這些工程何以問(wèn)鼎詹天佑獎(jiǎng)？
2016-04-25
日前，在第十三屆中國(guó)土木工程詹天佑獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)名單中，武漢天興洲長(zhǎng)江大橋正橋、舟山大陸連島工程西堠門(mén)大橋、滬蓉西高速公路四渡河特大橋、南京長(zhǎng)江隧道、天津市濱海新區(qū)中央大道海河隧道等多項(xiàng)橋梁隧道工程榜上有名。這些工程在工程設(shè)計(jì)、節(jié)能環(huán)保、歷史文化保護(hù)、工程全壽命安全監(jiān)測(cè)等多個(gè)方面都具有較大創(chuàng)新?，F(xiàn)介紹部分獲獎(jiǎng)工程亮點(diǎn)，以饗讀者。
四渡河特大橋
滬蓉西高速公路四渡河特大橋
借用軍用技術(shù)填補(bǔ)業(yè)內(nèi)空白
火箭拋送大跨度懸索橋先導(dǎo)索
中交路建承建的滬蓉西高速公路四渡河特大橋全長(zhǎng)1365米，主橋?yàn)閱慰?00米的雙鉸鋼桁架加勁梁懸索橋。橋址處于鄂西山區(qū)，大橋橫跨一個(gè)V形山谷，從塔頂至谷底高差達(dá)650米，被譽(yù)為“世界第一高橋”，這給大橋建設(shè)帶來(lái)了很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。
尤其是先導(dǎo)索施工遭遇極大困難。傳統(tǒng)山區(qū)大跨徑懸索橋先導(dǎo)索施工只有人工拽拉和直升飛機(jī)架設(shè)兩種方法，但四渡河峽谷的谷底距離橋面高差為560米，兩岸均為懸崖峭壁，坡度在75—90度之間，加之峽谷風(fēng)勢(shì)難測(cè)，故兩種方法難于成行。四渡河特大橋在世界范圍內(nèi)首創(chuàng)了“大跨度懸索橋先導(dǎo)索火箭拋送技術(shù)”，創(chuàng)新性地將火箭技術(shù)引入懸索橋先導(dǎo)索施工，巧妙地將軍用技術(shù)和橋梁建設(shè)技術(shù)結(jié)合在一起，創(chuàng)建了懸索橋主纜先導(dǎo)索施工的新方法，成功填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外在峰高谷深復(fù)雜地形的山區(qū)大跨度懸索橋先導(dǎo)索施工的技術(shù)空白，技術(shù)安全經(jīng)濟(jì)可靠。
此外，四渡河特大橋在隧道式錨碇的設(shè)計(jì)施工及科研、索鞍運(yùn)輸“3拖頭+1輔推”方案、可更換式錨碇預(yù)應(yīng)力與錨固系統(tǒng)、深谷地區(qū)懸索橋纜索吊系統(tǒng)施工技術(shù)等方面均取得了一系列創(chuàng)新成果，為后續(xù)修建山區(qū)大跨徑鋼桁梁地錨式懸索橋提供了寶貴的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。
海河隧道
天津市中央大道海河隧道
解決高震區(qū)隧道施工難題
沉管施工深水注漿減小沉降
由天津?yàn)I海建投集團(tuán)投資、中鐵建十八局承建的國(guó)內(nèi)首座高震區(qū)沉管隧道——天津市中央大道海河隧道，全長(zhǎng)4.2公里，暗埋段3.38公里。穿越海河地段采用沉管法施工，每節(jié)沉管寬36.6米、高9.65米、長(zhǎng)85米、重3萬(wàn)噸，3節(jié)沉管總長(zhǎng)255米，采用軸線(xiàn)干塢預(yù)制。
海河隧道位于天津市8度地震區(qū)、濱海相軟弱地層，地質(zhì)全部為軟土地基，受地基和隧道寬度的影響，無(wú)法進(jìn)行盾構(gòu)施工，最終選擇沉管法施工。海河隧道是長(zhǎng)江以北首座沉管隧道，多項(xiàng)施工技術(shù)尚屬空白。項(xiàng)目采用了深水注漿基礎(chǔ)施工工藝，基礎(chǔ)處理完成后累計(jì)沉降量?jī)H為14毫米，遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)允許的100毫米沉降量。項(xiàng)目還采用了聚脲外包防水施工工藝、沖擊映像法進(jìn)行深水注漿基礎(chǔ)檢測(cè)、邊管廊水箱壓載進(jìn)行沉放對(duì)接、鋼筋混凝土作為干塢底起浮層等施工技術(shù)，僅用49天就完成3節(jié)沉管沉放，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)同類(lèi)隧道最快施工速度。
天興洲公鐵兩用長(zhǎng)江大橋
武漢天興洲公鐵兩用長(zhǎng)江大橋
一種特殊結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足多種需求
三索面三主桁斜拉橋公鐵兩用
由中鐵大橋院設(shè)計(jì)、中鐵大橋局建造的武漢天興洲公鐵兩用長(zhǎng)江大橋，是世界上第一座按四線(xiàn)鐵路修建的雙塔三索面三主桁公鐵兩用斜拉橋，其正橋全長(zhǎng)4657米。長(zhǎng)江天興洲江段航運(yùn)繁忙，要滿(mǎn)足船舶通行需求，大橋主跨必須超過(guò)500米，這使得天興洲大橋成為目前世界上跨度最大、承載最重的公鐵兩用斜拉橋。特別是高鐵列車(chē)運(yùn)行對(duì)軌道形位要求極其嚴(yán)格，大橋必須提供強(qiáng)勁的整體剛度和斷面剛度，這些都給建設(shè)帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。
武漢天興洲長(zhǎng)江大橋在建設(shè)中首次采用三索面三主桁斜拉橋結(jié)構(gòu)，解決了橋梁跨度大、橋面寬、荷載重、列車(chē)速度快等帶來(lái)的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了將高速鐵路、國(guó)家干線(xiàn)鐵路、城市道路三種交通功能集中在一座大橋，節(jié)約了橋位資源，節(jié)省了工程投資，還減小了建橋?qū)Νh(huán)境的影響，對(duì)于我國(guó)近年大規(guī)?；A(chǔ)建設(shè)中尤其是在極為緊張的過(guò)江通道建設(shè)中面臨的節(jié)約土地、節(jié)約資源的重要課題提供了科學(xué)的解決辦法。目前，該結(jié)構(gòu)已廣泛用于安慶鐵路長(zhǎng)江大橋、銅陵公鐵兩用長(zhǎng)江大橋、南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋、鄭州黃河公鐵兩用橋等多項(xiàng)工程。
此外，武漢天興洲長(zhǎng)江大橋還首次采用邊跨公路混凝土橋面板與主桁結(jié)合、中跨公路正交異性鋼橋面板與主桁結(jié)合共同受力的混合結(jié)構(gòu)，解決了超大跨度公鐵兩用橋中跨加載時(shí)的邊墩負(fù)反力問(wèn)題，同時(shí)提高了橋梁結(jié)構(gòu)的豎向剛度以適應(yīng)高速列車(chē)運(yùn)行；鋼桁梁安裝中，首次采用節(jié)段整體架設(shè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)鋼桁梁架設(shè)從傳統(tǒng)的單根桿件安裝向工廠(chǎng)整體制造、工地大節(jié)段架設(shè)的轉(zhuǎn)變，減少了工地大量的焊接工作，提高了鋼梁的安裝效率；首次采用吊箱圍堰錨墩定位及圍堰隨長(zhǎng)江水位變化帶載升降技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大型深水圍堰的精確定位，提高了圍堰的度汛能力；研制了KTY4000型全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)、700噸架梁吊機(jī)，這些裝備的核心技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品相比基本處于同一技術(shù)水平。
西堠門(mén)大橋
舟山大陸連島工程西堠門(mén)大橋
材料創(chuàng)新打破壟斷
特大跨徑懸索橋纜索實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化
舟山大陸連島工程通車(chē)已逾6年，其中中交公規(guī)院設(shè)計(jì)、四川路橋承建的西堠門(mén)大橋主跨徑1650米，是世界第二大懸索橋，鋼箱梁長(zhǎng)度世界第一。
大橋的設(shè)計(jì)施工難度在于其所處環(huán)境是臺(tái)風(fēng)災(zāi)害高發(fā)區(qū)。項(xiàng)目首次在特大跨徑懸索橋中研發(fā)并實(shí)踐了新型分體式鋼箱梁，攻克了結(jié)構(gòu)抗風(fēng)穩(wěn)定性難題，發(fā)現(xiàn)了加勁梁抗風(fēng)新規(guī)律；首創(chuàng)了可變姿態(tài)的活動(dòng)風(fēng)障，保障了橋面行車(chē)與結(jié)構(gòu)抗風(fēng)的安全性，每年減少西堠門(mén)大橋因風(fēng)關(guān)閉時(shí)間35天，顯著提高了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益；揭示了分體式鋼箱梁縱橫向受力規(guī)律和傳力機(jī)理，系統(tǒng)研究了鋼橋面板疲勞機(jī)理和抗疲勞設(shè)計(jì)及維護(hù)方法，實(shí)現(xiàn)了鋼箱加勁梁技術(shù)創(chuàng)新，提高了經(jīng)濟(jì)效益；研發(fā)了多項(xiàng)海洋環(huán)境特大跨徑懸索橋架設(shè)新技術(shù)，揭示了分體式鋼箱梁施工階段抗風(fēng)穩(wěn)定性演化新規(guī)律，科學(xué)支撐了西堠門(mén)大橋的安全優(yōu)質(zhì)高效施工。
2006年8月1日，西堠門(mén)大橋更是在我國(guó)橋梁建設(shè)史上一舉寫(xiě)下兩項(xiàng)紀(jì)錄：首次采用直升機(jī)牽引先導(dǎo)索過(guò)海；首次成功地在未封航條件下實(shí)施先導(dǎo)索過(guò)海，首創(chuàng)了放索系統(tǒng)與直升機(jī)分離模式。
西堠門(mén)大橋還實(shí)現(xiàn)了大跨度懸索橋1770兆帕級(jí)主纜索股的國(guó)產(chǎn)化，打破了國(guó)外產(chǎn)品的壟斷。從1670兆帕到1770兆帕，鋼絲強(qiáng)度提高5.9％，減少用鋼量1270噸。主纜直徑減小，減少索鞍與索夾等的用鋼量，減輕大橋恒載，減少錨碇、基礎(chǔ)與主塔的造價(jià)。全橋因采用國(guó)產(chǎn)1770兆帕主纜索股，節(jié)約資金超過(guò)5000萬(wàn)元。
