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嘉绍大桥:在挑战中华丽延伸

  2008年12月14日下午3点,嘉绍大桥暨南北接线工程开工典礼,在绍兴市隆重举行,翻开了中国桥梁建设史新的一页。

  嘉绍跨江大桥,是目前我省在建交通工程中投资最大、影响面最广、技术难度最大的项目,是继杭州湾跨海大桥后,我省的又一座世界级桥梁,标志着浙江接轨大上海、融入长三角又跨出了重要的一步。

  目前,这座举世瞩目的跨江大桥,在数千名建设者的日夜奋战中,初现雄姿。站立在桥头遥望,6座雄伟的主塔高耸入云,巍然挺立;一排排桥墩,犹如一双双擎天巨手,将一块块箱梁稳稳托起,伸向宽阔的江面。施工栈桥上,车来人往,到处都是热火朝天的紧张施工场景。

“世界纪录”催生的技术难度

  嘉绍大桥,是世界建桥史上一次高新技术的集中展示。

  作为我省目前投资最大的重大交通建设工程,更多地采用世界最先进的技术,建造一座高科技、高质量、高水平、近乎“完美”的桥,是大桥决策者和建设者的最大愿望。

  正因为此,嘉绍大桥在规划设计之初,就将其定位为一座“世界级大桥”。事实上,根据钱塘江的现实条件,大桥确实创下了很多个“世界纪录”与“中国纪录”——

  主桥长度2680米、总宽幅55.6米,是世界上主桥连续长度最长、桥面最宽的多塔斜拉桥;水中区单桩直径3.8米,为世界上直径最大的单桩;为把水中区引桥的2878节预制箱梁拼得平整美观,施工单位将轴线及平面控制点偏位控制在2毫米以内,标高控制在1毫米以内,这样的精度在中国桥梁工程建设上堪称罕见……

  嘉绍大桥的主桥采用的是六塔独柱双幅四索面钢箱梁斜拉结构。与国内外其他一些著名的桥梁相比较,嘉绍大桥是四面悬索, 造型更宏伟,为双向八车道设计,桥面宽度达到55.6米,是我国桥梁建设者对世界斜拉桥纪录发起的新挑战。而同时催生的,则是第二个挑战——“主桥跨中位置设置刚性铰”。由于大桥主梁连续长度长,为解决因热胀冷缩而产生的不利影响,大桥建设者创造性地提出和采用了在主桥跨中位置设置释放主梁纵向变形的刚性铰装置。这种设置为世界首创,为解决超长连续桥梁主梁的伸缩问题开拓了新的方向。

  第三个挑战,是第一次大规模采用超大直径单桩独柱结构。这一挑战,与钱塘江的特殊性有关。为了不影响举世闻名的钱塘江涌潮景观,国家水利部门要求本工程结构的阻水率控制在5%以下,远低于国内其他桥梁,要求极高。为最大限度减少结构的阻水面积,大桥水中区引桥基础取消承台,大规模采用了单桩独柱结构形式,钻孔桩的直径达3.8米,深达100米至110米以上,单桩混凝土方量在1300立方米以上,施工难度极大,施工风险极高。

  上篇

  “完美”的挑战

钱江大潮“赐予”的施工难度

  钱江水常流,一潮惊天下。从某种意义上说,建在钱塘江上游的嘉绍大桥,比建在下游的杭州湾跨海大桥,建设难度要更大一些。许多以前参与建造杭州湾跨海大桥、现在又参与建造嘉绍大桥的干部职工,都有这样的体会。

  众所周知,杭州湾是呈喇叭型的,往东,是茫茫的东海,江面也愈来愈宽,水流自然也相对较平缓。而往西,江面则越来越窄。钱江潮那壮观激荡的“一线潮”、“回头潮”,就是这“喇叭型”在起作用。因此相对而言,论跨江长度,嘉绍大桥比杭州湾大桥要短许多,论水情、江情,却明显要比后者更湍急、更复杂,论施工难度,甚至是超过杭州湾大桥。

  嘉绍大桥建设指挥部的一干人马,会同国内最顶尖的桥梁专家经过一轮轮的研究、讨论、会商,明确有以下四大技术难题需要克服:

  ——主墩承台施工。埋置在河床底下的主墩承台,采用双壁钢围堰施工。单个钢围堰一次性沉放最大重量约800吨左右。而国内目前尚未有在如此复杂水文条件下沉放如此大规模钢围堰的施工先例。

  ——大体积混凝土质量控制。嘉绍大桥采用低桩承台结构,这就对承台混凝土施工质量及耐久性提出了较高的要求。6个混凝土主塔虽仅170多米高度,但体大壁厚,施工质量要求极高。嘉绍大桥钢箱梁下设X型混凝土托架,该托架体量大,受力复杂,绝不能出现质量缺陷。

  ——节段预制拼装预应力砼箱梁施工。北岸水中区引桥70米跨预应力混凝土连续刚构共13联66孔,双幅布置;预制梁段共计2878节。全部在预制梁场内采用短线法预制、架桥机悬拼法施工。在单桩独柱桥墩上大规模采用连续刚构,利用架桥机进行短线法预制节段拼装,这在国内外还是首次。

  ——主桥钢箱梁吊装。大桥主桥全长2680米,钢箱梁总量达8万吨,共374个箱梁节段。箱梁节段体积、重量较大,无法通过栈桥进行运输,而只能通过船舶运输到吊装位置进行安装。但由于作业区域水浅流急、潮流汹涌,船舶运输、定位、吊装难度极大。国内目前尚未有如此大规模的钢箱梁在如此复杂多变的作业环境下进行施工的先例。

  与此同时,工程建设指挥部还发现,钱塘江的另一个特殊性——有“潮汛期”。潮汛期间,因为危险系数太大,无法进行施工,这对大桥的建设进度,也是一个不小的影响。同时,还必须考虑到钱塘江的一个常态性的水文现象——“涨潮”与“退潮”。后来的事实证明,这一“涨”一“退”,还真给建设者们出了不少的难题……

  但为了追求完美,必须直面这样的挑战!

  下篇

  挑战的“精彩”

桥梁专家作后盾

  有挑战,就有应战!有难题,就得攻关!

  在自然条件如此复杂的区域,要建设一座挑战世界桥梁史多项施工难题的世界级大桥,科技创新、克难攻艰,就成了建设者们的“重头大戏”。

  大桥建设,事关百年,不得有任何的侥幸。由于工程规模庞大、技术难度大,而且是一个复杂的系统工程,涉及到设计、建筑、地质、建材、水文、气象等方方面面的工作,工程的每一个节点、每一个环节、每一个细节,都得精细严密、一丝不苟、慎重对待。

  2009年11月,在浙江省人民政府和交通运输部的大力支持下,大桥建设指挥部组建省、部联合技术专家组,建立高效的科研攻关机制。

  嘉绍大桥技术专家组由21位我国桥梁领域领军人物、资深专家组成,并分别于2009年11月、2010年4月和2011年7月召开了3次专家组工作会议,审议解决了多个关键性技术难题。

  2011年10月,借中国公路学会桥梁和结构工程分会2011年理事会及全国桥梁学术会议在绍兴举行的机会,嘉绍大桥指挥部就把这些中国工程院院士和国内300多名桥梁专家请到了大桥建设工地考察指导,现场“把脉”,帮助解决技术难题。

攻坚,攻坚,再攻坚

  克难攻艰,是嘉绍大桥开工建设3年多年来,每天都要面对的一个课题。

  “技术攻坚”、“质量攻坚”、“进度攻坚”,是建设者们发出的“最强音”。

  技术攻坚——

  如果你在走上长长的施工栈桥,来到最中间的主塔下,你会看到,主塔高174米,一个巨大的X型托架紧紧地抱着主塔。大桥建成以后的“桥面”,就是铺设在这个托架上的。

  2012年开年的第一件大事,是铺设“桥面”。但现在,它不叫“桥面”,而叫 “钢箱梁”,一共有374片,每一片的重量在200吨至260吨之间。

  铺设钢箱梁,本身就是“技术活”,而在钱塘江上铺设,难度大到人们无法想象。为确保这片钢箱梁成功吊装,大大小小的方案论证会、审查会已不下三五十次,研究了数十套方案,做了数十次试验。

  由于钢箱梁体积大、吨位重,运载的船只也比较大。而大桥施工的区域,河床宽浅,运送钢箱梁的船只,只能选择平潮时进来。而平潮的时间最多不超过一小时。这意味着,包括船舶定位、起吊在内的数十道工序,必须在一个小时内完成。否则遇上退潮,船就有搁浅的危险。在吊装时,为保持两端平衡,需要4条船在江中同时定位、同时起吊,而且误差不能超过10厘米!

  这样的“中国创造”在嘉绍大桥建设中不胜枚举。而为了不影响钱塘江涌潮景观,最大限度减少阻水面积,水中区引桥大量采用大直径钻孔桩,直径达3.8米,为目前世界上直径最大的单桩。为保证这些高度达110多米的桥柱质量,浇筑时采用温控、连续浇筑等一整套施工体系。经检测,150根桩都为Ⅰ类桩,所有技术指标完全达标。

  截至今年5月,大桥建设者们已经获得了上百项技术革新,取得了多项自主创新成果,数项关键技术达到国际领先水平。这些科技创新直接为工程节约资金数亿元,更为中国桥梁史积累了一笔宝贵的财富。

  质量攻坚——

  作为一个特大型工程,从开工到现在,先后有10多支建设队伍、3000多名来自天南海北的建设者,施工战线长达10多公里。

  “百年大桥、质量至上”,打造百年精品,只有每个环节“零缺陷”,质量管理“零容忍”,才能保证质量万无一失。大桥指挥部牢牢树立“战战兢兢、如履薄冰”的质量管理理念,抓质保体系建设,抓关键技术方案落实,全面执行“工程首件制”,真正做到了工前、工中、工后三位一体,确保了工程的质量。截至目前,没有发生一起质量事故,已完工工程合格率100%。

  钢围堰内壁直径达39.05米,高24.5米,重约800吨,一次性沉放时水平误差不能超过5厘米,垂直误差不能超过5%。为达到这个精度,每次沉放时,50多个工人在大型机械的协助下,连续作业20多个小时,克服强涌潮冲击,不分昼夜。经第三方检测,所有钢围堰都达到这样的精度。

  嘉绍大桥北岸水中区引桥采用悬拼法施工,节段预制梁箱共计2878节,是国内外第一次在单桩独柱桥墩上大规模采用连续刚构并利用架桥机进行预制节段拼装。如何把2878节预制梁箱拼得平整、精确、美观,要求极高。施工单位坦言,这项工程的精度控制就如“绣花”一样,在桥梁工程建设上堪称罕见。

  进度攻坚——

  嘉绍大桥,是在“世界三大强潮区”唯一开建的一座桥。尤其是钱塘江口,潮强流急,最高潮差可达9米,最大流速每秒达7.5米以上,比山洪暴发还要厉害。而且,施工区域气候条件复杂多变,每年受台风、潮汛、洪水影响很大,一年的实际可施工天数只有280天左右。因此,对工程进度提出了严峻挑战。

  工程自2008年12月开工建设以来,指挥部按照“安全、优质、高效、廉洁”的总体目标,以工程建设为第一要务,以立功竞赛活动为抓手,克服工程建设技术难度高、施工环境复杂等一系列难题,全力推进工程建设。

  为了确保大桥如期完工,自正式动工以来,很多施工单位的工程技术人员连过年都没有离开过工地。其实何止春节,对于指挥部、对于几千名建设者来说,没有节假日,没有春节,以大桥为家,以工地为家,早已是家常便饭。许多共产党员身先士卒,为了大桥,甘愿付出,乐于奉献!

  经过嘉绍跨江大桥工程建设指挥部和几千名建设者的共同努力,大桥及南岸接线进展顺利。截至2012年5月底,嘉绍大桥工程已累计完成投资51.9亿元,总体形象进度达到81.1%。目前,全桥下部结构已全部完工。上部结构已完成悬浇箱梁578节段,占94.1%;完成预制箱梁2153个节段,占74.8%;完成架设1453块,占50.5%;6个主塔已在2月底顺利实现封顶。钢箱梁制作已完成86.5%,涂装完成工程总量的66%。60个钢锚箱已于今年1月初全部安装完毕。钢箱梁已顺利吊装41片,占11%。南岸接线工程进展顺利,已累计完成投资19亿元,路基工程完成97.7%,桥梁工程完成96.3%。

嘉绍大桥

  嘉兴至绍兴跨江公路通道(即嘉绍大桥)是《国家高速公路网规划》“7918”网中的一纵──沈阳至海口国家高速公路常熟至台州并行线的主要路段,北起乍嘉苏高速公路南湖枢纽,跨钱塘江后终于杭甬高速公路和上三高速公路交叉的沽渚枢纽,全长69.5公里,总投资139.8亿元。其中,嘉绍大桥长10.137公里,投资63.5亿元。建成通车后,绍兴到上海的车程将至少缩短半小时。

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