

　　實際應用表明,大橋4D形象進度管理系統擴展了4D技術及管理方法的應用范疇,對于提高工程項目的施工管理水平和工作效率取得了顯著效果,為大規模、復雜的橋梁工程施工提供了新的信息化管理手段。

　　“通過這種系統可以方便地查到任一時間點大橋建設的進度等情況。比如我想查2009年6月9日大橋的建設情況,輸入相關信息就可以查出。”對于4D技術的應用,邵新鵬舉例說,“某項工程誰施工?誰監理?某個構件誰進的?從哪兒進的?一查就一目了然,這就方便了大橋的建設、維護和管理。”

大橋能巍然屹立百年嗎?

　　山東高速膠州灣大橋的設計基準期是100年。

　　作為我國北方鹽凍地區修建的第一座特大型海上橋梁集群工程,面對海浪的沖擊、鹽水的侵蝕、冰雪凍融及可能出現的異常天氣和地質災害,它能巍然屹立百年嗎?

　　要回答這個問題,首先要從規劃設計說起。大橋從1993年4月最初的景觀勾畫,到2006年12月動工,歷時13年8個月,其規劃設計凝結了幾代中國橋梁專家的心血和智慧。專家們摸清了膠州灣地區的氣象、水文、地形、地質、地震、通航、航空、海冰、凍融等情況,應對方案在最初設計時就想到了如何應對,而且都有嚴格的設計標準。

　　位于大沽河航道橋的主塔高達149米,相當于一座50層的大廈高度,山東高速在這方面的前期氣象觀測實驗,就花了200多萬元的費用。他們在航道橋上設計了風障,加設了風嘴和導向板,以分流風速和風的角度。邵新鵬說,大橋目前的設計完全可以抵抗13級颶風和6級地震。

　　6月9日,記者在大橋上看到,工人們正在緊張安裝護欄。這種專門設計的高強度、大截面護欄,能抵御載重50噸車輛的撞擊。“大型集裝箱撞上去,護欄只可能變彎曲,而不會折斷,絕不會墜海。”工作人員自信地說。

　　大橋所處海域含鹽量高達29.4‰～32.9‰,接近國內其他跨海大橋含鹽量的2倍,橋體水中部分容易受到腐蝕,對結構耐久性有較高要求。另外,大橋每年冰凍期60天左右,年平均天然凍融循環次數為40～52次。為對付這兩個“殺手”,大橋采用海工高性能混凝土及主橋外加電流陰極保護、混凝土表面涂裝防護的組合型防護方式進行防腐,以確保大橋壽命。

　　大橋建成通車后將采取全程視頻無縫隙監控,根據不同天氣狀況和交通路況的監測,采取相應措施保障大橋暢通。在一些經常發生大霧的區域,采取安裝LED地燈、增設提示標志等措施,保障車輛通行。如果遇上冰雪天氣,大橋將采取地熱或加熱型除雪車的方式除雪,而不會使用融雪劑,以防對海水造成污染。

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