中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會
建筑鋼結(jié)構(gòu)分會主辦
作為我國北方鹽凍地區(qū)修建的第一座特大型海上橋梁集群工程，山東高速膠州灣大橋既有海上航道橋、海上非通航孔橋，又有陸上引橋和互通立交橋，特別是紅島互通立交橋為我國首座海上互通立交橋，其設(shè)計科學，造型獨特，國內(nèi)外尚無同等類型橋型結(jié)構(gòu)。但這并非是這座大橋唯一的首創(chuàng)亮點，細數(shù)起來，膠州灣大橋的建設(shè)創(chuàng)造了如下幾個方面的“第一”：
1.全長超過41.58公里，為目前世界第一跨海長橋；
2.我國目前國有獨資單一企業(yè)投資建設(shè)的最大規(guī)模的交通基礎(chǔ)設(shè)施項目；
3.我國北方冰凍海域首座特大型橋梁集群工程；
4.我國第一座海上互通立交即青島海灣大橋紅島互通立交；
5.全國首座采用低樁承臺的跨海大橋；
6.全橋海上鉆孔灌注樁數(shù)量為5127根，居世界第一；
7.大沽河航道橋為世界海上首座獨塔自錨式懸索橋；
8.由山東高速集團自主研發(fā)的水下無封底混凝土套箱技術(shù)為世界首創(chuàng)，榮獲2009年度中國公路學會科技進步特等獎，并獲得兩項國家專利及2007-2008年度國家一級工法；
9.大橋開發(fā)使用的4D施工管理系統(tǒng)是繼2008北京奧運會主場館“鳥巢”以后，首次在大型交通工程項目中使用，該項目榮獲了2009年建設(shè)部“華夏建設(shè)科學技術(shù)獎”一等獎。
有多大成就就會有多大艱難險阻，更會有更多地克服艱難險阻的智慧。膠州灣大橋從1993年4月開始規(guī)劃研究，經(jīng)歷了規(guī)劃、預可、工可、初設(shè)、施工圖設(shè)計和招投標等階段，至2006年開工既已歷時13年零8個月，再有5年多的建設(shè)期，這期間內(nèi)包括兩院院士、長江學者在內(nèi)的數(shù)百名中外專家、學者為大橋付出了智慧和汗水。多年磨礪今終亮劍。
五大難關(guān)
山東高速膠州灣大橋所屬海域建設(shè)概括起來有5個方面難點：一是冰凍期長：大橋所處膠州灣海域年冰凍期60天左右；年平均凍融循環(huán)50次；二是含鹽度高：膠州灣海域海水含鹽度為29.4‰～32.6‰，接近國內(nèi)其他跨海大橋含鹽度的2倍；三是環(huán)保要求高：青島市為國家級旅游城，大橋的建設(shè)首先要與環(huán)境協(xié)調(diào)，大橋所處海域生態(tài)尚處于良性循環(huán)狀態(tài)，經(jīng)濟類海生物豐富，對建設(shè)、運營期間環(huán)保要求很高；四是通航、航空雙重限制：滄口航道橋通航標準為1萬噸輪船，通航凈空為190×40.5米，航空限高為87.5米，橋面以上塔高、拉索布置的空間受限。五是跨越海域大：大橋海上段長度25.171公里。這座世界最長的跨海大橋自開工以來，憑借科技創(chuàng)新實現(xiàn)了多項世界第一。大橋在建設(shè)過程中大膽引進新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料，創(chuàng)新點很多。
五大創(chuàng)新
精心組織、精心策劃、精心設(shè)計成為大橋建設(shè)者心中至高無上的追求。要向青島800萬群眾交出一份讓他們心中為之驕傲和滿意的答卷，同時也為子孫后代留下一筆寶貴的財富，就要從大橋開始第一步做起，從組織、設(shè)計、施工處處彰顯科技之美、設(shè)計之美、管理之美、細節(jié)之美。山東高速膠州灣大橋建設(shè)總指揮長姜言泉對大橋的建設(shè)精辟地概括出5個“新”：
防腐蝕體系新：大橋受鹽害、凍融、海霧、臺風、暴雨、工業(yè)排放物等多重腐蝕環(huán)境的綜合作用，腐蝕環(huán)境嚴重惡劣，防腐蝕體系具有獨創(chuàng)性。
施工工藝新：大橋自開工以來取得多項企業(yè)新紀錄，混凝土套箱無封底技術(shù)為世界首創(chuàng)。通航孔橋鋼箱梁大節(jié)段吊裝工藝、旋挖鉆機開挖海上直徑2.5米樁群、基于RTK和V R S技術(shù)的全橋GPS測量定位系統(tǒng)，均創(chuàng)了國內(nèi)施工新紀錄。
設(shè)計結(jié)構(gòu)新：通航孔橋斜拉橋采用分幅稀索鋼箱梁形式和銷結(jié)耳板錨固方式，結(jié)構(gòu)簡潔明快，具有獨創(chuàng)性；自錨懸索橋采用大跨徑獨塔260米單空間索面結(jié)構(gòu)，主梁為雙邊鋼箱梁＋橫向連接箱結(jié)構(gòu)，取消了海中懸索橋大型錨碇基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)造型恢弘。錨固體系在設(shè)計上獨具匠心；非通航孔橋首次大規(guī)模采用雙幅分離的60米跨預應力混凝土結(jié)構(gòu)型式，整孔預制吊裝，施工工藝先進，設(shè)計合理，提高了施工質(zhì)量、大大加快施工進度。
建設(shè)運作模式新：國內(nèi)首座通過項目法人國際招標，采用BOT管理模式建設(shè)管理的海上特大型橋梁工程，由國內(nèi)大型企業(yè)對橋梁的施工、運營和移交進行管理，與國際大型項目管理模式逐步接軌，是將我國大型橋梁工程管理水平推向世界化的一次歷史性嘗試，將為我國公路橋梁建設(shè)管理體制的提供新的參考和借鑒。
管理手段新：應用4D技術(shù)和4D管理理念形成了山東高速膠州灣大橋4D施工管理系統(tǒng)，為國內(nèi)首創(chuàng)；采用銀團貸款、銀行承兌匯票與人民幣利率掉期業(yè)務等融資模式相結(jié)合方式，實現(xiàn)融資，為國內(nèi)重大項目融資模式創(chuàng)新首創(chuàng)。
技術(shù)之刃
作為大型海上工程，風、浪、鹽度大等一直是施工中的困難之處。由于大橋跨越海域大，作業(yè)時間長，工程規(guī)模浩大，冰凍問題成為對大橋耐久性的特殊考驗。這就意味著在混凝土施工質(zhì)量以及寬淺海域的長大跨海橋梁施工方案和工藝的選擇上尤為重要。 北方海域的冰凍問題對設(shè)計施工歷來都是極大的挑戰(zhàn)。青島海灣大橋所處膠州灣海域年冰凍期60天左右；年平均凍融循環(huán)50次；、海水含鹽度為29.4‰～32.6‰ ，接近國內(nèi)其他跨海大橋含鹽度的2倍；在抗凍融方面，山東高速青島海灣大橋建設(shè)指揮部做了大量的工作。
由于受海冰影響的只有承臺上部和墩柱下部（所謂的潮差區(qū)和浪濺區(qū)部分），承臺和墩柱下部屬于典型的受壓部位，綜合考慮受力特性、服役條件、施工便利以及耐久性要求等方面，指揮部選取既能保證大橋耐久性要求，又不致增加混凝土開裂風險的保護層厚度。同時，采用引氣混凝土生產(chǎn)及施工技術(shù)，向混凝土中引入適量、微小、均勻的氣泡，這樣可以確?；炷猎谑┕ぁ⒎燮陂g能夠經(jīng)受住海水凍融循環(huán)對混凝土的影響。
除此之外，應用蓄水型透水模板布技術(shù)，真正實現(xiàn)了排出多余拌和水與持續(xù)保濕養(yǎng)護混凝土的雙重功能，顯著提高結(jié)構(gòu)物表層混凝土的質(zhì)量，如表面致密性、早期回彈硬度、抗氯離子滲透性、抗海水凍融性等。還采用了國際領(lǐng)先的混凝土套箱技術(shù)，降低了海上承臺的施工難度，提高了對承臺的保護,相當于為承臺穿上了防彈衣,顯著提高了承臺的防海冰撞擊、防海水凍融破壞。
在施工中,非通航孔橋大規(guī)模采用60米跨整孔吊裝和大節(jié)段吊裝施工方案,大型混凝土箱梁的預制、吊裝施工,進一步豐富了海上橋梁的施工經(jīng)驗,使國內(nèi)海上長大橋梁的設(shè)計、施工新技術(shù)得到進一步的拓展。除此之外，測量人員結(jié)合海上橋梁測量定位困難的特點，建立全橋G P S測量系統(tǒng)，大大提高了測量工效和工作質(zhì)量。在風速觀測上，對橋位處紊動風的特性進行了觀測和研究，填補了我國北方地區(qū)風譜的空白。同時，在抗風研究，大沽河航道橋進行了大比例高雷諾數(shù)的渦振控制措施試驗，大大促進了國內(nèi)正在進行的橋梁渦振研究，并在國內(nèi)首次進行波浪和潮流共同作用下的沖刷試驗研究，對沖刷研究進行了開創(chuàng)性的探索。由于海上施工難度大，大橋在建設(shè)中設(shè)計了移動滑移模架，獲得了多項專利。
科技進步
整個山東高速膠州灣大橋建設(shè)工程高精尖技術(shù)課題多達45項，其中《水下無封底混凝土套箱關(guān)鍵技術(shù)》成功破解了海上水下承臺施工、防腐蝕、防撞擊等諸多難題。該技術(shù)核心成果主要有：一是發(fā)明充氣膠囊水下無封底技術(shù)，實現(xiàn)了10米水深下的無封底方法創(chuàng)新，是我國圍堰施工技術(shù)的重大突破；二是發(fā)明彈性應力吸收層預防套箱開裂技術(shù)，成功解決了混凝土套箱開裂老大難問題；三是發(fā)明利用套箱提高承臺耐久性新技術(shù)；四是發(fā)明套箱提高承臺防撞能力新技術(shù)。
山東高速青島海灣大橋建設(shè)指揮部總工程師邵新鵬稱，水泥混凝土降溫研究、通航孔橋上的耳板錨固新方式、低樁承臺實驗等一系列閃爍著科技之光的創(chuàng)新細節(jié)，托起了長龍臥波般的山東高速膠州大橋。
為確保海灣大橋高質(zhì)量建設(shè)，建設(shè)指揮部勇于創(chuàng)新，大膽引進新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料，目前，已獲得國家級獎勵3項，省部級獎勵11 項，中國企業(yè)新紀錄21 項，市級獎勵1項，10項科研項目通過省、部立項。其中，水下無封底混凝土套箱技術(shù)獲20 09年度中國公路學會科技進步特等獎，并獲得兩項國家專利及2 0 07-2 0 0 8年度國家一級工法；《基于I F C標準的建筑工程4D施工管理系統(tǒng)的研究和應用》課題，20 09年獲建設(shè)部“華夏建設(shè)科學技術(shù)獎”一等獎；可循環(huán)利用鋼套箱圍堰獲得山東省公路科技創(chuàng)新一等獎；水泥混凝土降溫方案的研究獲得20 0 9年度中國公路學會科學技術(shù)獎二等獎；山東高速膠州灣大橋高精度衛(wèi)星三維定位測量控制系統(tǒng)獲得了山東省科技進步二等獎；
《構(gòu)建膠州灣大橋施工動態(tài)安全預警系統(tǒng)》成果獲得了2010年山東省企業(yè)管理創(chuàng)新成果獎。
另有多項技術(shù)擬申報國家級更高獎項，其中填補國內(nèi)外空白的《特大跨海橋梁水下無封底混凝土套箱關(guān)鍵技術(shù)研究》擬申報國家發(fā)明獎；《冰凍海城跨海大橋建設(shè)成套技術(shù)》課題擬申報國家科技進步。（互聯(lián)網(wǎng)）
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