现代桥梁不仅是道路畅通的保证,还被视为展示一个国家科技、技术实力的舞台。

　　山东高速胶州湾大桥是我国北方冰冻海域修建的首座特大型海上桥梁集群工程,面临比其他海域高一倍的含盐量、年平均40～52次的冻融循环等困难,还受环保、通航、航空、气候、水文、地形和地质结构条件的制约,建设条件复杂,工程技术难度大。

　　但建设者们依靠科技创新解决了一个个难题,把大桥建设成了中国乃至世界的新“桥标”。

“套箱技术”已用于港珠澳大桥

　　6月10日,记者从青岛奥林匹克帆船中心乘船赶往大桥海域。半个多小时后,大桥的雄姿出现在视野中,大沽河航道桥高达149米的主塔在轻雾中若隐若现。

　　船行驶到桥的下方,同行者无不为两排直径2米以上的大桥墩柱所震撼。墩柱是立在承台之上的,而承台位于直插海底的灌注桩的上方,上接墩柱、下连灌注桩的承台是施工的关键环节之一。出于施工方便等原因,不少桥梁的承台裸露在水面之上,严重影响桥梁景观。山东高速胶州湾大桥的1258个非通航孔桥承台均设置在浪溅区和水位变化区,并不露出水面,这使得大桥看起来大方、美观,形成了良好的景观效果。

　　在浪溅区和水位变化区进行承台施工,作业环境恶劣,而且研究表明,这个区间海水腐蚀也最为严重。按常规方法施工虽然技术成熟,但工序多、周期长,不适应大桥工程。同时,承台施工中要用到套箱,普通混凝土套箱开裂问题始终未能得到解决。

　　毕业于同济大学、大桥建设指挥部指挥长姜言泉,参与过许多桥梁和高速公路建设。为解决非通航孔桥水下承台施工和防腐蚀问题,他主持研发了水下无封底混凝土套箱建造技术。这项技术是个系统工程,其中最重要的应用充气(充水)胶囊解决了封水问题,应用弹性应力吸收层技术解决了套箱开裂问题。

　　采用这项技术后,套箱在岸上预制,降低了施工难度,缩短了施工周期,节省了1.6亿元的建设投资；混凝土套箱为承台提供永久性保护,提高了承台的耐腐蚀性能和抗船舶撞击能力,可延长承台寿命50年。这项技术拥有完全知识产权,填补了国内外桥梁水下基础施工技术的空白,“总体达到国际领先水平”,获2009年中国公路学会科学技术特等奖,并申报了国家科技发明一等奖。其核心技术已应用到港珠澳大桥设计中。

“鸟巢技术”用在建桥上

　　“大桥建到什么程度了,我们从电脑上看到的桥就是什么模样。”大桥建设指挥部总工程师邵新鹏这样向记者介绍4D形象进度管理系统的作用。

　　4D形象进度管理系统是继北京奥运会主场馆“鸟巢”采用之后,首次在我国大型交通工程项目中使用,被称为“鸟巢技术”。这套系统在三维空间基础上将时间加了进去,使工程管理更加直观,属清华大学最新科研成果。大桥建设者在此基础上创新突破,开发了4D形象进度模拟查询功能并加以应用,实现了工程项目管理规范化、信息传递和业务处理流程自动化。

　　实际应用表明,大桥4D形象进度管理系统扩展了4D技术及管理方法的应用范畴,对于提高工程项目的施工管理水平和工作效率取得了显著效果,为大规模、复杂的桥梁工程施工提供了新的信息化管理手段。

　　“通过这种系统可以方便地查到任一时间点大桥建设的进度等情况。比如我想查2009年6月9日大桥的建设情况,输入相关信息就可以查出。”对于4D技术的应用,邵新鹏举例说,“某项工程谁施工?谁监理?某个构件谁进的?从哪儿进的?一查就一目了然,这就方便了大桥的建设、维护和管理。”

大桥能巍然屹立百年吗?

　　山东高速胶州湾大桥的设计基准期是100年。

　　作为我国北方盐冻地区修建的第一座特大型海上桥梁集群工程,面对海浪的冲击、盐水的侵蚀、冰雪冻融及可能出现的异常天气和地质灾害,它能巍然屹立百年吗?

　　要回答这个问题,首先要从规划设计说起。大桥从1993年4月最初的景观勾画,到2006年12月动工,历时13年8个月,其规划设计凝结了几代中国桥梁专家的心血和智慧。专家们摸清了胶州湾地区的气象、水文、地形、地质、地震、通航、航空、海冰、冻融等情况,应对方案在最初设计时就想到了如何应对,而且都有严格的设计标准。

　　位于大沽河航道桥的主塔高达149米,相当于一座50层的大厦高度,山东高速在这方面的前期气象观测实验,就花了200多万元的费用。他们在航道桥上设计了风障,加设了风嘴和导向板,以分流风速和风的角度。邵新鹏说,大桥目前的设计完全可以抵抗13级飓风和6级地震。

　　6月9日,记者在大桥上看到,工人们正在紧张安装护栏。这种专门设计的高强度、大截面护栏,能抵御载重50吨车辆的撞击。“大型集装箱撞上去,护栏只可能变弯曲,而不会折断,绝不会坠海。”工作人员自信地说。

　　大桥所处海域含盐量高达29.4‰～32.9‰,接近国内其他跨海大桥含盐量的2倍,桥体水中部分容易受到腐蚀,对结构耐久性有较高要求。另外,大桥每年冰冻期60天左右,年平均天然冻融循环次数为40～52次。为对付这两个“杀手”,大桥采用海工高性能混凝土及主桥外加电流阴极保护、混凝土表面涂装防护的组合型防护方式进行防腐,以确保大桥寿命。

　　大桥建成通车后将采取全程视频无缝隙监控,根据不同天气状况和交通路况的监测,采取相应措施保障大桥畅通。在一些经常发生大雾的区域,采取安装LED地灯、增设提示标志等措施,保障车辆通行。如果遇上冰雪天气,大桥将采取地热或加热型除雪车的方式除雪,而不会使用融雪剂,以防对海水造成污染。

相关媒体报道：http://paper.dzwww.com/dzrb/content/20110616/ArticelA02002MT.htm