中國建筑金屬結構協(xié)會
建筑鋼結構分會主辦
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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，其設計科學，造型獨特，國內(nèi)外尚無同等類型橋型結構。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)投資建設的最大規(guī)模的交通基礎設施項目；
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年建設部“華夏建設科學技術獎”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、施工圖設計和招投標等階段，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
山東高速膠州灣大橋所屬海域建設概括起來有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、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。大橋在建設過程中大膽引進新結構、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、精心設計成為大橋建設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、設計、施工處處彰顯科技之美、設計之美、管理之美、細節(jié)之美。山東高速膠州灣大橋建設總指揮長姜言泉對大橋的建設精辟地概括出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技術的全橋GPS測量定位系統(tǒng)，均創(chuàng)了國內(nèi)施工新紀錄。
設計結構新：通航孔橋斜拉橋采用分幅稀索鋼箱梁形式和銷結耳板錨固方式，結構簡潔明快，具有獨創(chuàng)性；自錨懸索橋采用大跨徑獨塔260米單空間索面結構，主梁為雙邊鋼箱梁＋橫向連接箱結構，取消了海中懸索橋大型錨碇基礎，結構造型恢弘。錨固體系在設計上獨具匠心；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構型式，整孔預制吊裝，施工工藝先進，設計合理，提高了施工質(zhì)量、大大加快施工進度。
建設運作模式新：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管理體制的提供新的參考和借鑒。
管理手段新：應用4D技術和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，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，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，顯著提高結構物表層混凝土的質(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。還采用了國際領先的混凝土套箱技術，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)海上長大橋梁的設計、施工新技術得到進一步的拓展。除此之外，測量人員結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，大橋在建設中設計了移動滑移模架，獲得了多項專利。
科技進步
整個山東高速膠州灣大橋建設工程高精尖技術課題多達45項，其中《水下無封底混凝土套箱關鍵技術》成功破解了海上水下承臺施工、防腐蝕、防撞擊等諸多難題。該技術核心成果主要有：一是發(fā)明充氣膠囊水下無封底技術，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，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；四是發(fā)明套箱提高承臺防撞能力新技術。
山東高速青島海灣大橋建設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，建設指揮部勇于創(chuàng)新，大膽引進新結構、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年獲建設部“華夏建設科學技術獎”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鍵技術研究》擬申報國家發(fā)明獎；《冰凍海城跨海大橋建設成套技術》課題擬申報國家科技進步。（互聯(lián)網(wǎng)）
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