平潭海峡公铁两用大桥科技立异

平潭海峡公铁两用大桥科技创新一、工程特点平潭海峡公铁两用大桥桥址处风大、浪高、水深、流急、潮汐明显，岛屿、暗礁多，覆盖层浅薄、岩面倾斜、裸露，自然条件恶劣，地质复杂，岩石强度高；台风影响频繁，全年6级以上大风天数超过300天,七级风以上年平均天数238天，100年重现期浪高达9.69m，施工水深达45m，设计流速达3.09m/s，最大潮差7.09m,岩石强度达213MPa；平潭海峡公铁两用大桥具有工程量浩大、结构类型多；施工难度大、施工条件恶劣、施工有效作业时间短、设计技术含量高、施工工期紧、施工科技水平高等显著特点，建造难度和风险大。平潭海峡公铁两用大桥是我国第一座公铁两用跨海海峡大桥，也是目前世界上在建的建造难度最大的海峡大桥。二、科技创新平潭海峡公铁两用大桥为我国首座跨海峡公铁路两用大桥,在世界上首次在桥梁基础中采用4.5m超大直径钻孔桩基础，钢桁梁斜拉桥两节间全焊接钢桁梁结构、88m跨整孔全焊接钢桁组合梁结构均为国内第一次采用，为攻克复杂海域海峡大桥建设技术难关，在集团公司统一组织协调下，指导大桥技术攻关和方案研究。为攻克大桥建设诸多方面的难关，自2013年大桥开工以来，项目部以大桥建设为依托，开展了“跨复杂海域公铁两用大桥施工关键技术研究”等科研课题，开展了诸多科技研发，勇于探索攻关，进行了一系列技术创新—海峡环境桥梁深水基础建造技术；常遇大风环境下高塔施工技术；钢桁梁整体全焊建造技术；海峡桥梁安全运营保障技术。使平潭海峡公铁两用大桥成为体现中国“智造”的世界级桥梁，具体科技创新成果如下：复杂海域长栈桥设计及施工技术针对桥址处恶劣海况、复杂地质环境，也是我局第一次在恶劣海况下实施长栈桥施工，缺少技术标准，施工难度大，项目通过将栈桥深化设计与施工相结合，采用了新型基础结构形式抵抗超常规栈桥10倍左右的水平力、采用具有伸缩调节功能的整体桁片式联接系快速安装技术、采用跨越能力大的新型大桥Ⅰ号桁梁减少栈桥支墩数量、对钢桩入岩判断标准建立成套深度分析方法、采取小导管架结构解决深水栈桥难题等创新设计，通过试桩总结确定了栈桥平台钢管桩施工海况条件、钢管桩施工允许偏差、钢管桩施工停锤标准、钢管桩入岩标准及处理措施、钢管桩施工锚桩标准等多项技术指标、参数，形成了一套复杂海域栈桥设计和施工经验，《栈桥设计与施工技术》获得集团公司科学技术进步一等奖，申请专利3项。深水裸岩地区平台建造技术为顺利安全地在深水裸岩区域建立钻孔平台，大桥基础施工采用整体运输、吊装、下放的导管架方案。鼓屿门水道桥3#墩最大的一榀导管架高47m，平面约7个篮球场大，单榀最重1300t，采用2000t浮吊起吊运输安装，导管架平台采用“工厂化、模块化、标准化”的作业方式，解决了裸岩海域单桩插打难以自稳及水下联结系安装、焊接困难的难题，能直接在恶劣海况下快速实现自稳，此方案把大量海上现场焊接的工作转变成陆上工厂加工，成型后的导管架可整体运输、吊装、沉放，大大缩短了吊装时间，同时也增加了结构的安全度；自主研发了导管架自调平装置，导管架初步定位后，利用四套角桩自调平装置，可快速将导管架平面位置、垂直度调整到设计允许偏差范围内，具有结构简单、操作方便、调平精准的优点。形成了深海裸岩海域钻孔平台导管架施工工法，并获得专利。大直径钻孔桩施工技术采用KTY5000型全液压动力头全回转钻机进行大直径钻孔桩施工，在坚硬岩层最大成孔直径φ4.5m，最大孔深100m；采用组合式滚刀钻头，其刀盘采用组合式结构，便于运输、安装，截锥形孔底利于钻渣从排渣口迅速排出，减少岩渣重复破碎的机率，提高成孔工效；采用IHC-S800液压打桩锤进行钢护筒插打，对钢护筒顶口进行平面约束，保证在浪涌环境下护筒的稳定性，减少塌孔现象发生，保证成桩质量；钢筋笼采用长线法制造、环形悬挂多点支承技术安装，实现了钢筋笼安装的对接精确度和操作快捷性，更有利于施工过程中安全风险的控制；采用内径406mm大直径单导管灌注水下混凝土，使用扩展度大、流动性好的C45高标号水下混凝土，保证桩基混凝土灌注质量；在孤石和斜岩面地层，采用大直径旋挖钻与旋转钻结合的成孔方法，提高成孔质量及工效。目前获得专利2项，正在申请专利6项，形成了直径4.0m、4.5m大直径钻孔桩施工工法。复杂海域波流力、台风季风影响下主墩围堰施工根据波浪力计算，通航孔桥主墩承台围堰波浪力为内河条件的十倍以上，如何克服下放中波浪力影响，保证围堰和桩基安全是本桥基础施工面临的一项难题。经研究，主墩承台施工采用防撞箱与承台围堰相结合方案，防撞箱为设置5万吨货船防撞箱新型永久结构，为目前为止防撞标准最高的国内海峡大桥；为抵抗波浪力作用主墩防撞箱设置三层水平限位，采用液压控制多点同步千斤顶整体下放（8个下放点）；同时防撞箱围堰系梁分舱、分块封底及桩周吊挂牛腿抗沉，解决单圆内抗沉问题。目前全桥6个主墩围堰顺利施工完成，申请专利2项，正在申报主墩承台施工技术科技进步奖。常遇大风环境下高塔施工斜拉桥主塔采用钢筋混凝土结构，塔身高度达200m。为提高常遇大风环境下高塔施工有效作业时间，同时确保10级以上大风及台风环境下结构安全，优化6m液压爬模结构，增配液压爬模机位布置（确保满足7级风爬升）；对劲性骨架结构进行了特殊设计，配备1100t.m大型塔吊，同时采取主塔上下横梁与塔柱异步施工方案避免爬模高空拆装，确保主塔8级风环境下正常施工的要求。钢梁制造、架设斜拉桥主梁采用两节间大节段全焊、整节段吊装，非通航孔桥80m、88m钢桁梁桥采用整孔全焊制造、整孔架设，为满足耐久性要求，在铁路横梁上首次采用复合钢板技术。结合平潭海况和大吨位浮吊吊重能力，制订了斜拉桥边跨、辅助跨整孔架设方案，研究复杂海况下大节段、整孔钢梁架设技术，大型浮吊工作的海况条件、止摆缓冲措施及风浪对浮吊吊钩、钢梁位移影响度及钢梁架设精确定位影响研究。真开展惑复杂帽海域踪风浪介实时亲监测踢、预骨报及过研究提针对困桥址际桥址邀处复境杂风外、浪傻环境凉制约雨施工索进展割，仗大临下结构站尺寸乖及形陶状多崇样，耍波浪共力差昏别较举大诵、主弱桥墩加围堰柳（尺帖寸大和、哑戚铃型尿）波就浪力梳难于都确定生等现教状，刻为加偏强对坊现场烛施工叠指导如，在础栈桥万、平卵台、虾移动帅模架锤上设果置风示速监柴测仪戚、波起浪监捏测仪继、洋们流计玩，利杀用互额联网美+技爹术御实时词（可思通过料网页债和手巧机实歌时查薯看）固提供悬风力膝和波供浪监忘测数牛据，链一方品面为鼓施工符结构竞（如症围堰叫、导闯管架祥）设亦计计撑算提拴供了绳科学选参数巴，确斤保施穴工结控构安殊全敲，撒另一与方面左为选幕择吊臂装作吉业工笼序、毅移动恒模架馆及主揉塔等瓶主要尸工序茅施工创提供屿预测易气象删条件涨，降丝低吊绑装等搭施工际作业陡安全逃风险钳。池目前饿在漫平潭塑桥玻复杂粘海域也波诊浪、侍大风镜环境胳监测坏预报糠方面即取得逮了重阅大突鞋破，劈已经猜完成荡风速匀风向聪、波场浪要嚼素、赛小尺突度钢限管桩造、主芦桥墩拢围堰燃表面虚及非丙通航糖孔桥该吊箱是围堰秤表面钢的波虚压力待的监处测，巧并闲掌握诉了海同中小君尺度筝、大只尺度猪结构硬波浪只力的判数值帐计算挨，目哥前现钳场对它桥址费处风贫、浪邪要素里预报对，可罗以达浮到工删程应散用的狮精度链，被采现场罚作施终工调瓦度的告重要激参考牙，疼现场架风、杠浪监说测系拦统稳掩定，恳并已脖申报原发明薄专利告4虾项。淋复杂跨海域汉测量才控制脂技术域项目蛋认真肾开展诵复杂漆海域赵下右大桥戏海中耍墩加彩密控链制点艘稳定届性监蹦测，械通过煤对海净中墩斜加密战控制美点在乳不同染等级患风力番下酒的斧稳定篇性监博测，炮确认计不同挠等级凝风吨力扫下海哈中墩雷控制招点稳蓬定性英情况谈，根剩据监锤测结删果来潮分析摸测量匀精度答，从姨而确趣定舍各类舌测量谱方法突，目居前项四目成盖功实估施趁大风和环境丈下长撤距离久跨海意二等谋水准仁测量竖、海木上栈培桥平色台施债工测棒量及歇钢护袖筒、及吊箱播围堰省在迎复杂潜海域翅精确开定位胀等测撇量落，承下一剩步开咽展高荐塔在免风场稍下测悔量精峡度控议制测康量工籍作。逝经过封三年匹施工秋，目退前项倦目总壳结形群成了斩一整肃套应库对海拐洋恶斧劣环师境的累施工授方案振和措奖施，哲实现和了