江海騰巨龍 天塹變通途

于興泉 盧天樂(lè)

在改革開(kāi)放的浙江大地上，杭州灣跨海大橋、舟山大橋等重大工程攻克了眾多技術(shù)難題，不僅為中國(guó)建筑史添上了濃墨重彩的一筆，而且也為后人提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

杭州灣跨海大橋

杭州灣跨海大橋全長(zhǎng)36千米，是國(guó)道主干線——沈海高速跨越杭州灣的便捷通道，建成后縮短了寧波至上海間的陸路距離 120千米。大橋北起嘉興海鹽鄭家埭，南至寧波慈溪水路灣，設(shè)南、北兩個(gè)航道，其中北航道橋?yàn)橹骺?48米的鉆石型雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，通航標(biāo)準(zhǔn)35000噸；南航道橋?yàn)橹骺?18米的A型單塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，通航標(biāo)準(zhǔn)3000噸。大橋按雙向六車(chē)道高速公路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)速100千米/小時(shí)，設(shè)計(jì)使用年限100年，總投資134.54億元。工程于2003年11月14日開(kāi)工建設(shè)，2008年5月1日全線通車(chē)。

杭州灣跨海大橋由我國(guó)自行設(shè)計(jì)、自行管理、自行建造、自行投資，是我國(guó)成功建設(shè)的具有世界先進(jìn)水平的特大型橋梁工程，創(chuàng)造了多個(gè)“第一”：中國(guó)沿海的第一座跨海大橋、當(dāng)時(shí)世界上最長(zhǎng)的跨海大橋、國(guó)內(nèi)投資額最大的橋梁。它是我國(guó)海灣橋梁建設(shè)的里程碑，提升了我國(guó)在國(guó)際土木工程領(lǐng)域的地位。

勇立強(qiáng)潮創(chuàng)奇跡

自1994年以來(lái)，針對(duì)杭州灣特殊的建設(shè)條件，杭州灣跨海大橋先后開(kāi)展了148項(xiàng)科研和技術(shù)咨詢活動(dòng)，攻克了在強(qiáng)潮海灣建設(shè)跨海大橋的技術(shù)難題，取得了一大批研究成果和技術(shù)數(shù)據(jù)，獲得了250多項(xiàng)技術(shù)革新成果，創(chuàng)造了多項(xiàng)世界紀(jì)錄，為確定大橋最終的設(shè)計(jì)與施工方案提供了科學(xué)依據(jù)，為大橋建設(shè)的順利實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。多項(xiàng)科技創(chuàng)新成果作為成套技術(shù)，留給了后人。

大噸位70米預(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) 大橋的海上引橋部分采用跨度70米先簡(jiǎn)支、后連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，共計(jì)540片，分布長(zhǎng)度18.27千米，單梁自重2200噸，采用C50海工耐久混凝土。箱梁在預(yù)制場(chǎng)整體預(yù)制，采用2500噸和3000噸兩艘運(yùn)、架一體船吊裝。70米箱梁曾是亞洲規(guī)模最大的整孔預(yù)制箱梁，建設(shè)者成功地解決了箱梁的整體預(yù)制問(wèn)題，完善和發(fā)展了重型箱梁陸上搬運(yùn)技術(shù)，研制了海上運(yùn)架梁一體起重船。

大噸位50米預(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) 大橋南岸灘涂區(qū)引橋全長(zhǎng)10.1千米，上部結(jié)構(gòu)均為跨徑50米先簡(jiǎn)支、后連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，共26聯(lián)（雙幅），計(jì)404片，邊梁和中梁自重分別為1430噸和1425噸。50米箱梁整孔預(yù)制、梁上運(yùn)輸、架橋機(jī)架設(shè)及體系轉(zhuǎn)換，其規(guī)模和工藝在國(guó)內(nèi)外尚屬首次。該成果解決了大噸位預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁整孔預(yù)制技術(shù)、重型箱梁運(yùn)輸及架設(shè)專用設(shè)備的研制、箱梁運(yùn)輸與架設(shè)工藝等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

海洋環(huán)境下長(zhǎng)壽命混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究 混凝土結(jié)構(gòu)防腐采用了綜合系統(tǒng)技術(shù)，引進(jìn)和改進(jìn)國(guó)外先進(jìn)防腐技術(shù)，建立系統(tǒng)的防腐監(jiān)測(cè)與評(píng)估手段。根據(jù)不同階段取得的試驗(yàn)參數(shù)，橋梁對(duì)海上混凝土結(jié)構(gòu)的壽命先后進(jìn)行了三次數(shù)值預(yù)測(cè)。分析表明，海上橋梁結(jié)構(gòu)各主要構(gòu)件均能滿足設(shè)計(jì)使用期限的要求。

大直徑超長(zhǎng)鋼管樁設(shè)計(jì)、制造、防腐和施工成套技術(shù)研究 超長(zhǎng)整體螺旋焊縫鋼管樁方案打破了國(guó)際慣例，研發(fā)了集制作、防腐及沉樁一體的成套技術(shù)。在設(shè)計(jì)、制造、涂裝、陰極保護(hù)和海上沉樁等方面采用了一系列新材料、新工藝和新設(shè)備，在實(shí)踐中又編制和完善了海上樁基施工技術(shù)規(guī)范和驗(yàn)收評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，所形成的成套技術(shù)對(duì)發(fā)展我國(guó)跨海橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)具有重要意義。

河工模型與橋墩局部沖刷研究 為了摸清水文對(duì)橋軸線、橋跨布置的關(guān)系以及建橋?qū)λh(huán)境的影響，特別是建橋?qū)﹀X(qián)江涌潮奇觀的影響、橋墩局部沖刷等重大設(shè)計(jì)問(wèn)題，在大橋前期工可及初步設(shè)計(jì)階段，先后開(kāi)展了大規(guī)模的河工模型與橋墩局部沖刷的專題研究。通過(guò)多種研究手段的有機(jī)結(jié)合，獲得建橋?qū)λh(huán)境的影響不大，對(duì)錢(qián)塘江涌潮與上游泄洪基本沒(méi)有影響，對(duì)乍浦港與南、北航道均無(wú)明顯不良影響的明確結(jié)論，為橋軸線的選擇、橋孔間距的優(yōu)化、橋墩樁基型式的確定提供了科學(xué)的依據(jù)。

跨海長(zhǎng)橋全天候運(yùn)行測(cè)量控制關(guān)鍵技術(shù) 大橋工程在寬約32千米的海面上施工，由于建橋條件制約，傳統(tǒng)測(cè)量方法已無(wú)法滿足大橋工程測(cè)量要求，但快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行大橋施工測(cè)量作業(yè)是保證大橋工程工期的關(guān)鍵問(wèn)題。根據(jù)對(duì)橋位測(cè)區(qū)高程異常值數(shù)據(jù)的理論分析，工程人員提出了一種過(guò)渡曲面高程擬合法，使36千米跨海GPS擬合水準(zhǔn)的測(cè)量精度優(yōu)于3厘米，達(dá)到了國(guó)家三等水準(zhǔn)測(cè)量精度標(biāo)準(zhǔn)，滿足了海上首批承臺(tái)施工高程控制的需要；建立了適應(yīng)海域長(zhǎng)距離大范圍的獨(dú)立工程坐標(biāo)系，其中還考慮了地球曲率等對(duì)坐標(biāo)系的影響，提高了施工放樣精度。

南岸灘涂區(qū)淺層氣勘探及工程對(duì)策研究 在初勘階段，大橋南岸長(zhǎng)達(dá)10千米的灘涂區(qū)地層中普遍發(fā)現(xiàn)有淺層氣分布。其中富集淺層氣區(qū)域噴發(fā)強(qiáng)烈，嚴(yán)重影響并危及大橋地質(zhì)勘探工作。為此，建設(shè)者組織開(kāi)展了系統(tǒng)的專題研究工作，取得了翔實(shí)的數(shù)據(jù)，提出了行之有效的工程措施，確保了樁基和棧橋施工的順利實(shí)施，最終開(kāi)創(chuàng)了淺層氣富集區(qū)域建設(shè)大型橋梁工程的先例。

最終，大橋提前8個(gè)月建成通車(chē)，工程質(zhì)量?jī)?yōu)良，先后榮獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、魯班獎(jiǎng)和詹天佑獎(jiǎng)、2011年度國(guó)家優(yōu)質(zhì)投資項(xiàng)目獎(jiǎng)和2014FIDIC優(yōu)秀項(xiàng)目獎(jiǎng)，入選全國(guó)土木工程建設(shè)行業(yè)“百年百項(xiàng)杰出土木工程”。

智慧運(yùn)營(yíng)見(jiàn)奇效

杭州灣跨海大橋地處長(zhǎng)三角交通要道，為國(guó)家沿海重要路網(wǎng)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，大橋車(chē)流量呈持續(xù)上升狀態(tài)。如果僅以常規(guī)方式，很難緩解大橋大流量壓力和杭州灣特定的惡劣氣象。為此，大橋人不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、挑戰(zhàn)自我，健全完善應(yīng)急預(yù)案體系，探索新技術(shù)、新技能，把大橋從建設(shè)期的“數(shù)字大橋”轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)管期的“智慧大橋”。

基于保障大橋100年使用壽命，大橋養(yǎng)護(hù)立足長(zhǎng)遠(yuǎn) 編制《杭州灣跨海大橋中長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)規(guī)劃》，對(duì)大橋未來(lái)30年的養(yǎng)護(hù)工作做出規(guī)劃，在全國(guó)率先取得的高度系統(tǒng)化和集成化的大型橋梁管養(yǎng)綱領(lǐng)性規(guī)劃研究成果，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)編制單座大橋中長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的先河，被國(guó)內(nèi)多座知名橋梁引用借鑒，獲2013年度中國(guó)公路學(xué)會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

大橋地處典型的海洋腐蝕環(huán)境，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性跟蹤檢測(cè)對(duì)評(píng)估大橋結(jié)構(gòu)安全具有重要作用。大橋在海中平臺(tái)附近設(shè)置暴露實(shí)驗(yàn)站對(duì)混凝土構(gòu)建開(kāi)展跟蹤監(jiān)測(cè)，基于此研究的《混凝土暴露站數(shù)據(jù)信息化管理系統(tǒng)》獲國(guó)家計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)，《跨海大橋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性長(zhǎng)期維護(hù)成套技術(shù)》獲浙江省公路學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)，《杭州灣跨海大橋橋墩局部沖刷跟蹤觀測(cè)研究項(xiàng)目》獲2017年度中國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)優(yōu)秀工程銀獎(jiǎng)。

大橋已建成由橋面視頻事件檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng) 橋梁結(jié)構(gòu)健康與安全檢測(cè)系統(tǒng)、海事VTS船舶管理系統(tǒng)等12個(gè)系統(tǒng)組成的運(yùn)管安全防控網(wǎng)絡(luò)，充分結(jié)合了人防、物防、技防，實(shí)現(xiàn)了對(duì)橋域海、陸、空的全方位高效護(hù)衛(wèi)。如果你開(kāi)車(chē)到大橋，聽(tīng)到有“嗚嗚”喇叭報(bào)警聲，那就要注意了，這是大橋智能化事故防控系統(tǒng)在提醒您，前方可能有各種異常交通狀況。大橋發(fā)生的較大事故大多與司機(jī)疲勞駕駛、車(chē)輛違章停車(chē)或緩慢行駛有關(guān)系，同時(shí)由于海上風(fēng)大容易造成灑落物，成為危害大橋通行安全的重大隱患。而智能化事故防控系統(tǒng)應(yīng)用后，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)相關(guān)異常交通事件，采取防范措施。

大橋建成十年來(lái)，共通行各類(lèi)車(chē)輛1.2億輛，日均3.28萬(wàn)輛。經(jīng)計(jì)算，與從杭州繞行相比，各種車(chē)輛運(yùn)輸時(shí)間共節(jié)約1.4億小時(shí)，累計(jì)減少能耗成本114.57億元，減少二氧化碳排放量約396.95萬(wàn)噸。

舟山跨海大橋

在浙江，與杭州灣跨海大橋同期建設(shè)的工程還有舟山跨海大橋，它是舟山市最具社會(huì)影響力的交通基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，也是國(guó)家高速公路網(wǎng)甬舟高速公路的主要組成部分。

整個(gè)舟山跨海連島工程由金塘、西堠門(mén)、桃夭門(mén)、響礁門(mén)和岑港5座跨海大橋及接線公路組成，全長(zhǎng)48.16千米，是世界規(guī)模最大的島陸聯(lián)絡(luò)工程。由于規(guī)模浩大、地理位置特殊，舟山跨海大橋在建設(shè)中創(chuàng)造出了近百項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新成果。

西堠門(mén)大橋主橋?yàn)閮煽邕B續(xù)鋼箱梁懸索橋，是5座大橋中技術(shù)要求最高的跨海特大橋梁。大橋主跨1650米，是世界上跨徑最大的鋼箱梁懸索橋，也是世界上首座雙箱分體式鋼箱梁懸索橋。此外，西堠門(mén)大橋采用了世界上尚無(wú)先例的分體式鋼箱加勁梁，滿足了抗風(fēng)穩(wěn)定性要求，顫振臨界風(fēng)速達(dá)到88米/秒以上，可抗17級(jí)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，是世界上抗風(fēng)要求最高的橋梁之一。在大橋建設(shè)過(guò)程中，在國(guó)內(nèi)首次采用了直升機(jī)牽引先導(dǎo)索過(guò)海技術(shù)，其中放索系統(tǒng)與直升機(jī)分離的模式為國(guó)際首創(chuàng)，首次實(shí)現(xiàn)了先導(dǎo)索過(guò)海不封航作業(yè)。

金塘大橋是舟山大陸連島工程五座主橋中最長(zhǎng)的一座，其主通航孔橋是世界上在惡劣外海環(huán)境中建造的最大跨度斜拉橋。其主通航孔橋斜拉索塔端錨固采用的鋼牛腿、鋼錨梁組合體系屬世界首創(chuàng)，成功解決了索塔端錨固區(qū)開(kāi)裂問(wèn)題，提高了結(jié)構(gòu)耐久性。大橋建成通車(chē)后，寧波到舟山只需要1小時(shí)。

毋庸置疑，改革開(kāi)放以來(lái)浙江跨海大橋的建設(shè)，推動(dòng)了眾多技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了城市間經(jīng)濟(jì)文化交流，為浙江省的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展注入了強(qiáng)大的力量。