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關(guān)于杭州灣跨海大橋項目的學(xué)習(xí)報告 1 工程的地位和作用以及建設(shè)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~?？诟咚俟房缭胶贾轂车淖畋憬萃ǖ?。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(shè)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(gòu)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(shè)施。在大橋前期工作過程中,圍繞建設(shè)條件、施工方案、結(jié)構(gòu)安全性與耐久性開展了70多項專題研究,為大橋最終建設(shè)方案的確定提供了科學(xué)依據(jù),并為大橋的順利實施奠定了堅實的基礎(chǔ)。 2 工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： (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(shè)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(shè)計洪水頻率:1/300(大橋),1/100(引線)。 (8)設(shè)計基準(zhǔn)期:南、北航道橋采用100年,引橋采用60年并采用全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。 (9)抗風(fēng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn):運營階段設(shè)計重現(xiàn)期100年,施工階段設(shè)計重現(xiàn)期30年。 (10)通航標(biāo)準(zhǔn):通航凈高按設(shè)計最高通航水位5.19 m(1985國家高程基準(zhǔn))起算,北航道的主通航孔按3.5萬t級海輪標(biāo)準(zhǔn)及建設(shè)深水港條件設(shè)計,通航凈空為325 m*47 m,兩側(cè)副通航孔按1 000 t級海輪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計;南航道的主通航孔按3 000 t級海輪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,通航凈空為125 m*31 m,兩側(cè)副通航孔按300 t級海輪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)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(dá)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(fù)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(dá)-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(chǔ)施工有影響。 (3)施工條件差,制約因素多 南岸灘涂區(qū)長達(dá)9 km多,施工作業(yè)條件受到限制。 (4)建設(shè)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(yù)制吊裝方案,受船機設(shè)備控制;南岸灘涂區(qū)近10 km引橋采用50 m整孔預(yù)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(shè),必須重視施工方案和施工組織設(shè)計。 (5)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)耐久性影響很大。另外大橋地處我國經(jīng)濟高度發(fā)達(dá)的長三角地區(qū),對大橋景觀要求也很高。 4 工程總體設(shè)計原則和總體設(shè)計 根據(jù)大橋特定的建設(shè)條件和工程特點,提出以下總體設(shè)計原則。 (1)全面貫徹“實用、經(jīng)濟、安全、美觀”的技術(shù)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(jìn)經(jīng)驗,做到因地制宜。 (2)將大型化、工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)制裝配方案作為研究、確定杭州灣大橋橋型方案的指導(dǎo)思想,有針對性地開發(fā)或引進(jìn)海上作業(yè)的大型起吊及安裝設(shè)備。 (3)重視景觀設(shè)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(shè)計,貫徹/施工決定設(shè)計0的理念。 (5)針對杭州灣特定的建設(shè)條件,采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)安全和結(jié)構(gòu)耐久性措施及施工安全對策,確保大橋建設(shè)安全和設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)橋梁使用安全。 杭州灣跨海大橋總體設(shè)計包括平縱線形設(shè)計、橋跨總體布置及景觀設(shè)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(biāo)等。綜合權(quán)衡各影響因素后,大橋平面線形設(shè)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(shè)計指標(biāo)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(shè)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(shè)計對全橋結(jié)構(gòu)造型、色彩、各部分結(jié)構(gòu)的美學(xué)元素構(gòu)成、不同結(jié)構(gòu)間的過渡、橋面系以及景觀照明等進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)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(jié)構(gòu)構(gòu)造組成及技術(shù)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(jié)構(gòu)。 索塔采用鉆石形塔,橋面以上為三角形結(jié)構(gòu),以利于提高結(jié)構(gòu)剛度和抗風(fēng)穩(wěn)定性;橋面以下兩塔柱收腿,使整個塔呈鉆石形?；A(chǔ)采用2.8 m直徑的鉆孔樁+承臺的整體基礎(chǔ),承臺外周設(shè)防撞消能設(shè)施。斜拉索在索塔上通過整體鋼錨箱進(jìn)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(yù)制成組件,組拼場組拼成節(jié)段,標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)采用2.5 m直徑或2.8 m直徑鉆孔樁+承臺基礎(chǔ)。 (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(jié)構(gòu)。 索塔采用A形塔,以利于提高受力性能和結(jié)構(gòu)剛度及抗風(fēng)穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)舒展和諧,風(fēng)格獨特,造型優(yōu)美,景觀效果良好。基礎(chǔ)采用2.8 m直徑的鉆孔樁+承臺的整體基礎(chǔ),承臺外周設(shè)防撞消能設(shè)施。斜拉索在索塔上通過整體鋼錨箱進(jìn)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(yù)制成組件,組拼場組拼成節(jié)段,標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)采用直徑2.5 m或直徑2.8 m鉆孔樁+承臺基礎(chǔ)。 (4)水中區(qū)引橋 水中區(qū)引橋采用70 m跨徑整孔預(yù)制吊裝的連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu),一片預(yù)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(chǔ)采用鋼管樁+承臺基礎(chǔ)。 (5)灘涂區(qū)引橋 灘涂區(qū)引橋采用50 m跨徑整孔預(yù)制梁上運梁的連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu),一片預(yù)制梁的自重為1 350 t,墩身采用矩形倒圓角斷面,基礎(chǔ)采用鉆孔樁+承臺基礎(chǔ)。 (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(jié)構(gòu),墩身采用矩形倒圓角斷面,基礎(chǔ)采用鉆孔樁+承臺基礎(chǔ)。 (7)海中平臺 由于杭州灣跨海大橋海中橋長達(dá)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(fēng)險,在海域中央設(shè)置海中平臺一座。海中平臺規(guī)模為12 000 ㎡左右,平臺東側(cè)設(shè)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(jié)構(gòu),基礎(chǔ)采用鉆孔樁+鋼管樁基礎(chǔ)。一層平臺采用預(yù)制梁板+濕接縫結(jié)構(gòu)。二層結(jié)構(gòu)根據(jù)功能進(jìn)行建筑設(shè)計,并以提高景觀效果為目標(biāo)。 6 工程建設(shè)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(wù)工人的管理，嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)，優(yōu)化混凝土配合比，積極開展科研活動。 (2)主要技術(shù)管理 混凝土套箱與鋼套箱的比較和決策，套箱結(jié)構(gòu)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(yù)制安裝問題，預(yù)制場及預(yù)制方案的確，墩身安裝方案的調(diào)整，濕接頭裂縫控制。 (3)進(jìn)度管理 建立健全管理體系，科學(xué)編制進(jìn)度計劃，動態(tài)管理進(jìn)度計劃，加強與兄弟標(biāo)段間協(xié)調(diào)。 (4)安全管理 健全安全管理網(wǎng)絡(luò)，完善制度，實行全員風(fēng)險抵押金制度，持教育和檢查，強化船機設(shè)備的準(zhǔn)入，加強細(xì)節(jié)管理。 7 工程建設(shè)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(shè)計方面的創(chuàng)新點 大橋設(shè)計的集成創(chuàng)新： (1)橋身設(shè)計 大橋總長36公里，設(shè)計者別出心裁把橋身設(shè)計成俯視為S形蜿蜒橫跨杭州灣.S形設(shè)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(jìn)一步防止司機視覺疲勞大橋還把兩側(cè)的金屬護欄從南至北漆成赤、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色，每5公里一種。如果從遠(yuǎn)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(jié)合的創(chuàng)新設(shè)計被完美地集成到了跨海大橋橋身上。 (2)橋塔設(shè)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(shè)有南北兩個航道橋。南航道橋通航標(biāo)準(zhǔn)3000噸，設(shè)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(biāo)準(zhǔn)35000噸，開始設(shè)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(chǔ)臺面將達(dá)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(fēng)險也大大增加。于是設(shè)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(dāng)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(rèn)為鉆石型更峻拔。 (3)風(fēng)障設(shè)計 杭州灣海域除了霧氣、大雨外，還有一個特點是風(fēng)也很大。據(jù)歷史測量數(shù)據(jù)報告，這里8級以上的風(fēng)力屬于正常。橋上過大的橫風(fēng)，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(fēng)太大時“關(guān)閉大橋”和“讓汽車減速”的方案后，工程技術(shù)人員在大橋兩側(cè)欄桿上增加長2米、寬20厘米的圓弧形風(fēng)障，風(fēng)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(fēng)干擾，也保證了風(fēng)障自身安全。在杭州灣跨海大橋上行車，即使遇到11級大風(fēng)，車輛受到的影響也只相當(dāng)于8級風(fēng)。這項額外增加成本的設(shè)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(jié)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(xì)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(shè)計 為了加快工程進(jìn)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(zhǔn)地連接，鋼管的安置與調(diào)整關(guān)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(dǎo)航公司專門設(shè)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(shè)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(biāo)。"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(zhǔn)聯(lián)系。 (6)數(shù)字管理設(shè)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(shù)、網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫技術(shù)、圖像圖形技術(shù)，建立了一套大橋管理養(yǎng)護系統(tǒng)，整座大橋設(shè)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(jìn)行結(jié)構(gòu)分解，形成22949個構(gòu)件，并將采集數(shù)據(jù)的625張表與其相關(guān)聯(lián)，提供一個完整的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化檢索方式；集成統(tǒng)一工程通訊及網(wǎng)絡(luò)的組建，極大降低了基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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(xué)合理的管理和維護。 9 結(jié)語 杭州灣跨海大橋工程規(guī)模浩大，建設(shè)條件復(fù)雜,該項目自2003年11月開工以來,各項工作進(jìn)展順利,在進(jìn)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。