東北網7月24日訊(記者 孫曉銳)松浦大橋以其超大的建設規模、復雜的地域施工條件和多項橋梁結構並存的技術要求而給橋梁工程建設組織提出了從未經歷過的新的復雜而艱巨的課題,日前,松浦大橋指揮部組織省市橋梁專家就大橋建設中的結構設計、交通和防洪考慮、水上水下施工組織難點,以及采取的領先技術等問題接受記者專訪。
問題一:松浦大橋為何設計為斜拉橋?
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吳向陽 |
據大橋指揮部常務副總指揮、省工程結構專家吳向陽介紹,作為一種拉索體系,斜拉橋比梁式橋的跨越能力更大。而斜拉橋以其造型優美、功效實用聞名於世,是目前世界上大跨度橋梁的最主要橋型。
據吳向陽介紹,松浦大橋設計方案選擇獨塔斜拉橋橋型是在考慮橋址處航道要求、河床地質、河道水文以及建築造型等綜合因素後提出的。選用大跨度的現代化橋型,可以提供較自由的通航淨寬,避免對水上船舶通行帶來影響。
據了解,目前,橋梁界一致公認,只有采用斜拉橋和懸索橋,纔能解決跨徑超過200米以上的技術難題,由於不需要懸索橋那樣巨大的錨碇,因此,斜拉橋是最有效利用力學性能解決大跨度難題的經濟、美觀的首選橋型。同時,該結構和橋型在施工條件、施工工期和建築造型等方面,也具有一定的優勢,且設計施工技術可靠、成熟,既具有現實的可行性,又可填補國內低溫地區建設大跨徑獨塔斜拉橋的空白。通過對獨塔斜拉橋、雙塔混合梁斜拉橋、中承式系杆拱橋、連續梁橋四種大跨徑橋型方案進行比選,最終確定了獨塔斜拉橋方案。獨塔斜拉橋方案的優點是主跨能滿足三級航道設置一主兩副通航孔的要求;主塔布置在淺水區,有一個過渡墩在較深水區,能滿足通航要求。該方案造型美觀,與新建的四方臺雙塔斜拉橋遙相呼應,比雙塔斜拉橋少一個主塔,從造價上較經濟、合理。松浦大橋建成後將成為我國高寒地區跨度最大、塔身最高的斜拉橋。同時,該橋在國內獨塔扇形雙索面斜拉橋中排第八位。
問題二:大橋設計突出怎樣特點?
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李成棟 |
據大橋指揮部技術總顧問、省橋梁專家李成棟介紹,橋址是經哈爾濱市總體規劃確定的,位於道外北二十道街與松北區科技學院附近的永勝路之間的江道上,距上游哈爾濱(正陽河)水文站7100m,距上游濱洲橋2850m,距下游濱北橋3350m。本橋屬於城市橋梁,同時具有公路橋的功能。
李成棟表示,選擇268+208m主跨主要是考慮防洪的需要。首先,橋址處河道中間有江心島(狗島)將河道分成南北兩股,其中南股為主江道(通航江道),北股為溢洪江道,大洪水時江心島也同時泄流。該江段由於受南北兩岸堤防和防護工程的限制,河道相對穩定。
另外,橋址所處的南北兩岸分別建有道外堤和松浦堤,堤距約2100m。道外堤為主城堤,現標准為50?70年一遇,規劃設計標准為100年一遇。松浦堤是松北區松浦鎮的防洪屏障,現有標准為10?20年一遇,規劃設計標准為50年一遇。由於哈爾濱江段上、下游河道泛濫寬度較寬,橋址處防洪堤壓縮了江道的行洪斷面,將使橋址處水面昇高。大橋建成後,其橋墩阻水後將會進一步抬高,這就相對降低了堤防的防洪標准,給兩岸防洪造成不利的影響。因此,加大橋梁跨徑,減少橋墩的數量的方案是減少大橋建設對行洪影響最小的有效方法。同時由於河床較寬,河床中地質情況復雜,覆蓋層厚度達45?50m,高水位季節,水中基礎工程復雜,施工難度大,所需機具設備多,造價高且施工期間影響通航、運營期間有遭船舶撞擊的危險。而采用主孔較大跨徑的橋型方案,還可以盡量避免水中基礎,減少水中施工。
為此,南汊通航孔的設計既要綜合考慮河道自然條件、通航要求、江道整治規劃等因素,同時又要滿足經濟合理、技術可靠、運營安全的原則。橋址的選擇與橋孔的布設綜合考慮江道的實際情況,盡量與洪、中、常水流正交,以達到縮短橋長,安全泄洪和泄凌的目的,經與水利、防洪和航道管理部門協調配合,選擇在河道穩定、順直、水流集中的江段跨越。
問題三:松浦大橋為何選擇268+208米主跨?
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夏學書 |
大橋指揮部顧問、省工程結構專家夏學書介紹說,這主要考慮防洪需要以及減少水中施工等綜合因素。
據夏學書介紹,選擇268+208米主跨主要是考慮防洪的需要。據專家講,松浦大橋橋址的河道中間有一江心島,該島將河道分成南北兩股,其中南股為主江道,北股為溢洪江道,大洪水時江心島也同時泄流。該江段由於受南北兩岸堤防和防護工程的限制,河道相對穩定。另外,大橋橋址所處的南北兩岸分別建有道外堤和松浦堤,堤距約2100米。道外堤為主城堤,現標准為50至70年一遇,規劃設計標准為100年一遇。松浦堤是松北區松浦鎮的防洪屏障,現有標准為10至20年一遇,規劃設計標准為50年一遇。由於哈爾濱江段上、下游河道泛濫寬度較寬,橋址處防洪堤壓縮了江道的行洪斷面,將使橋址處水面昇高。大橋建成後,其橋墩阻水後將會進一步抬高,這就相對降低了堤防的防洪標准,給兩岸防洪造成不利的影響。因此,加大橋梁跨徑,減少橋墩的數量的方案是減少大橋建設對行洪影響最小的有效方法。同時,由於河床較寬,河床中地質情況復雜,覆蓋層厚度達45至50米,高水位季節,水中基礎工程復雜,施工難度大,所需機具設備多,造價高,且施工期間影響通航、運營期間有遭船舶撞擊的危險。而采用主孔較大跨徑的橋型方案,還可以盡量避免水中基礎,減少水中施工。為此,南汊通航孔的設計既要綜合考慮河道自然條件、通航要求、江道整治規劃等因素,同時又要滿足經濟合理、技術可靠、運營安全的原則。橋址的選擇與橋孔的布設綜合考慮江道的實際情況,盡量與洪、中、常水流正交,以達到縮短橋長,安全泄洪和泄凌的目的,經與水利、防洪和航道管理部門協調配合,選擇在河道穩定、順直、水流集中的江段跨越。
問題四:大橋建設要注意那些關鍵環節?
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李成棟 |
據大橋指揮部技術總顧問、省橋梁專家李成棟介紹,松浦大橋的施工難點包括主塔基礎、主塔塔柱、上部主梁、懸臂澆築預應力?連續梁箱梁、臨時固結措施、移動模架六方面。其中,主塔基礎擬采用築島圍堰或吊箱兩種施工工藝,這是本工程的施工重要難點。據有關專家介紹,主塔樁基為水下鑽孔灌注樁,施工順序是先設置水上鑽孔工作平臺,采用浮吊和振動打樁機插打鋼護筒,采用反循環回旋鑽機成孔法成孔,下鋼筋籠,澆築樁身水下混凝土。為減少造價又不影響總體設計,鑽孔樁直徑被設計為變截面樁徑,上部直徑為2.5米,長40米,下部直徑為2米,長55米,總樁長為95米,屬特大超長樁。這樣的水下灌注樁樁長要求保證標准的垂直度,即便是對有著較多年深水施工經驗的施工單位來說,也是極為困難的,需要對成孔進尺垂直度、變樁徑成孔脫坡、孔下沈淀層、鑽頭幾何形狀、泥漿指標、成孔進尺速度等七個關鍵環節重點控制,纔能有效的確保質量達標。
靳麟生同時表示,在主塔塔柱施工時,主塔塔柱的施工順序是,先進行下塔柱及下橫梁的施工,然後進行中塔柱施工、上塔柱施工、塔頂施工,最後進行主塔掛索施工。其中索塔施工屬高空作業,同時又位於深水區上作業而且操作工作面小,該構築物高為160米,幾何造型為雙手合並清水芙蓉,可稱之為線型復雜、造型獨特、施工中受風的影響以及測量控制均屬難度極大,在實施過程中必須詳細考慮材料設備的水上運輸、垂直提昇及安拆,以及人員上下安全通道的布置等問題。每個環節都要面臨各種各樣的難題。
問題五:大橋建設要應用的主要先進技術?
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邵增鈺 |
據大橋指揮部顧問、省橋梁專家邵增鈺介紹,在橋梁施工中,要澆鑄一個長56米、寬19米、高5米的超大的混凝土承重臺,由於在澆鑄這個承重臺時,需要使用大量的水泥,在澆鑄水泥過程,要釋放大量的熱,如果不將這些熱轉化掉,勢必會導致承重臺開裂,影響工程質量,所以要在裡面安裝類似暖氣管的設備來降溫。大體積?澆築水化熱的處理技術恰好可以解決這一難題,不過,該技術的應用較為新穎,難度較大。
另外,該橋還采用了主橋結構抗風性能技術。專家對此解釋說,該橋是斜拉橋,需要無數根鋼索斜拉著橋體,但是如果在大風的作用下,這些鋼索出現顫動,將直接影響到橋的質量。於是,需要鋼索具備抗風的性能,也就需要這項技術的運用,要想讓如此多的鋼索不顫動其技術難度可想而知。同時,在建築該橋時,還要解決抗低溫的問題。目前,單獨解決混凝土或鋼鐵抗低溫的技術已經不是什麼難題了,但是要解決混凝土與鋼鐵組合在一起的抗低溫則是一項較新的技術。主橋獨塔雙索面斜拉橋組合梁寒冷地區應用關鍵技術的應用恰好可以攻關這一難題。
另據了解,本次大橋的施工建設,還涉及到主橋主塔的塔柱施工涉及移動爬模施工技術和超長超重樁單樁軸向承載力的監測技術等。這些技術的運用在哈市均不常見,技術難度均較大。