杭州湾跨海大桥带来的技术贡献
2017-05-15
一、大桥规模概况
杭州湾跨海大桥是一座横跨中国杭州湾海域的跨海大桥，它北起浙江嘉兴海盐郑家埭，南至宁波慈溪水路湾，全长36公里，是目前世界上最长的跨海大桥。大桥从审批，规划经历10年，从兴建施工到完工历时5年，为确保大桥寿命，在国内第一次明确提出了设计使用寿命大于等于100年的耐久性要求。
在设计阶段自然条件中对需其的气象特征，地形地貌，水文特征，工程地质，水文地质进行分析，主要工程特点，工程规模浩大，自然条件较差水文、气象条件复杂,潮大流急,有效作业时间短,年均180天左右。工程地质条件较差,施工条件差,制约因素多，建设工期紧，结构耐久性和景观要求高。
二、测绘高新领域的应用
1.采用ATR 三角高程测量
跨海高程控制测量是现代大型桥梁工程测量的难点,结合杭州湾跨海大桥施工高程测量控制网的建立,以ATR 技术为硬件基础,经实测数据分析,采用ATR 三角高程测量,在多项精度指标上均达到了国家三等水准测量的要求。测量目前可以采用GPS 高程、跨河水准、三角高程测量等方法。由于受到多种难以克服因素的影响,GPS 测量转换得到的正常高程,精度还难以稳定达到mm 级,不能满足高精度施工测量的要求。而跨河水准和三角高程测量方法都存在着远距离观测照准误差大、大气垂直折光影响严重等困难,虽然跨河水准采取多种措施可以达到国家等级水准测量的精度要求,但其观测成本高、效率低,而ATR (Auto2matic Target Recognition 自动目标识别) 技术的出ATR技术在杭州湾跨海大桥跨海三角高程测量中的应用出现,为三角高程提高测量效率和精度提供了硬件基础。
2.GPS打桩定位系统在杭州湾跨海大桥施工中的应用
海上打桩, 是大桥海上段建设的头道关键工序。然而, 自2002年6月26日东海大桥打下第1根桩起,到当年底仅打了351根桩。按照这种速度, 东海大桥要打完全部8000多根桩, 按计划实现通车, 简直是不可能的。分析认为, 打桩速度慢的原因在于定位测量困难。为了解决打桩定位测量难题, 把GPS技术与常规定位技术相结合, 为每根桩精准定位。海上定位测量新技术的应用, 特别是GPS技术的引入, 大大加快了打桩的速度, 由原来每天只能完成4、5根, 提升到每天最多能完成50根, 在2003年一年就完成了4700多根,为东海大桥按期建成打下了扎实的基础。
利用GPS打桩系统进行打桩定位, 只要把桩位的三维坐标和斜率等要素输入控制系统里, 打桩船会自动地来控制桩的位置。该方法具有速度快、精度高等优点。通过互联网技术对打桩定位现场再现, 在项目部或公司就可以对GPS的定位操作进行同步监控, 并且将有关的各种数据即时传送, 在岸上就可以掌握沉桩情况, 对各项参数进行检查复核, 防止由于参数错误而酿成大错, 同时对沉桩偏位进行监控, 为技术管理和施工管理带来了便利。
随着无线数据传输技术的进一步应用, 不仅仅能对GPS定位进行监控, 并且还能够把公司或项目部想要获得的各种有关的数据从船上即时传送到公司或项目部, 把船上要的相关数据即时地传送到船上, 为设备、物资、技术、施工、航行、安全、人员等各项管理带来更大的便利, 提高工作效率, 减轻工作强度。实践证明, 海上GPS打桩系统在桥梁等水上工程施工中具有十分广阔的应用前景。
三、大直径超长钢管桩
杭州湾跨海大桥海上引桥大部分采用钢管桩基础, 钢管桩总计5 474 根, 钢管桩分两类, 直径分别为1 500 mm 和1 600 mm, 桩长71~ 88 m。88 m长桩是我国迄今为止最长的钢管桩。大桥钢管桩为变壁厚结构, 上段壁厚22 mm,下段壁厚20 mm, 材质均为Q345C。按通常工艺:首先预制上、下节不同厚度的钢管, 然后用环形焊缝对接成整桩。对于超长桩焊拼, 为满足桩的纵轴弯曲矢高要求, 减少温度和自重引起的误差, 需要占用很大的室内场地和设置庞大的组装对口机架胎具。
采用常规工艺不但生产效率低、周期长, 而且需要增加制桩的成本。采用螺旋成型和螺旋成型角计算方法，高速埋弧焊工艺。大直径、超长钢管桩采用螺旋焊缝管、一次成型的制管技术, 经过工程实践, 证明是可行和合理的, 对提前完成杭州湾跨海大桥沉桩施工发挥了关键作用。钢管桩生产流程合理, 制桩设备和生产工艺先进, 生产效率高, 生产能力能够满足沉桩要求。其制桩技术, 对我国超长、超大钢管桩制造具有借鉴意义。
四、海水造浆技术及应用
我国的沿海地区地处海洋环境, 在海上进行钻孔桩施工时, 如采用淡水拌制泥浆可能会受到海水的污染, 影响泥浆的性能, 而且在外海施工, 淡水供应非常困难, 如能直接采用海水拌制泥浆, 可大大降低工程的难度和成本。因此, 海水泥浆配制及其对钻孔桩混凝土耐久性影响等课题具有重要的研究价值和工程价值。目前我国正处于大兴基础设施建设的时期，在海湾港兴建的大型桥梁或码头越来越多。海水造浆技术在沿海地区大直径桩基施工中无疑具有很广阔的应用前景和推广价值。
五、结语
综上，本文主要对杭州湾跨海大桥施建过程中使用过的ATR三角高程测量，GPS打桩定位系统在杭州湾跨海大桥施工中的应用, 大直径超长钢管桩, 海水造浆技术及应用等方面进行了叙述，对于今后遇到同样的问题给予了思考的方向，其在今后大型工程施设有很好的研究和借鉴价值。
参考文献：
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[3]李付伟,高淑照. ATR技术在杭州湾跨海大桥跨海三角高程测量中的应用.桥梁建设.2006,(6):61-64
