邵新鹏：青岛海湾大桥技术创新探索与实践

山东高速青岛公路有限公司青岛海湾大桥科技创新报告二○○八年五月汇报内容一、项目概况二、主要技术标准三、区域自然特点汇报内容四、创新内容介绍1、建设模式新2、设计创新3、施工创新4、相关课题研究一、项目概况一、项目概况1.项目位置及功能是国道主干线青岛至兰州高速公路的起点段,是青岛市规划的东西跨海通道“一路、一桥、一隧”中的一桥。位于青岛市胶州湾连接青、红、黄岛是我国北方寒冷冰冻海域修建的首座特大型桥梁集群工程；工程全长：26.707km；其中海域段25.880km，陆上0.827km；此外，红岛连接线1.3km通航孔桥：沧口航道桥、红岛航道桥、大沽河航道桥；互通两个：李村河互通、红岛互通青岛海湾大桥沧口航道红岛航道李村河互通红岛互通大沽河航道红岛连接线青岛红岛黄岛胶州湾一、项目概况2.概况收费站收费站收费站二、主要技术标准道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量航空限高主线：双向六车道城市快速路兼高速公路红岛连接线：双向四车道城市Ⅰ级主干路二、主要技术标准船舶撞击力标准道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量100年航空限高船舶撞击力标准二、主要技术标准道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量城—A级公路—Ⅰ级航空限高船舶撞击力标准二、主要技术标准道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量主体工程：35m红岛连接线：23.5m航空限高船舶撞击力标准二、主要技术标准主体工程标准横断面二、主要技术标准红岛连接线道路标准横断面二、主要技术标准道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量使用阶段设计重现期100年施工阶段设计重现期20年航空限高船舶撞击力标准二、主要技术标准道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量300年一遇航空限高船舶撞击力标准二、主要技术标准道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量Ⅵ度航空限高船舶撞击力标准二、主要技术标准道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量沧口航道190×40.5m红岛航道85×15m大沽河航道190×48.5m航空限高船舶撞击力标准二、主要技术标准道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量沧口航道桥88m红岛航道桥150m航空限高船舶撞击力标准二、主要技术标准道路等级桥梁结构设计基准期车辆荷载等级桥梁标准宽度抗风设计标准设计洪水频率地震基本烈度和设防标准通航净空尺度和通航孔数量船舶撞击力标准沧口航道20.8MN红岛航道4.2MN大沽河航道20.8MN非通航孔桥1.2MN航空限高二、主要技术标准三、区域自然特点三、区域自然特点1.冰冻:年平均有50次左右的冻融循环;2.含盐度高:胶州湾海域海水含盐度为29.4%～32.6%,是国内其它跨海大桥含盐度的2倍;三、区域自然特点3.环保要求高:项目所在城市—青岛市为国家级旅游城市，大桥的建设首先要与环境协调。大桥所处海域是养殖、旅游重点区域，对建设、运营期间环保要求很高，对设计及施工质量要求均较高。4.通航、航空双重限制:沧口航道桥通航标准为1万吨轮船，通航净空为190×47m，航空限高为88.3m，桥面以上塔高仅38.434m，拉索布置的空间受限。四、创新内容介绍1.建设模式新2.设计创新3.施工创新4.相关课题研究四、创新内容介绍1.建设模式新青岛海湾大桥是经青岛市政府批准采用特种经营模式运作，面向国内外公开招标的项目，2006年9月山东高速公路集团有限公司获得青岛海湾大桥25年的特许经营权，特许经营期内，青岛海湾大桥与胶州湾高速公路捆绑经营。四、创新内容介绍2.设计创新沧口航道桥采用主跨260m稀索钢斜拉桥，塔、梁、索均为直线条，以简洁轻盈的造型为原则，简洁中突出动感、快速和挺拔，极具现代气息，采用平行稀索结构，行车视野开阔，索塔呈变截面八边形，施工速度快，造价低，国内外尚无同等类型桥梁结构。四、创新内容介绍2.设计创新红岛互通立交位于胶州湾海域中，顺接红岛连接线，考虑与主线桥梁在景观上相辅相映、融为一体，取有大鹏展翅之势，采用Y型互通式立交型式。四、创新内容介绍2.设计创新红岛航道桥采用主跨120m独塔斜拉桥，为了在总体方案上与沧口航道桥协调一致，按照简洁轻盈的原则，采用相似的结构型式，使二者遥相呼应，整体结构即显得挺拔轻灵，又给人一种对称美、均衡美。独塔斜拉桥造型独特，富有现代感，国内外尚无同等类型桥梁结构。四、创新内容介绍2.设计创新大沽河航道桥采用主跨260m自锚式悬索桥，采用钢箱梁、混凝土塔柱，自锚结构取消了锚碇等大型水中基础，减少了对海洋环境影响，并且与美丽的胶州湾海景融为一体，本桥气势宏伟，主塔巍然而立，美观大气，造型独特，国内外尚无同等类型桥型结构。四、创新内容介绍2.设计创新青岛海湾大桥各桥型方案结构新颖、造型独特，气势恢弘、美观大气，形成一部磅礴的桥梁组曲，其既符合青岛市传统建筑风格，又富有现代气息，是世界上屈指可数的现代化桥梁集群工程，青岛海湾大桥建成后必将成为青岛市的又一标志性建筑，为我国桥梁史再添辉煌的一页。四、创新内容介绍3.施工创新青岛海湾大桥共有钻孔灌注桩5177棵，有7种桩径，数量是国内外跨海大桥之最；旋挖钻：根据大桥特有的地质条件，与徐工集团合作有针对性地开发改进了旋挖钻机，最大直径达2.5米，最大孔深达75米，直径和钻孔深度是国内之最；钻进速度快，是普通循环钻机的3.5～6倍；钻孔过程不用循环泥浆，利于环保。四、创新内容介绍3.施工创新砼套箱：采用水下无封底技术和弹性应力吸收层系统，加快了施工进度，有效解决了承台和砼套箱裂缝难题，本技术已向国家申请了两项专利。60m吊装：吊装高度达61米，为国内外类似预制箱梁安装的最大高度；弯箱梁滑移模架施工：半径R=350m，跨径60m的弯箱梁，此种半径和跨径的弯箱梁的设计和施工工艺均是国内首次采用。四、创新内容介绍4.相关课题研究高性能砼：青岛海湾大桥采用海工高性能混凝土，该混凝土具备抗裂、抗渗、抗冻的综合性能；运营安全风险评估及对策研究：1、大桥运营风险分析及评估；2、极端风险事件应急预案研究；3、重点风险事态工程保险策略研究；4、大桥及关联路网交通工程设施与监控系统安全性评价；5、大桥运营安全管理对策与运营风险规避技术研究；6、建立基于GIS的动态运营安全智能保障系统；7、海洋环境长桥行进疲劳驾驶的分析和预防措施。四、创新内容介绍4.相关课题研究结构耐久性与寿命评估：目的和意义:在现有国内外相关跨海大桥的耐久性研究基础上，针对过去的研究不足，充分考虑青岛海洋和地理环境，综合考虑设计、施工和后期运营维护，结合结构健康监测，重点开展新技术条件下的结构耐久性研究，并对大桥的寿命进行动态（分阶段）评估。通过本课题的研究，不仅推动未来实体结构的耐久性在线监测与实时寿命评估，降低大桥的后期维护成本，提高安全性，延长结构的实际使用寿命，同时为北方海上桥梁的耐久性设计提供数据基础和理论依据。四、创新内容介绍4.相关课题研究结构耐久性与寿命评估：创新内容：1、综合考察施工初期对运营后期结构耐久性的影响，将钢筋混凝土耐久性的研究真正覆盖全寿命周期；2、设计并建立新一代基于在线监测为主的现场暴露实验站技术，不仅提高了技术水平，而且保证了数据的连续性和可靠性，大大减小人为误差；3、建立新的基于动态数据的先进结构寿命动态评估模型，不仅能提高预测的准确性，而且可直接用于维护策略和制定，从而降低结构的维护成本，提高结构的安全性和耐久性；4、结构的寿命评估不再仅考虑钢筋混凝土结构，而是将大桥全结构进行考虑，实现真正意义上的结构寿命评估。四、创新内容介绍4.相关课题研究施工期和运营期环境监理与监测技术的研究1、施工期环境保护技术（内容）研究：针对施工期生态破坏和环境污染特点，进行环保技术研究，为环境监理提供技术指导；2、施工期环境监测方法研究；3、运营期环保风险研究及对策。四、创新内容介绍4.相关课题研究青岛海湾大桥4D施工管理系统1、建立青岛海湾大桥的三维模型：在施工图纸的基础上，针对大桥三维建筑模型和结构模型的特点，开发桥梁三维快速建模子系统，并实现青岛海湾大桥三维模型的建立；2、建立青岛海湾大桥的4D信息模型：根据青岛海湾大桥的合同段划分，建立大桥施工的项目分解结构(WBS)和进度计划。将大桥的三维模型和项目分解结构(WBS)、施工资源数据和其它信息关联，以建立青岛海湾大桥的4D信息模型；四、创新内容介绍4.相关课题研究青岛海湾大桥4D施工管理系统3、开发“青岛海湾大桥4D施工管理系统”：在清华大学的4D技术研究基础上，针对桥梁建设的特点，开发应用于桥梁4D管理的“青岛海湾大桥4D管理系统”。其中，包括实现与项目管理系统的交互接口、桥梁施工质量检查功能等；4、系统应用研究：将“青岛海湾大桥4D施工管理系统”应用到桥梁工程的建设当中，在应用中对系统进行功能扩充和修改，使之成为适用于通用桥梁建设的4D管理系统，为在其他桥梁工程领域的应用，探寻方法和技术，并打下坚实基础。四、创新内容介绍4.相关创新课题青岛海湾大桥4D施工管理系统“青岛海湾大桥4D施工管理系统”应用于青岛海湾大桥的建设管理中，属国内外首次将4D技术和4D管理理念应用于桥梁建设，为提高青岛海湾大桥工程质量、降低成本、优化资源、节约能源和保护环境提供手段和方法。四、创新内容介绍谢谢大家