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關于杭州灣跨海大橋項目的學習報告 1 工程的地位和作用以及建設的目的和意義 杭州灣跨海大橋全長36 km,,是我國“五縱七橫”國道主干線中同江~三亞沿海大通道和沈陽~海口高速公路跨越杭州灣的最便捷通道。杭州灣跨海大橋也是浙江省2010年規(guī)劃建成的“兩縱、兩橫、十八連、三繞、三通道”公路網(wǎng)主骨架的重要組成部分,它的建設可以便捷有效地將寧波、舟山等浙東南地區(qū)與上海連接起來,與滬杭、杭甬高速公路一起構成滬、杭交通圈。杭州灣跨海大橋起自嘉興市鄭家埭,跨越杭州灣海域后止于寧波市慈溪水路灣。 大橋工程包括北引線、北引橋、北航道橋、中引橋、南航道橋、海中平臺、南引橋和南引線及交通工程等沿線設施。在大橋前期工作過程中,圍繞建設條件、施工方案、結構安全性與耐久性開展了70多項專題研究,為大橋最終建設方案的確定提供了科學依據(jù),并為大橋的順利實施奠定了堅實的基礎。 2 工程的技術標準 主要技術標準： (1)道路等級:雙向六車道高速公路。 (2)計算行車速度:跨海大橋為100 km/h,兩岸引線為120 km/h。 (3)路基寬度:大橋?qū)?3 m(不含錨索區(qū)),兩岸引線寬35 m。 (4)設計荷載:汽車--超20級,掛車--120。 (5)最大縱坡:3%。 (6)橋面橫坡:2%。 (7)設計洪水頻率:1/300(大橋),1/100(引線)。 (8)設計基準期:南、北航道橋采用100年,引橋采用60年并采用全預應力結構。 (9)抗風設計標準:運營階段設計重現(xiàn)期100年,施工階段設計重現(xiàn)期30年。 (10)通航標準:通航凈高按設計最高通航水位5.19 m(1985國家高程基準)起算,北航道的主通航孔按3.5萬t級海輪標準及建設深水港條件設計,通航凈空為325 m*47 m,兩側副通航孔按1 000 t級海輪標準設計;南航道的主通航孔按3 000 t級海輪標準設計,通航凈空為125 m*31 m,兩側副通航孔按300 t級海輪標準設計。 (11)地震基本烈度為IV度。 (12)船舶撞擊力。 3 工程的主要特點 (1)工程規(guī)模浩大 大橋工程全長36 km,海上橋梁長度達35．7 km,無論對大橋施工組織管理還是對將來運營管理都帶來許多新的難題。 (2)自然條件較差 水文、氣象條件復雜,潮大流急,有效作業(yè)時間短,年均180 d左右。工程地質(zhì)條件較差,軟土層深達-50 m,南岸淺灘區(qū)10 km范圍內(nèi)存在淺層沼氣,對大橋基礎施工有影響。 (3)施工條件差,制約因素多 南岸灘涂區(qū)長達9 km多,施工作業(yè)條件受到限制。 (4)建設工期緊 大橋計劃于2008年建成,由于海上18 km長的引橋采用70 m整孔預制吊裝方案,受船機設備控制;南岸灘涂區(qū)近10 km引橋采用50 m整孔預制梁上運梁方案,僅有一個工作面,海上作業(yè)距離長、工作量大,要按期完成大橋建設,必須重視施工方案和施工組織設計。 (5)結構耐久性和景觀要求高 大橋處于海洋強烈腐蝕環(huán)境,對大橋結構耐久性影響很大。另外大橋地處我國經(jīng)濟高度發(fā)達的長三角地區(qū),對大橋景觀要求也很高。 4 工程總體設計原則和總體設計 根據(jù)大橋特定的建設條件和工程特點,提出以下總體設計原則。 (1)全面貫徹“實用、經(jīng)濟、安全、美觀”的技術方針,充分吸取世界范圍內(nèi)建橋的新理論、新材料、新工藝和先進經(jīng)驗,做到因地制宜。 (2)將大型化、工廠化、標準化的預制裝配方案作為研究、確定杭州灣大橋橋型方案的指導思想,有針對性地開發(fā)或引進海上作業(yè)的大型起吊及安裝設備。 (3)重視景觀設計,力求造型美觀,總體上與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)。同時充分重視水環(huán)境和自然景觀的保護。 (4)針對杭州灣的特點,充分重視施工方案研究和施工組織設計,貫徹/施工決定設計0的理念。 (5)針對杭州灣特定的建設條件,采取相應的結構安全和結構耐久性措施及施工安全對策,確保大橋建設安全和設計基準期內(nèi)橋梁使用安全。 杭州灣跨海大橋總體設計包括平縱線形設計、橋跨總體布置及景觀設計。大橋平縱線形力求平面順暢、縱坡均衡,在視覺上保持線形的連續(xù)性,盡量避免長直線和小偏角,在心理和生理上有安全感和舒適感,并與沿線環(huán)境相協(xié)調(diào)。影響大橋平面線形的因素較多,主要有北岸連接線、北岸海堤、乍浦港規(guī)劃內(nèi)河港池、北航道、南航道、南岸登陸點、南岸海堤、南岸連接線,杭州灣水域流速流向分布、兩岸岸線規(guī)劃及路線線形的各項指標等。綜合權衡各影響因素后,大橋平面線形設計成美觀流暢的S形曲線。 影響大橋縱斷面線形的影響因素也很多,不僅受到最大縱坡、最小坡長、最大坡長等路線設計指標控制,還受橋下通航、通車、通人的凈空高度及橋頭軟土路基段的填土高度限制。大橋縱斷面線形設計成兩個大凸拱形,使大橋縱斷面線形生動活潑。大橋景觀設計對全橋結構造型、色彩、各部分結構的美學元素構成、不同結構間的過渡、橋面系以及景觀照明等進行系統(tǒng)的設計,使大橋不僅雄偉、美觀,而且與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)和諧。 5 工程的結構構造組成及技術特點 (1) 橋跨布置 根據(jù)沿線主要控制地物和功能要求,確定橋跨布置。 (2)北航道橋 北航道橋采用布跨為70 m+160 m+448 m+160 m+70 m=908 m鉆石型雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋,半飄浮體系,五跨連續(xù)結構。 索塔采用鉆石形塔,橋面以上為三角形結構,以利于提高結構剛度和抗風穩(wěn)定性;橋面以下兩塔柱收腿,使整個塔呈鉆石形?；A采用2.8 m直徑的鉆孔樁+承臺的整體基礎,承臺外周設防撞消能設施。斜拉索在索塔上通過整體鋼錨箱進行錨固。 主梁采用扁平鋼箱梁,梁高3.5 m,梁寬37.1 m,鋼箱梁采用工廠預制成組件,組拼場組拼成節(jié)段,標準節(jié)段長15 m,斜拉索與鋼箱梁采用耳板錨固。 斜拉索采用平行鋼絲成品斜拉索,斜拉索采用塔上張拉方式。輔助墩和過渡墩采用矩形倒圓角斷面,基礎采用2.5 m直徑或2.8 m直徑鉆孔樁+承臺基礎。 (3) 南航道橋 南航道橋采用布跨為100 m+160 m+318 m=578 m的A形獨塔雙索面鋼箱梁斜拉橋,三跨連續(xù)結構。 索塔采用A形塔,以利于提高受力性能和結構剛度及抗風穩(wěn)定性。結構舒展和諧,風格獨特,造型優(yōu)美,景觀效果良好。基礎采用2.8 m直徑的鉆孔樁+承臺的整體基礎,承臺外周設防撞消能設施。斜拉索在索塔上通過整體鋼錨箱進行錨固。 主梁采用扁平鋼箱梁,梁高3.5 m,梁寬37.1 m,鋼箱梁采用工廠預制成組件,組拼場組拼成節(jié)段,標準節(jié)段長15 m,斜拉索與鋼箱梁采用耳板錨固。 斜拉索采用平行鋼絲成品斜拉索,斜拉索采用塔上張拉方式。輔助墩和過渡墩采用矩形倒圓角斷面,基礎采用直徑2.5 m或直徑2.8 m鉆孔樁+承臺基礎。 (4)水中區(qū)引橋 水中區(qū)引橋采用70 m跨徑整孔預制吊裝的連續(xù)箱梁結構,一片預制梁的吊裝質(zhì)量為2 260 t,墩身采用矩形倒圓角斷面,基礎采用鋼管樁+承臺基礎。 (5)灘涂區(qū)引橋 灘涂區(qū)引橋采用50 m跨徑整孔預制梁上運梁的連續(xù)箱梁結構,一片預制梁的自重為1 350 t,墩身采用矩形倒圓角斷面,基礎采用鉆孔樁+承臺基礎。 (6) 陸地區(qū)引橋 陸地區(qū)引橋受控因素較多,根據(jù)控制地物跨越要求和經(jīng)濟性要求分別選擇80 m、60 m、50 m、30 m跨徑連續(xù)箱梁結構,墩身采用矩形倒圓角斷面,基礎采用鉆孔樁+承臺基礎。 (7)海中平臺 由于杭州灣跨海大橋海中橋長達30余km,沿線又無可利用的島礁,加上南灘涂發(fā)育,航行條件較差,為了提高大橋施工工效,降低海上施工的風險,在海域中央設置海中平臺一座。海中平臺規(guī)模為12 000 ㎡左右,平臺東側設置觀光塔一座。海中平臺施工期間作為海上施工人員的生產(chǎn)、生活基地,并兼作海中測量、通信的中繼站。大橋運營期間作為海上緊急救援、旅游觀光、海事管理的場所。 海中平臺采用雙層結構,基礎采用鉆孔樁+鋼管樁基礎。一層平臺采用預制梁板+濕接縫結構。二層結構根據(jù)功能進行建筑設計,并以提高景觀效果為目標。 6 工程建設所采用的管理措施 (1)質(zhì)量管理 建立健全質(zhì)量管理制度，加強對勞務工人的管理，嚴把原材料質(zhì)量關，優(yōu)化混凝土配合比，積極開展科研活動。 (2)主要技術管理 混凝土套箱與鋼套箱的比較和決策，套箱結構的優(yōu)化，承臺混凝土兩次澆注優(yōu)化為一次澆注，70個現(xiàn)澆墩身改為預制安裝問題，預制場及預制方案的確，墩身安裝方案的調(diào)整，濕接頭裂縫控制。 (3)進度管理 建立健全管理體系，科學編制進度計劃，動態(tài)管理進度計劃，加強與兄弟標段間協(xié)調(diào)。 (4)安全管理 健全安全管理網(wǎng)絡，完善制度，實行全員風險抵押金制度，持教育和檢查，強化船機設備的準入，加強細節(jié)管理。 7 工程建設投資及其資金籌措 杭州灣跨海大橋總投資共118億元,在118億元的總投資中,35%的資金作為資本金,其余的70億元由銀行貸款解決。在資本金中,大橋兩端的寧波和嘉興,分別出資90%和10%,共同組建寧波杭州灣大橋投資開發(fā)有限公司,股東包括寧波交通投資開發(fā)有限公司和嘉興高速公路有限公司,占資本金總投人49.75%。其余資本金則出于民資,共有17家民營企業(yè)組成的5個投資公司的民間資本占到了資本金投人的50.25%。其中杭州宋城集團17.3%,慈溪建橋投資有限公司占12.83%,雅戈爾占4.5%。70億元的銀行貸款中國家開發(fā)銀行承諾貸款40億元,工商銀行20億元,中國銀行和上海浦發(fā)銀行各5億元。 8 工程在設計方面的創(chuàng)新點 大橋設計的集成創(chuàng)新： (1)橋身設計 大橋總長36公里，設計者別出心裁把橋身設計成俯視為S形蜿蜒橫跨杭州灣.S形設計是為了讓海水順利流過橋梁下方"使大橋?qū)λ呐c潮汐的影響降至最低。同時S形橋梁還有一個實際功效,即能夠讓駕駛員在又直又長的路面上不感覺單調(diào)避免走神或者瞌睡.為進一步防止司機視覺疲勞大橋還把兩側的金屬護欄從南至北漆成赤、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色，每5公里一種。如果從遠處的水面上看，整座大橋就如一條橫臥海上的“七彩長虹”大橋中部離南岸約14公里處建了一個面積約萬余平方米的海中平臺"用匝道與大橋相連。平臺上建有觀光塔，游客可以俯瞰大橋的雄姿和波瀾壯闊的大海。體現(xiàn)科技與人文結合的創(chuàng)新設計被完美地集成到了跨海大橋橋身上。 (2)橋塔設計 橋塔與橋身一樣直觀!根據(jù)海水深度，杭州灣跨海大橋設有南北兩個航道橋。南航道橋通航標準3000噸，設計為主跨318米A型獨塔（高202米）雙索面鋼箱梁斜拉橋；北航道橋通航標準35000噸，開始設計為主跨448米A型雙塔（高187米）雙索面鋼箱梁斜拉橋。后來發(fā)現(xiàn)如果北航道橋用A字型塔，它在海上的基礎臺面將達長100米寬38米，差不多一個足球場大小，不但造價高，在惡劣海面上施工的風險也大大增加。于是設計人員提出新的方案，把北航道橋塔改成中間大下面小的鉆石型，以減少水中承臺面積，降低施工代價。當時有人顧慮北航道橋塔改成鉆石型后不夠偉岸挺拔，會與南航道的A型橋塔不協(xié)調(diào)，但實際建成后并沒有人覺得有問題，甚至還有人認為鉆石型更峻拔。 (3)風障設計 杭州灣海域除了霧氣、大雨外，還有一個特點是風也很大。據(jù)歷史測量數(shù)據(jù)報告，這里8級以上的風力屬于正常。橋上過大的橫風，對汽車特別是大客車、面包車行駛帶來很大危險。在否定了風太大時“關閉大橋”和“讓汽車減速”的方案后，工程技術人員在大橋兩側欄桿上增加長2米、寬20厘米的圓弧形風障，風障是中間有空隙的擋板，既能夠為高速行駛的車輛減少橫風干擾，也保證了風障自身安全。在杭州灣跨海大橋上行車，即使遇到11級大風，車輛受到的影響也只相當于8級風。這項額外增加成本的設計，體現(xiàn)了系統(tǒng)創(chuàng)新的要求。 (4)淺層天然氣處理 大橋施工中還遇到了杭州灣土層中蘊含天然氣的難題，將鋼樁打入這類土層極為危險，失控噴出的天然氣可能侵蝕橋梁地基，一有火花，還會點燃天然氣，引發(fā)爆炸。另外，如果淺層天然氣噴發(fā)將造成土層擾動，不僅對鉆孔樁施工及橋基穩(wěn)定性有較大危害，而且會影響棧橋施工及大橋建成后運營安全。為了解決這個問題，指揮部曾去曼哈頓向美國人取經(jīng)，外國公司也沒有碰到過這樣的問題，但是他們說，如果工程交給他們做，天然氣問題自然會解決。外國人拿不出辦法，橋梁施工專家轉(zhuǎn)向咨詢在海上開采石油的中國專家，結果發(fā)明了“控制性放氣法”：找出天然氣最密集的區(qū)域，將裝有壓力閥的細管鉆入天然氣礦床，讓天然氣慢慢排出降低壓力；在氣量不大的區(qū)域則用勘探孔直接放氣。集成了來自國內(nèi)的他山之石問，題迎刃而解。 (5)定位系統(tǒng)設計 為了加快工程進度，工程團隊在杭州灣南岸開工的同時，北岸也同時展開工程。各個獨立的橋段必須精準地連接，鋼管的安置與調(diào)整關系決定了工程的成功與否，傳統(tǒng)的橋梁工程以目測方式確定鋼樁位置，但跨海大橋總長36公里，加上大雨和濃霧的影響，目測法定位幾乎不可能，大橋工程請導航公司專門設計了一套全球衛(wèi)星定位綜合系統(tǒng)，衛(wèi)星定位參考站設在陸地，杭州灣兩岸的兩個基地臺與運轉(zhuǎn)著的通訊衛(wèi)星成，一個三角參。這樣每一根鋼樁都有了自己的經(jīng)緯度坐標。"打樁時，打樁機上的全球衛(wèi)星定位接收器會精確找到鋼樁的具體位置，從而保證了全橋各個樁位的精準聯(lián)系。 (6)數(shù)字管理設計 杭州灣跨海大橋是一座“數(shù)字化大橋”科研單位利用硬件及接口技術、網(wǎng)絡及數(shù)據(jù)庫技術、圖像圖形技術，建立了一套大橋管理養(yǎng)護系統(tǒng)，整座大橋設置中央監(jiān)視系統(tǒng)，平均每公里就有1對監(jiān)視器。對整體橋梁部位進行結構分解，形成22949個構件，并將采集數(shù)據(jù)的625張表與其相關聯(lián)，提供一個完整的數(shù)據(jù)結構化檢索方式；集成統(tǒng)一工程通訊及網(wǎng)絡的組建，極大降低了基礎網(wǎng)絡建設成本；可以實現(xiàn)長距離的多點無線視頻圖像傳輸及回送。這樣，大橋的“身體健康”狀況隨時可以了解，有利于科學合理的管理和維護。 9 結語 杭州灣跨海大橋工程規(guī)模浩大，建設條件復雜,該項目自2003年11月開工以來,各項工作進展順利,在進度、質(zhì)量、安全、成本控制等方面均取得了階段性的成果,這是各項措施有效性的體現(xiàn)。在杭州灣跨海大橋項目管理上采取的措施,是根據(jù)企業(yè)自身條件和工程特點制定的,有些并不具有代表性,但對于類似工程具有一定的參考借鑒作用。