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圖為起吊能力2500噸的“小天鵝”號(hào)正在架設(shè)70米箱梁。
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長(zhǎng)76米，配有640個(gè)輪子的運(yùn)梁機(jī)，是架設(shè)50米箱梁的必需設(shè)備。
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預(yù)制箱梁的一道重要工序———扎鋼筋
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杭州灣跨海大橋開工兩年多來，大橋指揮部共組織科研專題116項(xiàng)，上報(bào)科技創(chuàng)新成果250項(xiàng)。其中國家級(jí)、世界級(jí)的創(chuàng)新項(xiàng)目就有9項(xiàng)。這些技術(shù)創(chuàng)新，不但直接為工程節(jié)約了10億元建設(shè)資金，確保了工程順利推進(jìn)，而且為中國造橋業(yè)奉獻(xiàn)了一筆彌足珍貴的財(cái)富。
杭州灣跨海大橋的自主創(chuàng)新，出發(fā)點(diǎn)都是為了解決設(shè)計(jì)和施工中碰到的實(shí)際困難。也正因?yàn)槿绱�，這些創(chuàng)新項(xiàng)目具有很強(qiáng)的可借鑒性。事實(shí)上，目前有許多成果已經(jīng)為國內(nèi)建造其他橋梁所應(yīng)用。
杭州灣跨海大橋在設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新，首先在于提出了一個(gè)全新的理念。根據(jù)實(shí)際施工環(huán)境，指揮部采用工廠化、大型化、機(jī)械化的原則，提出“變海上施工為陸上施工”，為橋梁建造業(yè)提供了一個(gè)全新的模式。
材料上的創(chuàng)新，為我國建造更多的百年大橋提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。海洋環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究、大直徑鋼管樁制造和防腐技術(shù)等項(xiàng)目，在廣泛吸納國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，形成了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的集成創(chuàng)新，解決了跨海橋梁混凝土結(jié)構(gòu)、鋼鐵結(jié)構(gòu)的防腐難題，并被舟山連島工程以及一些即將開工建設(shè)的特大型跨海大橋所采用。
施工工藝上的技術(shù)創(chuàng)新，不但保證了杭州灣大橋工程的順利進(jìn)行，更促進(jìn)了我國造橋工業(yè)實(shí)現(xiàn)突破性的飛躍。50米箱梁的梁上運(yùn)輸架設(shè)，把這項(xiàng)工藝的世界紀(jì)錄，從900噸一下提高到了1400噸。而運(yùn)架50米箱梁的五大設(shè)備、架設(shè)70米箱梁的2500噸雙體自航中心起吊運(yùn)架船和3000噸單體運(yùn)架船，及錘打88米鋼管樁的打樁船等，為我國今后架設(shè)大型橋梁提供了設(shè)備保證。
世界第一架
———灘涂區(qū)大噸位箱梁預(yù)制、運(yùn)輸、架設(shè)、施工技術(shù)
杭州灣南岸架橋區(qū)有10公里長(zhǎng)的灘涂區(qū)。這片灘涂區(qū)，車不能開，船不能行。要在這里架設(shè)箱梁，無法采用常規(guī)的作業(yè)方法，如果現(xiàn)澆施工，工程的質(zhì)量、安全、工期都難以保證。最后決定采取梁上運(yùn)梁架梁的工藝。整個(gè)工程需要這種工藝施工的，共有404片箱梁，架設(shè)長(zhǎng)度10.1公里，作業(yè)難度十分大。
把箱梁從預(yù)制場(chǎng)運(yùn)到提梁站下是一個(gè)難題；把50米箱梁提到橋面上，又是一個(gè)難題；從橋面一端運(yùn)到架設(shè)點(diǎn)更是一個(gè)難題。
最難的是，目前世界上采用梁上運(yùn)梁架梁的最高紀(jì)錄是900噸，而杭州灣跨海大橋?yàn)┩繀^(qū)的50米箱梁，重達(dá)1430噸，堪稱“世界第一架”。
攬下這批“瓷器活”，首先要有“金剛鉆”。承建單位中鐵二局集成了德國的汽車技術(shù)、意大利的控制技術(shù)，投入1.8億元資金，自行研發(fā)了運(yùn)梁機(jī)、提梁機(jī)、架梁機(jī)等五大設(shè)備。這些設(shè)備為杭州灣跨海大橋量身定做，每一項(xiàng)設(shè)備都擔(dān)負(fù)著特殊的任務(wù)。以運(yùn)梁機(jī)為例，它的任務(wù)是將已提到橋面上的箱梁運(yùn)到架設(shè)點(diǎn)，供架梁機(jī)架設(shè)。但箱梁的重量有1430噸，加上機(jī)械本身的重量，橋面大約要承受2000噸的壓力。大橋的設(shè)計(jì)無論如何達(dá)不到這一要求，只能從運(yùn)梁機(jī)本身上動(dòng)腦筋了。研制人員將運(yùn)梁機(jī)設(shè)計(jì)成76米長(zhǎng)，配有640個(gè)輪子。這樣，運(yùn)梁機(jī)能始終保持在四片箱梁上行走。同時(shí)還配上液壓系統(tǒng)和載荷均衡系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)整輪組壓強(qiáng)，使640個(gè)輪子平均受力。經(jīng)測(cè)算，每平方厘米的壓力僅10公斤，順利解決了這個(gè)難題。這個(gè)項(xiàng)目的創(chuàng)新還為工程節(jié)約了2.5億元資金。
九大創(chuàng)新一覽
杭州灣跨海大橋總體設(shè)計(jì)
杭州灣跨海大橋總體設(shè)計(jì)最顯著的創(chuàng)新點(diǎn)，在于提出“施工決定設(shè)計(jì)”的原則，并在造橋界中首次提出“工廠化、大型化、機(jī)械化”的設(shè)計(jì)、施工原則，這種新的理念，為我國特大型跨海橋梁建設(shè)提供了借鑒。
大直徑超長(zhǎng)鋼管樁設(shè)計(jì)、制造、防腐、施工成套技術(shù)
大橋選用的鋼管樁，為國內(nèi)最大長(zhǎng)度。超長(zhǎng)整樁預(yù)制、內(nèi)外螺旋焊接、三層熔結(jié)環(huán)氧粉末涂裝三大技術(shù)綜合運(yùn)用，提升我國橋梁鋼管樁的制作水平。
70米箱梁預(yù)制、運(yùn)輸、架設(shè)技術(shù)
大體積混凝土制件一次灌注，大大提高了效率，確保了梁體施工質(zhì)量。橫移、縱移技術(shù)被評(píng)為國家實(shí)用新型專用技術(shù)。2200噸箱梁架設(shè)創(chuàng)亞洲紀(jì)錄。
灘涂區(qū)大噸位箱梁預(yù)制、運(yùn)輸、架設(shè)、施工技術(shù)
將世界梁上運(yùn)輸、架設(shè)箱梁的最高紀(jì)錄，從900噸提高到1400噸，為同類地形地貌的橋梁建設(shè)開了先河，是對(duì)世界建橋業(yè)的一大貢獻(xiàn)。
混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕設(shè)計(jì)
通過增加混凝土的密實(shí)性，使氯離子難以侵入混凝土結(jié)構(gòu)，以達(dá)到保證混凝土制件使用壽命的目的。這項(xiàng)技術(shù)的研究成功，還為我國發(fā)展海洋環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)耐腐蝕研究，提供了具有實(shí)際意義的借鑒。
全天候運(yùn)行測(cè)量控制技術(shù)
建立大橋連續(xù)運(yùn)行的GPS參考站系統(tǒng)，解決工程測(cè)量坐標(biāo)系的建立和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的問題，用GPS水準(zhǔn)和連續(xù)多跨跨海三角高程測(cè)量解決海上高程控制的難題。其中有些技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)的水平。
河工模型與橋墩局部沖刷研究
通過這項(xiàng)研究，得出建橋?qū)δ媳焙降篮驼指蹧_淤變化不大；對(duì)錢塘江大潮的變化僅為0-2厘米。課題成果總體上達(dá)到國際先進(jìn)水平。
災(zāi)害天氣對(duì)大橋行車安全的影響和對(duì)策研究
這項(xiàng)研究分別針對(duì)風(fēng)、雨、霧和路面結(jié)冰等具體情況展開，以提高大風(fēng)天氣車輛通行安全等級(jí)為目標(biāo)。最終得出結(jié)論：風(fēng)障與護(hù)欄結(jié)合設(shè)置方案可有效提高大風(fēng)天氣下大橋的通行安全等級(jí)。該課題國內(nèi)是首次嘗試，在國際上也屬研究的前沿和熱點(diǎn)。
跨海大橋信息化管理技術(shù)
對(duì)整體橋梁部位進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解，形成2萬多個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件，提供了一個(gè)完整的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化檢索方式，為大橋乃至大型工程管理提供了有效的輔助手段。
創(chuàng)造亞洲“抓舉”紀(jì)錄
———70米箱梁預(yù)制、運(yùn)輸、架設(shè)技術(shù)
杭州灣跨海大橋70米混凝土箱梁號(hào)稱“中華梁王”，長(zhǎng)70米，寬16米，高4米，單片梁重2200噸。大橋工程需用540片，鋪設(shè)長(zhǎng)度18.27公里，占大橋全長(zhǎng)的一半。
大體積混凝土制件傳統(tǒng)的施工方法是分段分次灌注，但勞動(dòng)效率相對(duì)低下，而且接口處混凝土質(zhì)量難以控制。大橋所用的70米箱梁，全部采用一次灌注方法，大大提高了效率，并確保了梁體施工質(zhì)量，另外，還節(jié)省了1億元資金。
制成的梁要從預(yù)制場(chǎng)運(yùn)到運(yùn)梁碼頭，沒有先進(jìn)的設(shè)備，這種“巨無霸”要移動(dòng)一寸都是不可思議的事。承擔(dān)這項(xiàng)工程的中鐵大橋局，制造了二臺(tái)滑動(dòng)橫移臺(tái)車，還配置了能保證箱梁四點(diǎn)均衡受力的千斤頂，確保梁體在運(yùn)輸時(shí)不會(huì)受扭破壞�？v移采用可自動(dòng)行走的液壓懸掛輪軌式運(yùn)梁臺(tái)車，運(yùn)用液壓懸掛原理，解決了支點(diǎn)高差控制、輪壓均勻分配、防扭曲、同步驅(qū)動(dòng)等難題。這項(xiàng)技術(shù)獲得了國家實(shí)用新型專用技術(shù)。
把“中華梁王”架到橋墩上去，這是真功夫，必須要有“大力士”級(jí)的設(shè)備。中鐵大橋局集團(tuán)先后斥資2.6億元，自行研制了兩條船，一條是起吊能力為2500噸的“小天鵝號(hào)”雙體自航中心起吊運(yùn)架船；另一條是起吊能力3000噸的“天一號(hào)”單體自航中心起吊運(yùn)架船。其中“天一號(hào)”居亞洲同類吊船第一位，“小天鵝號(hào)”還獲得了國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。這兩條重量級(jí)的專用船，都能輕而易舉地吊起2200噸的70米箱梁，提升了中國造橋業(yè)的整體水平。
打造“定海神針”
———大直徑超長(zhǎng)鋼管樁設(shè)計(jì)、制造、防腐、施工成套技術(shù)
杭州灣大橋鋼管樁總量5474根，總用鋼量37萬噸。鋼管樁的質(zhì)量、造價(jià)，對(duì)整個(gè)大橋工程至關(guān)重要。
大橋選用的鋼管樁，樁徑1.5米到1.6米，樁長(zhǎng)71米到88米。此前國內(nèi)工程應(yīng)用最大長(zhǎng)度不超過80米，并且都是先制成一段一段，再到海上現(xiàn)場(chǎng)接樁。但是，根據(jù)杭州灣海域特定的作業(yè)環(huán)境，不可能在海上現(xiàn)場(chǎng)接樁。也就是說，必須在陸上一次成型完成整體加工。
1.6米的直徑，比吃飯的大餐桌還大。88米的長(zhǎng)度，豎起來幾乎有三十層樓高。要制作這么一個(gè)龐然大物，談何容易。科技人員無數(shù)次研究、試驗(yàn)后，采用整樁螺旋焊卷制作技術(shù)，解決了這一難題。這種螺旋焊卷工藝，形象地說，就像軍人打裹腿一樣，一圈一圈往上卷。
鋼管樁要深入海底，防腐技術(shù)又是一大關(guān)鍵。對(duì)此，外國人的做法很簡(jiǎn)單：加厚管壁。據(jù)測(cè)算，鋼管樁在海水中每年腐蝕0.2毫米，那么，按百年大橋的要求，管壁就要加厚20毫米。參與研制的工程技術(shù)人員認(rèn)為，不能簡(jiǎn)單地以增加成本為前提來解決技術(shù)難題，要通過創(chuàng)新，用最低的成本，來全面保證質(zhì)量。經(jīng)過無數(shù)次的研究、實(shí)踐，最后采用三層熔結(jié)環(huán)氧粉末涂裝防腐，這一創(chuàng)新，直接節(jié)約資金4.5億元。
大直徑超長(zhǎng)鋼管樁設(shè)計(jì)、制造、防腐、施工成套技術(shù)在我國橋梁建造史上尚無先例，其中多項(xiàng)技術(shù)獲得了國家專利。這一技術(shù)的成功，將對(duì)中國跨海大橋的設(shè)計(jì)和施工產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
煉就金剛不壞身
———混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕設(shè)計(jì)
杭州灣大橋一共要用多少混凝土？說出來令人大吃一驚：整個(gè)工程混凝土用量約245萬立方米。也就是說，如果把它堆成高、寬都是1米的正方形，那么它的長(zhǎng)度可以從寧波鋪到昆明。
既然用量這么大，它在整個(gè)工程中的重要性也就顯而易見了。換句話說，混凝土的質(zhì)量，也就是大橋的質(zhì)量。
在杭州灣地區(qū)，影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主導(dǎo)因素，是氯離子的侵蝕。由于海水和大氣鹽霧中的氯離子從混凝土孔隙中侵入，鋼筋開始銹蝕，鋼筋嚴(yán)重銹蝕并發(fā)生膨脹，使混凝土保護(hù)層大面積開裂，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。水位變化區(qū)和浪濺區(qū)，腐蝕最為嚴(yán)重。離大橋工程不遠(yuǎn)的一座碼頭，使用僅11年，混凝土結(jié)構(gòu)就因氯離子侵蝕導(dǎo)致保護(hù)層剝落。
大橋工程技術(shù)人員查閱大量資料，參考相關(guān)技術(shù)，經(jīng)過反復(fù)研究試驗(yàn)后，最后確定采用增加混凝土的密實(shí)性的方案，使氯離子難以侵入混凝土結(jié)構(gòu)。具體的方法就是在一般混凝土材料中，摻入大量的粉煤灰和磨細(xì)礦渣粉，制成具有高密實(shí)性的海工混凝土。測(cè)試結(jié)果表明，這種材料的抗氯離子性能，比一般混凝土提高了三到四倍。
這項(xiàng)技術(shù)的研究成功，不但保證了大橋100年設(shè)計(jì)使用年限的要求，而且為我國發(fā)展海洋環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)耐腐蝕研究，提供了具有實(shí)際意義的借鑒。
專版評(píng)論之三
“倒逼”是個(gè)好辦法
易其洋
從缺這缺那、備受質(zhì)疑，到開工兩年多來，光是國家級(jí)、世界級(jí)的創(chuàng)新項(xiàng)目就有9項(xiàng)，讓世人為之矚目。杭州灣跨海大橋的自主創(chuàng)新，真可謂“無中生有”。
無中怎么生有？大橋建設(shè)者們發(fā)明了“倒逼”這個(gè)好辦法———這其實(shí)也是一種理念創(chuàng)新。那就是，施工中碰到了難題，先一個(gè)一個(gè)擺出來，逼著自己想辦法，順著問題求突破，變被動(dòng)為主動(dòng)，化劣勢(shì)為優(yōu)勢(shì)。比如，50米箱梁的架設(shè)，可供選擇的方法很多，但一個(gè)個(gè)論證下來，有的可行性太差，有的花費(fèi)巨大，被逼無奈，只有創(chuàng)新。再比如，海上風(fēng)大水深，無法施工，那就想方設(shè)法“變海上施工為陸上施工”，硬是創(chuàng)出了一種全新的思維模式———設(shè)計(jì)無法指導(dǎo)施工，就讓施工來指導(dǎo)設(shè)計(jì)。理念一變，許多世界性技術(shù)難題迎刃而解，不僅確保了工程建設(shè)順利推進(jìn)，還為中國造橋業(yè)奉獻(xiàn)了一筆彌足珍貴的財(cái)富。
創(chuàng)新本來就是客觀限制和主觀需求“倒逼”的結(jié)果，不逼就不會(huì)有創(chuàng)新。就像大橋工程總指揮王勇說的，杭州灣跨海大橋自主創(chuàng)新就是逼出來的。一是因?yàn)闃虮仨氃欤涠潜槐飘?dāng)?shù)谝��！暗贡啤笔且环N壓力，快進(jìn)則生，慢進(jìn)則退，不進(jìn)則亡�！暗贡啤备且环N動(dòng)力，有了“倒逼”，創(chuàng)新的激情、靈感和潛能才會(huì)不斷涌流�！暗贡啤背鰟�(chuàng)新，杭州灣大橋“無中生有”的自主創(chuàng)新實(shí)踐，值得學(xué)習(xí)。
讀大橋報(bào)道 談創(chuàng)新精神
網(wǎng)民“先聲奪人”：在我看來，杭州灣跨海大橋的建設(shè)充分體現(xiàn)了三個(gè)創(chuàng)新，即技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和制度創(chuàng)新。工程能夠創(chuàng)造許多個(gè)“第一”，離不開技術(shù)創(chuàng)新。管理創(chuàng)新，具體表現(xiàn)在有力的組織保障上。該工程開啟了中國民間資本進(jìn)入國家特大型基本建設(shè)項(xiàng)目的先河，是制度創(chuàng)新的一個(gè)范例。
制度創(chuàng)新是技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新的動(dòng)力和基礎(chǔ)，管理創(chuàng)新是技術(shù)創(chuàng)新和制度創(chuàng)新的組織保障，技術(shù)創(chuàng)新是管理創(chuàng)新和制度創(chuàng)新的物質(zhì)條件。三者結(jié)合起來，杭州灣跨海大橋創(chuàng)新之路愈行愈遠(yuǎn)。
網(wǎng)民“無名”：正如大橋建設(shè)之初很多人的看法，建設(shè)大橋是天方夜譚。但大橋終于建了，而且因?yàn)閯?chuàng)新，所以大橋呈現(xiàn)著一個(gè)又一個(gè)亮點(diǎn)。不只那些認(rèn)為天方夜譚的人在驚訝，全世界都在驚訝。原因無他，因?yàn)閯?chuàng)新。有人會(huì)問，什么是創(chuàng)新？大橋的建設(shè)就是創(chuàng)新。有人不懂，其實(shí)我也不懂。但從一篇篇的報(bào)道，從一個(gè)個(gè)小小的故事，讓我明白，信心才是創(chuàng)新的關(guān)鍵。
網(wǎng)民“等待希望”：今年結(jié)婚的新人特別多，建議由報(bào)社或者其他部門牽頭舉辦大橋集體婚禮，又有特別的紀(jì)念意義，相信很有意思。(記者王嵐整理)
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