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世界桥梁的珠穆朗玛峰--苏通大桥自主创新创造四项“世界之最”

放大字体  缩小字体 发布日期:2007-06-20  来源:中国混凝土网转自苏州新闻网  作者:苏州新闻网
核心提示:世界桥梁的珠穆朗玛峰--苏通大桥自主创新创造四项“世界之最”

      超过1000米跨径、长江入海口似“豆腐”一样的地质条件、每秒45.4米的风速和每秒4.05米的水流速度,这一个个人类从来没有遇到过的建桥难题,使贯通苏州与南通之间的苏通长江公路大桥,成为了世界上建造难度最大的一座斜拉桥。然而,短短四年多时间,一万多名建设者用智慧和科技,在万里长江上创造了群桩基础最大、主塔最高、斜拉索最长和主跨跨度最宽的四个世界之最。昨天苏通大桥的全线贯通,不但为人类跨越江河刷新了纪录,而且成为世界桥梁史上一座新的珠穆朗玛峰。

  10万吨重桥面压在“豆腐”上

  苏通大桥,位于苏州市常熟和南通市海门之间。它西距江阴大桥82公里,东离长江入海口108公里。

  苏州和南通两市都紧靠长江入海口,虽然物宝天华,但地质上非常年幼,仅有6至7千年历史。源于青藏高原的万里长江,一路东流入海,落差5千多米,在西江段冲下大量泥沙。至入海处,每年积沉泥沙约有5至6千亿吨。如此冲积了6千多年,千古沉沙在入海口的长江中形成了近300米厚的以粉砂和淤泥为主的覆盖层,踩在上面松软犹如棉花。

  苏通大桥建设指挥部总指挥游庆仲把这种地质条件称为“豆腐”块。 5月28日,在苏通大桥展览室里,缩小了的模型一角塌下了一大块,一粒粒粉尘似的砂粒摇摇欲坠,露出了一根根粗大的钻孔灌注桩。为什么好好的模型要故意塌下一大块?游庆仲介绍说,苏通大桥的地质条件极为复杂:强暴雨、飓风、龙卷风和台风等灾害性天气每年有近200天,极端风速每秒45.4米;水深流急,最大水深50米,平均流速每秒4.05米;岩基埋深一般在270米以下,覆盖层上部为粉砂和淤泥,较好的土层在-62米以下。尤其是大桥北岸区域,在-30米至-50米深处存在着20米厚的流塑、软塑状亚粘土层……大桥模型塌下一大块的目的,就是形象地告诉大家:建设苏通大桥难度之大。

  苏通大桥由长9.1公里的南接线、长8146米的主桥和15.2公里的北接线三部分组成,建有桥墩113座,有92座桥墩矗立在滔滔江水之中。其中第68座和69座桥墩即是高程为306米的主塔桥墩。全长8146米的大桥桥面,其中2088米主桥为钢箱梁桥面,总重超过了5万吨;其它6058米为钢筋混凝土桥面,分别由105座桥墩承载,其中承载分量最重的就是两座主塔桥墩。

  大桥顶天立地,岿然不动,主要就是靠这两座主塔桥墩采用了超大规模的群桩基础。游庆仲介绍,每座主塔桥墩由131根直径2.5米至2.8米、长120米的钻孔灌注桩组合排列,然后浇注长114米、宽48米、相当于足球场大、体积达到6万立方米的钢筋混凝土承台,使131根钻孔灌注桩形成世界上规模最大、入土最深的一个群桩基础。同时,在群桩基础的边上,还进行了永久性围护,使这个世界最大的群桩基础真正能够坚如磐石。

  游庆仲介绍,1786根钻孔灌注桩的总长度达到了156千米,根据测算,平均每根钻孔灌注桩能承载2500吨,131根组成的基础,按理论计算总计可以承载33万吨,至少可以承载20万吨;两座主塔则可以承载40至60万吨。这是把各种因素都考虑了,比如百年一遇的飓风,比如发生强度较大的地震等,按照设计的承载能力,苏通大桥完全可以抵御各种风险。所以,尽管这些钻孔灌注桩都打在了以淤泥和粉砂为主、似“豆腐”一样的覆盖层上,但从2003年6月27日大桥主桥正式开工建设到现在的四年间,主桥桥面只沉降了6厘米,完全在设计规定的允许范围内。而且根据预测,100年后大桥沉降仍然将控制在规定范围内。

  306米高塔垂直度偏差只有四万分之一

  6月9日上午,站在苏通大桥合龙段的桥面上,两座主塔高高耸入云霄,乳白色的斜拉索似琴弦斜挂在天际的云朵上;而脚下则是奔腾不息的万里长江,船舶在江面上纵横驰骋。天上和水中组成的这幅壮美情景,使合龙贯通的苏通大桥更加让人感到自主创新和科技所带来的无穷魅力。

  作为苏通大桥第二个世界之最,也作为支撑整个桥梁的关键性结构,大桥主塔采用人字形结构设计,塔顶海拔高度为306米,塔高为300.4米,比目前排名世界第一的日本多多罗大桥216.6米主塔高了93.8米。每座主塔共用混凝土2.8万立方米,耗用钢材9000多吨,自重超过3万吨。监理人员告诉记者,桥塔的混凝土质量全部优良,塔顶平面仅偏差7毫米,垂直度偏差仅为四万分之一,只相当于一个小指头的宽度。

  300多米高的主塔,相当于100多层楼房的高度。在陆地上建100多层的高楼尚且不易,那么在水流湍急、软似“豆腐”的长江主航道中心建如此主塔,其难度是可想而知的。它是如何施工的,垂直度如何进行控制的,怎么会精确到如此程度?

  建设苏通大桥这样跨度的大桥,世界上没有现成的经验可以借鉴,只有自主创新才能攻坚克难。苏通大桥建设指挥部现场总工程师吴寿昌告诉记者,主塔施工总共496天,其间经历了酷暑和寒冬,季节之间相差的温度有30多摄氏度。而主塔浇注混凝土时对温度要求极高,好像养在暖房中的花朵,既不能高、又不能低,必须时刻保持恒温。怎么办?科研人员想了一个办法,就是夏天时给混凝土穿上棉衣,让它保持规定温度;冬天时用一定温度的热水进行搅拌混凝土。为了确保水质,建桥工人们把长江之水净化以后再进行搅拌混凝土。

  在施工过程中,工程技术人员和监理人员时刻按照规定办事。采用三种测量方法对主塔进行24小时监控。在几何测量方面:开展动态测量系统研究,研发基于测量机器人的自动监测系统和GPS与全站仪集成的实时动态监测系统,大大提高了现场测量的精度;在物理监测方面:则采用高精度传感器,实现了远程无线自动采集与传输,提高了数据的可靠性和及时性;在索力测试方面:同时采用千斤顶油压表和频率法进行测试,大大提高了测量数据的一致性。

  272根斜拉索拉起了5万吨钢桥面

  苏通大桥2088米长的主桥,由七跨八墩组成,即双塔双索面七跨连续钢箱梁斜拉桥桥型。在这个主桥桥面上,共铺装了141块钢箱梁,最重的一块钢箱梁超过了1200吨,标准梁段钢箱梁重450吨,合龙段和零号块钢箱梁重120吨,141块总重超过了5万吨。其中长1088米的主跨,则由68块、长16米的标准梁段铺装,总重超过了3万吨。这样重的钢箱梁没有一个支撑点,全部悬空在长江之上,怎么进行吊装,斜拉索怎么安装,钢箱梁拼装时又怎样做到天衣无缝?

  6月9日,是主跨合龙段钢箱梁进行最后吊装的时候。那是一个激动人心的时刻,写有:“优质安全合龙,再创第四项世界纪录”、“全国青年文明号”、“共产党员突击队”等的大红横幅在风中飘舞,12时许,3号、4号和7号、8号共4台钢桥面吊机,在电脑控制下在同一水平上徐徐启动。到15时许,120吨重的合龙块钢箱梁已从“金虹”号运输船上高高吊起,离已经安装到位的34号块钢箱梁相距30多厘米时,许多工程技术人员抑制不住内心的激动,纷纷跳到写有“苏通大桥合龙段钢箱梁”字样的这块梁段上,一面进行技术测量,一面忙里偷闲合影留念。

  中交二公局一位姓钟的工程师向记者介绍,这最后一块合龙段钢箱梁是6月8日18时许从靖江生产基地装船运过来的,100多公里距离运了约10至12个小时,由于钢箱梁都是庞然大物,有很大危险性,所以都利用晚上船舶较少时运输。6月9日早晨到达大桥主航道后,经过必要准备后于中午时进行了起吊。

  据介绍,苏通大桥每块钢箱梁吊装时,都采用微机程序控制,三维液压调控和毫米精度定位的桥面吊机进行,可快速实现空间三个方向各1毫米的定位精度,而且能够完成纵坡调整。所以在主桥141块钢箱梁的吊装中,相邻梁段的误差小于等于5毫米,主梁轴线与已成相邻梁段偏差在0.5毫米以内。

  钢箱梁的吊装是这样,那么钢箱梁的焊接又是怎样的呢?到昨天上午为止,苏通大桥主桥141块钢箱梁焊接全部结束,焊缝总长达到了1000千米,接近苏州至北京的距离。这样长的焊缝经过严格检测,一次合格率超过了99%%。其焊缝结构尺寸、桥面纵横坡、桥面平面度及梁体空间形态等几何精度,均大大优于国家规定的误差要求。

  把一块块悬空的钢箱梁串起来,使它稳稳地悬在离长江水平面65米的高空,就历史地落在了272根斜拉索的肩膀上。从去年10月开始安装第一块钢箱梁起,斜拉索的安装也与钢箱梁同步进行,每吊装一块就安装1对(共5块合龙段块和零号块不安装)。272根斜拉索分为136对,组成了四组34个人字形的斜拉桥桥型,到昨天,272根斜拉索已把5万多吨的桥面稳稳地拉了起来,而且坚如磐石,使用寿命达到了50年,比国外的30年的使用寿命整整多了20年。

 
 
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