杭州灣跨海大橋工程關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)踐.ppt

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1、杭州灣跨海大橋工程關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)踐,杭州灣大橋工程指揮部 呂忠達(dá) 2008年05月,建設(shè)面臨的挑 戰(zhàn) 關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)踐 結(jié)語(yǔ),匯報(bào)提綱,前言,杭州灣跨海大橋從1993年開(kāi)始籌建，前期工作歷時(shí)十年，于2003年11月14日開(kāi)工建設(shè)，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(shè)條件極為復(fù)雜，工程規(guī)模宏大，施工環(huán)境非常惡劣，設(shè)計(jì)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(shè)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(lǐng)導(dǎo)下，在大橋技術(shù)專家組的有力支撐下，經(jīng)過(guò)各參建單位的共同努力，依靠技術(shù)創(chuàng)新，優(yōu)質(zhì)、安全、高效地提前工期

2、8個(gè)月實(shí)現(xiàn)建成通車。,第一部分 大橋建設(shè)面臨的挑 戰(zhàn),惡劣的建設(shè)條件 巨大的工程規(guī)模 “四無(wú)”的艱難困境,,杭州灣地處世界三大強(qiáng)潮海灣之一，建橋條件受氣象、水文、地質(zhì)、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(diǎn)：,大風(fēng)多,2004年2007 年施工期間影響 杭州灣地區(qū)的臺(tái) 風(fēng)多達(dá)19個(gè)。,1 惡劣的建設(shè)條件,潮差大,最大潮差7.57m，平均潮差4.65m。,平均流速2.39ms，實(shí)測(cè)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(zhǎng),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(zhǎng)的灘涂。,腐蝕強(qiáng),海水實(shí)測(cè)

3、氯離子含量在5.54 g/L 15.91 g/L之間，對(duì)結(jié)構(gòu)具有比較強(qiáng)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(wú)的艱難困境,技術(shù)無(wú)規(guī)范 設(shè)計(jì)無(wú)藍(lán)本 施工無(wú)裝備 管理無(wú)經(jīng)驗(yàn),第二部分 關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)踐,杭州灣跨海大橋是我國(guó)首批建造的跨海長(zhǎng)橋，鑒于工程的復(fù)雜性和難度，集全國(guó)橋梁設(shè)計(jì)、科研和施工單位的智慧和力量，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，取得了一批具有推廣應(yīng)用價(jià)值的技術(shù)成果。,用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念指導(dǎo)大橋總體設(shè)計(jì) (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(shè)計(jì)方案立足于“工廠化、大型化和機(jī)械化”的設(shè)計(jì)理念?？傮w設(shè)計(jì)方案開(kāi)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(dāng)代橋梁建設(shè)的先進(jìn)技術(shù)和手段，符合海上工程的實(shí)際情況，對(duì)回避施工風(fēng)險(xiǎn)、保證工程質(zhì)量、加快工程進(jìn)度，確保工程順利實(shí)施發(fā)揮了重大作用。設(shè)計(jì)理念創(chuàng)新是本橋創(chuàng)新的核心。,1 各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn),(2)總體設(shè)計(jì)方案啟動(dòng)了我國(guó)橋梁新材料、新工藝、新設(shè)備的研制和開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)、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(kāi)發(fā)了大直徑超長(zhǎng)鋼管樁設(shè)計(jì)、制造、防腐、沉樁大噸位70m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁整孔預(yù)制和強(qiáng)潮海域海上運(yùn)輸、架設(shè)，大噸位50m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁整孔預(yù)制和梁上運(yùn)輸架設(shè)等成套技術(shù)和設(shè)備，保證了工程的順利實(shí)施，并把我國(guó)橋梁建造技術(shù)推向了一個(gè)

5、新的水平。 (3)設(shè)計(jì)與科研結(jié)合，開(kāi)展了海洋環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究和災(zāi)害天氣對(duì)跨海長(zhǎng)橋行車安全的影響及對(duì)策研究等針對(duì)海洋工程的科學(xué)研究，填補(bǔ)了我國(guó)在這些領(lǐng)域的空白，為充分發(fā)揮工程的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益奠定了基礎(chǔ)。,跨海長(zhǎng)橋測(cè)量控制關(guān)鍵技術(shù),(1) 建立GPS工程參考站，利用連續(xù)運(yùn)行的GPS工程參考站系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)平面定位精度35cm、實(shí)時(shí)高程定位精度510cm，成功解決了海上鋼管樁實(shí)時(shí)定位測(cè)量問(wèn)題。 (2)開(kāi)發(fā)的過(guò)渡曲面擬合法，使GPS擬合水準(zhǔn)的測(cè)量精度優(yōu)于3cm，滿足了海上優(yōu)先墩承臺(tái)施工高程控制的精度要求。 (3) 創(chuàng)建了54工程65高程獨(dú)立坐標(biāo)系，解決了跨海大橋平面控制測(cè)量問(wèn)題。,

6、,,,測(cè)量控制關(guān)鍵技術(shù)通過(guò)了交通部組織的成果鑒定。,大直徑超長(zhǎng)鋼管樁設(shè)計(jì)、制造、防腐和沉樁成套技術(shù),(1) 針對(duì)鋼管樁超長(zhǎng)、超大和變壁厚的特點(diǎn)，建立了連續(xù)生產(chǎn)、整樁制造的自動(dòng)化生產(chǎn)線，新設(shè)備和新工藝提高了制樁效率，保證了制樁質(zhì)量。 (2)采用以熔結(jié)環(huán)氧涂層為主、輔以犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)聯(lián)合防腐蝕方案，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(yán)重腐蝕防護(hù)難題，是國(guó)內(nèi)外鋼管樁重腐蝕防護(hù)的創(chuàng)新方法。 (3)采用大船、大錘和船載GPS系統(tǒng)的總對(duì)策，依靠先進(jìn)和強(qiáng)大的裝備，成功解決了在強(qiáng)潮海域中超長(zhǎng)、超大鋼管樁的沉樁問(wèn)題、施工安全問(wèn)題和生產(chǎn)效率問(wèn)題。,,,,鋼管樁成套

7、技術(shù)通過(guò)了浙江省交通廳組織的成果鑒定。成果已獲得2007年度中國(guó)公路學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。,大噸位70m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁整體預(yù)制和強(qiáng)潮海域海上運(yùn)輸、架設(shè)技術(shù),(1)提出并采用“二次張拉”等創(chuàng)新技術(shù)，解決了大型混凝土預(yù)制箱梁早期開(kāi)裂等工程難題。 (2)研制了整體液壓模板，實(shí)現(xiàn)了模板整體裝拆；鋼筋采用整體預(yù)制和吊裝方案。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新形成了機(jī)械化程度高、施工質(zhì)量好和生產(chǎn)效率高的制梁生產(chǎn)線，為大規(guī)模工廠化制梁奠定了基礎(chǔ)。 (3)研究開(kāi)發(fā)了重型梁陸上搬運(yùn)系統(tǒng)；研制了吊重3000t的“天一號(hào)”中心起吊運(yùn)架一體吊船，解決了強(qiáng)潮海域的架梁?jiǎn)栴}。,,,,70m箱梁制、運(yùn)、架技術(shù)通過(guò)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(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)。,大噸位50m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁整體預(yù)制和梁上運(yùn)輸架設(shè)技術(shù),(1)采用大噸位箱梁整體預(yù)制、梁上運(yùn)輸架設(shè)的總體設(shè)計(jì)方案，解決了南岸長(zhǎng)灘涂區(qū)引橋控制性工程問(wèn)題。 (2)為最大限度分?jǐn)傔\(yùn)梁荷載和最大限度減輕運(yùn)輸系統(tǒng)的重量， 運(yùn)梁車按作用在四片箱梁上設(shè)計(jì)， 采用前、后車組分離方案和“軟性”聯(lián)接技術(shù)。使箱梁不需加固，并大幅度減輕了運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的重量，為實(shí)施梁上運(yùn)梁方案奠定了基礎(chǔ)。 (3)完成了50m箱梁場(chǎng)內(nèi)搬運(yùn)、提梁、運(yùn)輸和架梁的成套設(shè)備研制。設(shè)備技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行穩(wěn)定、架梁效率高，其運(yùn)架重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了當(dāng)今世界上同類工法的水平。,,,,,50m箱梁制、運(yùn)、

9、架技術(shù)通過(guò)了交通部組織的成果鑒定。成果已獲得2007年度中國(guó)公路學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。,海洋環(huán)境下長(zhǎng)壽命混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究,(1)從整體結(jié)構(gòu)的角度，對(duì)跨海大橋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性所涉及的問(wèn)題和實(shí)用技術(shù)進(jìn)行了全面系統(tǒng)的研究，制定了包括耐久性設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)定與運(yùn)營(yíng)階段維護(hù)的整套技術(shù)文件。 (2) 明確提出了海工耐久混凝土概念及其配合比設(shè)計(jì)原則、技術(shù)路線和對(duì)應(yīng)配套技術(shù)指標(biāo)；引進(jìn)了混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)快速測(cè)試方法。 (3)建立了耐久性長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)所采取的耐久性措施進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)加速老化試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期暴露試驗(yàn)和原位耐久性監(jiān)測(cè)，結(jié)合對(duì)周邊既有海工建筑采集的數(shù)據(jù)，采用預(yù)測(cè)模型，對(duì)本工程混凝

10、土結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行評(píng)估和壽命預(yù)測(cè)。,,,,,災(zāi)害天氣對(duì)海上長(zhǎng)橋行車安全的影響及對(duì)策研究,(1)針對(duì)主橋和橋塔區(qū)域橋面的風(fēng)環(huán)境，通過(guò)系統(tǒng)研究提出了全橋減風(fēng)方案。全橋行車安全控制風(fēng)速由8級(jí)提高到10級(jí)，在考慮交通管理措施后，全線區(qū)域風(fēng)速等級(jí)可達(dá)11級(jí)，大幅度提高了行車安全的抗風(fēng)險(xiǎn)水平。 (2)大橋有32Km完全暴露在海洋環(huán)境之中，通過(guò)對(duì)路網(wǎng)、氣象資料的調(diào)研和系統(tǒng)分析，構(gòu)建了以控制車速為核心的災(zāi)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(shù)研究與實(shí)施,(1)通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)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(shè)計(jì)根本的設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)EBCLRA-05SMA-10(環(huán)氧樹(shù)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(shù)難題。,專利,目前已獲得批準(zhǔn)的專利7項(xiàng)，處于公布期的專利7項(xiàng)，其他正在申報(bào)的專利12項(xiàng)。,2 專利、工法、規(guī)范和推廣應(yīng)用情況,實(shí)用新型專利、發(fā)明專利一覽表,工法,目前已獲得批準(zhǔn)的部級(jí)工法9項(xiàng)，正在申報(bào)的國(guó)家級(jí)工法4項(xiàng)。,規(guī)范,研究成果納入國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范表,目前已有4部國(guó)家和行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范采納了本橋的研究成果。,推廣應(yīng)用情況,(1)以“工廠化、大型化和機(jī)械化”為工程設(shè)計(jì)原則，已成為我國(guó)在建和待建的跨海大橋普遍采用的建

12、設(shè)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(duì)我國(guó)橋梁耐久性設(shè)計(jì)和施工產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，其設(shè)計(jì)、生產(chǎn)技術(shù)，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(yīng)用。,(3)大型預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁整孔預(yù)制、海上和陸上運(yùn)輸架設(shè)已形成成套技術(shù)，其中：大型箱梁整孔制造和防裂技術(shù)，己形成國(guó)家工法和專利，并已在我國(guó)公路和鐵路大型箱梁施工中得到廣泛應(yīng)用；50m箱梁超千噸級(jí)運(yùn)架成套技術(shù)和設(shè)備，在我國(guó)整體化程度要求高的鐵路客運(yùn)專線和待建的跨海大橋施工中應(yīng)用前景十分廣泛。 (4)大直徑超長(zhǎng)鋼管樁設(shè)計(jì)、制造、防腐和沉樁己形成成套技術(shù)，為我國(guó)跨海大橋基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工和開(kāi)拓海外工程創(chuàng)造了條件。其技術(shù)和設(shè)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(jié)語(yǔ),杭州灣跨海大橋工程建設(shè)經(jīng)歷十年籌備和四年零四個(gè)月的工程建設(shè)，全體參建單位在省部技術(shù)專家組的大力支持和指導(dǎo)下，堅(jiān)持尊重科學(xué)、依靠專家的方針，群策群力、攻堅(jiān)克難，在科技創(chuàng)新、工程質(zhì)量管理、安全管理及進(jìn)度控制、建設(shè)管理等各方面取得了全面的豐收，大橋的建設(shè)必將為在建和后續(xù)跨海工程提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)和借鑒。,謝 謝!,