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揭秘杭州湾大桥:世界第一的“定海神针”(图)
华夏经纬网   2008-06-03 08:08:45   
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    世界第一跨海大桥---杭州湾跨海大桥正式通车备受瞩目的世界第一跨海大桥——杭州湾跨海大桥5月1日正式通车。 杭州湾跨海大桥北起嘉兴市海岩郑家埭,跨越杭州湾海域后止于宁波市慈溪水路湾,全长三十六公里,是由中国自行投资、自行设计、自行管理、自行建造的特大型“国字号”工程。该桥按双向六车道高速公路设计,设计时速一百公里每小时,设计使用寿命为一百年,总投资近一百四十亿元。据悉,该大桥是目前时间上在建和于建的最长跨海大桥,于二〇〇三年地全面开工建设,三年零七个月实现全桥贯通,提早八个月全线通车,于二〇〇八五月一日试运营通车。 中新社发 柴燕菲 摄

 

    苏通大桥是交通部规划的国家高速公路沈阳至海口通道工程之一,大桥全长32.4公里,主跨1088米,为世界最大跨径斜拉桥。 中新社发 张丙涛 摄

  揭秘中国两座世界大桥多项世界纪录背后的故事

  一桥飞架南北,天堑变通途。五十年前,武汉长江大桥改写了中国的桥梁史,五十年后,万里长江上,已建和在建的桥梁已经达到五十多座,苏通大桥的建成不但大大节省了苏州和南通的行程时间,打通了我国的沿海高速公路,而且还依靠自主创新,创造了四个“世界之最”。

  苏通大桥的四个“世界之最”

  记者:“我现在站在连接苏州和南通的苏通大桥上,苏通大桥的建成创造了基础最深,桥塔最高,铁索最长,跨度最大的四项世界纪录。”

  苏通大桥北接南通市,南连苏州市的常熟,全长8206米,是世界上目前最大的斜拉桥,采访中记者得到了这样的一组数据:最大主跨1088米、最长斜拉索577米、最大群桩基础131根、最高主桥塔300.4米。这些都创造了世界斜拉桥上的纪录。苏通大桥总指挥游庆仲这样告诉记者。

  苏通大桥总指挥游庆仲:“不创新苏通大桥它就建不成。”

  游庆仲之所以在记者的采访中,强调创新,是因为苏通大桥在建设之初,在这种跨度超越千米的特大型的桥梁工程的施工的工艺、标准、规范上,世界上的其它国家还没有现成的经验可以借鉴。

  游庆仲:“中国的桥梁在斜拉桥的技术方面水平差不多就是400米到600米这么一个区间,而世界上最大的跨径是日本的多多罗大桥,是8900米,但是即便是这样的一些桥梁,它们也都不是建在像苏通大桥这么具有挑战性的建设条件,这么一个环境下面的。”

  在苏通大桥下方的江面上记者看到,各种船只连续不断地穿梭在大桥的两个主桥墩之间,其中许多是大吨位的船舶,而对于桥梁在建设中所考虑的极端风险的承受能力,也是让记者所始料不及。

  游庆仲:“南京长江大桥就是两列火车在桥上对向行驶,这个时候地震发生了,大型船舶,比如五千吨船舶撞击桥墩了,火车它要紧急制动。”

  苏通大桥在设计时,同样也要考虑其抗极端风险的承受力。

  游庆仲:“特别是船撞影响和桥面车辆集聚在桥面上。”

  苏通大桥主桥的两个桥墩撑起了1088米主桥的重量,因为这里地处长江的入海口,江水湍急,两个桥墩都要在水中安营扎寨,因此,主桥墩的施工,就带来了一种新的挑战和难以预料的风险。

  苏通大桥建设现场副总指挥姚蓓:“整个基础的钢套箱的重量大概五千三百吨,沉台的混凝土,单个沉台的混凝土土方量达到四点三万方。”

  据了解,这个世界上最大的基础沉台,面积相当于一个足球场,而撑起这个足球场的是这131根打入地下的柱子,那么这根柱子又有多大?

  姚蓓:“这个(桩)钢护筒的直径有两米八十五,它的实际打入深度平均是六十米。”

  在苏通大桥现场记者看到,矗立在这桥墩之上的,是这直插云霄的三百零四米的桥塔,如果说苏通大桥靠的是自主创新建起了世界上最大的基础沉台,而这世界上最高的桥塔的搭建,更要一种创新。

  游庆仲:“要使得300米的高塔垂直度能控制在万分之一以内,这是非常难的。”

  游庆仲这样给记者打了一个比喻。

  游庆仲:“我们经常看到有人落这个钱币,你落5个落10个不难,你落20个就要费点心了,你要落30个,50个不是一般的水平能做到的这个份上,就是说它对你精细的要求提出非常苛刻的要求。”

  面对新的难题,游庆仲他们创造性的将主塔分成68个阶段进行浇注,并研发了几何控制法,全过程的跟踪大桥的空间形态,及时调整控制偏差。

  游庆仲:“我们成功了。”

  跟随一位大桥的工作人员,记者来到了桥塔的内部看个究竟。

  大桥管理人员:“为了检修方面,我们在这每个塔里面设了两部电梯。”

  乘上电梯,记者来到了桥塔的中部。

  大桥管理人员:“这边是一个换乘,我们这个塔是一个倒Y型的,下面这个塔是斜的,上面这个是直的,上面这个电梯高度是60米,下面这一层电梯一共是160米。”

  工作人员告诉记者,他们维护的一个最主要的工作是,对拴在桥塔里的钢索连接处进行防潮防锈处理。

  大桥管理人员:“桥梁斜拉索的上端头就是固定在这个地方,我们对这个整个上塔柱的空间进行除湿,保障这一块的湿度要低于45%。”

  调查中记者了解到,苏通大桥关键技术研究作为我国工程领域的第一个项目被列入国家科技支撑计划,目前,已经有16项科研成果通过鉴定,达到国际先进水平,其中2项获得部、省级科技进步奖,还有10多项技术专利、施工法获得批准。在苏通大桥的主桥下方的一个平台上,记者又看到一个庞然大物,这又起什么样的作用呢?

  苏通大桥建设现场副总指挥和平:“这是塔梁之间的一个阻泥器,它的主要作用是限制我们整个钢箱梁吊在桥面上,像个秋千一样,在大风作用之下不至于摆动幅度太大,基本上就是控制在70公分以内,还有一个作用在地震来的时候,遭遇一种突然力的时候,它就像我们安全带一样,能够把力给锁住。”

  和平还告诉记者,这种方法叫半漂浮结构固定方法,在世界上他们也是第一次采用在这种特大型桥梁上。

  中国制造创造中国桥梁史又一个第一

  前面我们见证了苏通大桥的工程奇迹,这座大桥的建成,不仅是一个工程奇迹,更值得关注的是,它还体现了自主创新所带来的一种全新的变化,这座特大型大桥不仅从设计到施工,完全是中国建造,而且所有的材料都是中国制造,这在中国桥梁史上又创造了一个第一。

  游庆仲,曾经参加过江苏多座大型桥梁的建设,他告诉记者,在建设千米级大桥润杨大桥的时候,因为桥上的钢索不能国产化,给自己留下了一个深深的遗憾。

  游庆仲:“内心总有一种遗憾,我们自己能造千米大桥,但是我们的材料都还要依赖进口,这种滋味不好受。”

  记者看到的就是目前世界上用于斜拉桥上最长的一根钢索,长度为577米,而整个苏通大桥,共用类似这样的钢索272根,据了解,由于我国制造钢索原材料的研发水平、制造质量,相对落后,无法满足千米级大桥的技术要求,因此在苏通大桥建造之前,所用的钢索都要从国外进口,成本较高。

  游庆仲:“我们在苏通大桥的建设过去当中,我们跟上海的宝钢集团就超前开展了这方面的研究。”

  宝钢的一位技术人员像这样描述了苏通大桥钢索的制造难度。

  宝钢集团计划处交通工程科负责人舒晓峰:“从我们的强度来讲,它提高了一个技术等级,对我们的炼钢水平,对宝钢的炼钢水平也是一个考验,它要求钢的纯净度控制都达到了一个前所未有的要求。”

  经过反复研究和试验,终于突破了技术上的瓶颈,使苏通大桥全部用上了国产的斜拉钢索,仅此一项就比进口国外钢索节省费用近30%,也了却了游庆仲多年的一桩心事。

  游庆仲:“我们看到了进步,增强了信心。”

  杨涛是携程旅行网的一位负责人,他告诉记者,总部设在上海的携程网,一直想拓展想在南通拓展业务,但以前4个多小时的车程让他们望而却步。

  苏通大桥建设以后,携程网立即在南通投资了3亿多元,建设亚洲最大的一个呼叫中心。

  杨涛:“靠近虹桥机场的总部出发,开车整个经过全程高速然后到大桥,下来以后到第二个闸道口这个大概时间是一个小时出头一些。”

  南通市市委书记罗一民:“我们离上海直线距离就90公里,和苏州一样,形成一个三角,现在我们想长江大桥通了以后,使我们更快地融入经济全球化和长三角一体化,这样我们就进入了长三角的核心圈。”

  多项世界第一造出杭州湾跨海大桥

  其实,就在苏通大桥大桥建成的时候,另外一座更加被世界瞩目的大桥提前亮相了,这就是5月1日刚刚通车的杭州湾跨海大桥,这座全世界最长的跨海大桥总长36公里,北起嘉兴市海盐,南至宁波慈溪,由国内自行设计、自行管理、自行建造、自行投资,然而,就是这样一个特大工程,仅用3年零7个月就实现全桥贯通,并提前8个月完成全线通车,现在就来领略一下这个世界之最的风采。

  中国长三角南翼独特的漏斗状海湾被喻为世界三大强潮海湾之一,这里有全世界规模最大、最壮观,同时也最为凶险的潮汛——钱江潮,这里地质气象条件恶劣,曾被称为人类工程难以逾越的海湾,然而今天,同样在这里,却优美横跨了国内第一个明确提出设计使用寿命大于等于一百年的桥——杭州湾跨海大桥。

  那么这座大桥,究竟要靠什么来经受杭州湾的百年考验?

  世界第一的“放气”施工工艺

  2003年9月,杭州湾跨海大桥进行正式开工前的试验钻,然而试验的结果却让所有工程技术人员为之震惊。

  杭州湾跨海大桥工程指挥部工程师徐永刚:“它下面富藏着浅层气分布、天气然,它给施工带来了很大的难度。”

  原来经过试验勘查发现,杭州湾南岸10公里处密布着一万年以上深达50米,面积2500多平方公里的浅层气。

  杭州湾跨海大桥指挥部的总工程师吕忠达:“建桥史上这么大规模的有气是没有的,第一次,施工破坏力非常大,一不小心就井喷,一烧起来施工的船舶就烧掉了,生命就危机了。”

  发现的浅层气与几年前重庆开县“12.23”井喷事故造成巨大人员伤亡的天然气相同,在浅层气密布的海上施工,如履薄冰,施工安全遭到严重威胁,那么,桥还要不要建?

  面对国际桥梁界从未遇的先例,大桥技术人员决定智闯地雷阵,开创性地探索出“有控放气”的安全施工工艺,所谓有控放气就是在施工过程中,将安装了压力阀的细管,钻入天然气密集区域,有控制地使气体慢慢排出,这样的施工工艺,在世界同类地理条件下史无前例,而世界最长的跨海大桥,也终免于夭折在正式开工前。

  世界第一的“定海神针”——整桩螺旋钢管桩

  浅层气问题被攻克后的第二个月,大桥终于顺利开工,万丈高楼平地起,建桥,也要从最基础的桩基谈起。

  杭州湾跨海大桥工程指挥部副总工程师朱瑶宏:“当时为了这个桥的打桩,我们首先做实验,我们选定了几个区域,然后进行了五组试桩,我们选了很多桩型,各种桩我们做了试验。”

  杭州湾跨海大桥工程指挥部副总工程师方明山:“在杭州湾就是一根筷子的概念,随便折一下就折断了。”

  那么究竟什么样的桥桩,才可以胜任杭州湾下百年大计呢?

  吕忠达:“最后我们选定了一个完全是自主创新的技术,我们叫整桩螺旋钢管桩,像这种做法可以讲在国内外桥梁界前所未有。”

  杭州湾跨海大桥最终所采用的桥桩它重达70逾吨,最大直径1.6米,单桩最大长度89米,竖起来相当于三十多层的高楼,因此它也被业界形象地比喻为世界第一“定海神针”。

  桩是选定了,但在这世界上独一无二的桥桩面前,现有的打桩设备可是望尘莫及了,如何才能将几千枚“定海神针”稳稳沉桩于杭州湾深海,无疑又成为横亘在建设者面前的巨大难题。

  杭州湾跨海大桥工程指挥部副总工程师朱瑶宏:“一般的打桩船,当时也就是八十年代从日本引进的打桩船,它能打的重量有限,架高大概也就是六十多米,我们这个地区需要打八十米的桩,打整桩,当时有的设备不能满足打桩的要求。”

  同时,由于每根桥桩的倾斜角度,都会因不同的载荷需求而有所不同,因此在杭州湾恶劣的风浪流条件下,稳定的打桩驻位也尤其重要,但是在每天两涨两落的潮汐干扰下,传统打桩船似乎更加难以胜任杭州湾海域的作业要求。

  朱瑶宏:“这个地区打桩船始终就稳不住,打的桩没有一根在我想要的位置,最大潮差7.5米,这个状态下,一天可能还没等到你对好位,潮水就下去了,船的位置自己就变化了,所以这个地区非常需要一个快速打桩技术,它容不得你慢慢对。”

  于是,一艘为杭州湾跨海大桥量身定制的打桩船,海力801被研发出来,海力801是目前亚洲最大最先进的打桩船,它长80米、宽30米,独有的7个10吨重海军锚及4根液压锚锭桩更是极好地适应了,杭州湾恶劣的施工条件。

  朱瑶宏:“它很稳,一次对位,船对一次位就可以把一个桩打进去,原来是一根桩对一次位,它的效率、它的结构思想不一样,它可以360度全回转,还有不同的角度,前倾斜、后倾斜,它都可以满足,这个打桩的效率是成倍的提高,最高记录,一天打过十六根桩,就把5000多根桩的效率和工期大大的提高了。”

  中华梁王与世界第一“架”

  2005年6月,杭州湾大桥进入架梁施工阶段,面对极端气候条件下有效工作日只有180天的杭州湾,工程技术人员果断地选择了变海上施工为陆地施工的作业方法,将大桥箱梁的制作全部移至北岸的预制工厂。

  朱瑶宏:“架梁有很多种方法,但是最快的是岸上预制整体把它架上去这种方法肯定是最快的,但这种快又有前提,有没有这样大吨位的船只,有没有这样高效率的架桥设备。”

  杭州湾跨海大桥最重的70米箱梁,创纪录地达到2200吨,这相当于一列满载的火车,宽16米,高4米的70米梁当之无愧地成为中华梁王,但是它也遇到了与钢管桥桩同样尴尬的问题——根本找不到与它相匹配的施工架设装备。

  朱瑶宏:“我们要靠自己的船舶制造和装备制造的同志和桥梁设计的同志配合起来去研发,一个小天鹅号,天一号,这个两个架桥机解决了大型梁的运输和架设一体化问题,这个船也是适应杭州湾地区,它可以在七级大风下,或者每秒3米的流速下依然可以顶风、顶浪前进,安全到达位置。”

  依靠中国人自己研发的两个大力士,杭州湾北岸中华梁王70米箱梁的海上架设速度空前提高,最快时曾经创下了一个月架设40片梁的记录,然而架梁最大的世界性难题还在后面,那就是,南岸滩涂区五十米箱梁的架设。

  这里就是落潮后的杭州湾南岸,从海塘开始向海中延伸的长达十公里的滩涂区,潮涨潮退间,汪洋与泥滩的交替使得这里既不能行车、又不能行船,此时海上架梁技术根本无用武之地。

  朱瑶宏:“这个时候我们希望从岸上一头向另一头一片一片架设箱梁,这么重的梁这样的架设方法原来也是有的,但是它的重量在当时来讲,极限有六百多吨,当时在台湾已经有九百多吨的能力了,我们大陆也没有,在国际上也没有,更大吨位的架设技术,我们架桥50米的梁是1430吨,在这个吨位下你架梁的设备还能不能按同样的思路去研发呢?当时很多公司打退堂鼓了,包括意大利很多著名的公司它都觉得很难。”

  梁上运梁技术风险大、不可测性高,因而它在世界同类工程中很少被采用,在施工过程中,一旦不能精确计算每个构件的受力情况,就很可能导致机毁梁断的惨剧。

  朱瑶宏:“离大桥开工已经两年半了,如果当时我们想扭头换另外一门技术都来不及了。”

  在困难面前,中国的工程技术人员没有退缩,再次知难而上,终于成功研发这个号称“千脚蜈蚣”的世界第一架——50米箱梁“梁上运架设”技术,并创纪录地将世界桥梁建设,梁上运梁、架梁技术的最大吨位提升500吨。

  朱瑶宏:“梁上运梁,四个小车,运梁的轮子有六百四十个,非常壮观,架桥机也很成功,整个一套从运梁、制梁、提升、运输到架设,这套设备应该说是刷新了同样种类,架桥史上的纪录。”

  2006年2月3日大桥打桩施工完成;2006年10月18日桥墩承台浇筑完成;2007年5月21日混凝土箱梁架设完成;2007年6月13日北航道合龙,杭州湾跨海大桥全线贯通;2008年5月1日杭州湾跨海大桥全线通车。

  一朝玉虹飞跨,百代天堑途通。对于整个中国东部而言,杭州湾大桥横跨的这三十公里蔚蓝色,联通的绝不仅是交通上的阻隔,更重要的是,它也同时盘活了整个长三角区域的经济棋局。

  宁波市人民政府发展研究中心副主任方建新:“这个大桥的建成使原有的长三角南翼环杭州湾地区的L型空间格局变成了三角形的这样一个双面的空间格局,这样相互之间的联系更加密切了,可以向西,也可以向北,相互之间联系非常便捷,这样有利于杭州湾两岸的共同发展。”

  大桥的建成无疑将更有利于,整个长三角区域产业结构及空间布局的调整与升级,而在此过程中,各城市间的功能分工也将更趋明晰、合理,在错位发展的同时,共同加强区域间的协调合作,努力提升长三角的整体竞争力。

  半小时观察:中国装备业如何打造出世界工程

  一桥飞架,给人们最直接的印象是城市与城市之间的距离更近了,经济联系更密切了。苏通大桥的建成,使南通和苏州两地的过江速度,有原来的轮渡的近一个小时,缩短到现在的七分钟。杭州湾大桥通车,宁波到上海的行车距离一下缩短了120公里。虽然,这些距离和时间单看上去不多,但一旦累积起来,就能创造出巨大的生产力,它对长三角区域城市群的迅速崛起与融合,必将起到极大的推动作用。

  而在这一切的背后,还有看不见的东西也在促进中国经济和社会的全面发展。一是桥梁设计和施工过程中,各种新材料、新技术的发明和运用,将中国的科学技术水平不断向前推进;二是国人创造和创新的精神,在此过程中得到了印证和强化。国家和民族的创造力,就在这样的过程中不断向前发展。大桥巍巍,顶天立地,一个民族的想像力、创造力、城市与城市之间的凝聚力、融合力在此了然于胸,一览无余。

  记者:胡长春 盛情

  摄像:贡存 刘勋

来源:中央电视台《经济半小时》

转自中新网

 

责任编辑:虞鹰

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