桥梁是传承文明,传播民族创造精神的重要载体。科技部部长徐冠华在视察苏通大桥时赞扬“桥梁建设是我国自主创新的一面旗帜”。而苏通大桥作为国家科技支撑计划支持的第一个国家重点工程,作为交通部启动此项工作的重大项目之一,其千米级斜拉桥建设技术复杂,难度大,堪称桥梁技术皇冠上一颗璀璨的明珠,是世界桥梁界追求的一个目标。交通部将其作为我国向桥梁技术强国迈进的起步工程,彰显了卓越的远见与勇气。
四项世界纪录的精品桥
苏通大桥位于江苏省东南部,连接苏州、南通两市,是国家东部沿海高速公路跨越长江的节点工程,也是江苏省高速公路网主骨架的重要组成部分,是进一步发挥长三角地区经济带动作用,促进区域经济均衡发展,加快文化融合的重要交通工程。大桥路线全长32.4公里,由15.1公里长的北接线、8.1公里长的跨江大桥和9.2公里长的南接线三部分组成。工程投资78.9亿元,2003年6月开工,计划于2008年上半年建成通车。
为了创下桥梁建设史上最大跨径、最深基础、最高索塔和最长斜拉索四项世界记录,江苏省和交通部成立领导小组,领导协调苏通大桥的科研攻关和工程建设,聘请国内外专家组成技术顾问和技术专家组,为大桥建设保驾护航。项目采取“产学研”联合攻关的组织模式,以承担苏通大桥设计、施工、科研和建设管理的大型企业为龙头,整合国内几十家著名的企业、高校和科研院所参加,从2006年9月开始实施。
苏通大桥跨江大桥由30米、50米和75米跨径的预应力混凝土连续梁桥,268米跨径的预应力混凝土连续刚构桥和1088米跨径的双塔双索面斜拉桥三部分组成。其中,斜拉桥是世界上修建的首座跨径超千米斜拉桥,它的建设将创造最大跨径(1088米)、最深基础(平米尺寸114米×48米,深120米)、最高索塔(300.4米)和最长斜拉索(577米)四项世界记录。
大桥不仅结构复杂,技术要求高,现有标准和规范难以涵盖,而且所处长江河口地区气象环境、水文条件、地质条件相当复杂,没有可以借鉴的成功建设经验。这里年平均降雨天数超过120天,雾天31天;一年中江面风力达6级以上的有179天,还面临着台风、季风、龙卷风的威;江面宽6公里,一日两潮,潮差2~4米,浪高1~3米;桥墩处水深达35米,水流速度常年在2.0米/秒以上,最大流速为4.47米/秒;基岩埋藏深达300米,土性软弱,河床易受水流冲刷,一般冲刷深度达25米。同时通航状况造成航运与施工安全矛盾突出,桥区通航密度高,平均日通过船只2500多艘,高峰达6000艘,船舶吨位大,万吨级以上有100多艘。多方面的复杂施工建设环境,加之大桥高、大、长、柔的特殊结构,有千米级斜拉桥结构体系,结构抗风性能、抗震性能,超大群桩基础冲刷防护、防船撞、超长斜拉索制作与架设和减振、超高索塔施工控制、上部结构架设和施工控制等10多项关键技术需要攻克。国家发改委在苏通大桥立项批复中指出,苏通大桥是世界上跨径最大的同类型桥梁,技术难度大,有许多关键技术问题有待深化研究。
大桥不仅将建成世界第一大桥,而且要建成一流桥梁,建成精品桥梁。这个目标,决定苏通大桥在工程建设上要突破世界级技术难题,实现斜拉桥千米跨越;从行业发展着眼要依托苏通大桥,建设重大工程技术创新体系,培育企业创新能力,形成关键技术成果,促进产业调整;从国家的角度来讲,要提升技术平台,提高国家竞争力。《苏通大桥建设关键技术研究》的开展,有利于整合国内更高层次技术资源,深入解决关键技术难题,为我国大跨径桥梁工程发展提供示范;有利于突破超大跨径桥梁工程理论和方法问题,形成成套标准、规范、工法等技术成果,从技术外延和集成提升到具有国家竞争力的技术平台;有利于进一步增强桥梁工程技术创新动力,加速以企业为主体,产学研相结合的创新体制建设;有利于培育桥梁技术龙头企业,培养国际桥梁领军人才,走出国门,开拓国际桥梁工程市场,因此意义重大。
《苏通大桥建设关键技术研究》项目以提升我国大跨径桥梁建设创新能力和技术竞争力、促进交通行业技术进步为目标,针对超大跨径斜拉桥重大工程技术问题,开展千米级斜拉桥技术标准和设计指南、结构特性与体系、集成施工技术、建设管理技术研究与应用示范。通过项目研究,将制定千米级斜拉桥技术指南、标准和施工工法,自主研发与应用新型结构、材料和设备,开发信息化施工技术,拓展千米级斜拉桥理论与方法,完善大型复杂工程建设管理技术与方法,打造千米级斜拉桥建设核心技术群,突破千米级斜拉桥建设技术瓶颈;大力培育企业创新能力,培养一支能够参与国际重大桥梁工程竞争的人才队伍。成果总体达到国际先进水平,多项重大关键技术达到世界领先水平。
六个课题彰显创新与技术竞争力
项目设置千米级斜拉桥技术标准和关键结构及特性研究,长索制作、架设及减振技术研究与示范,大跨钢箱梁制作、架设及施工控制技术研究与示范,300米索塔监测与控制技术研究,深水群桩基础施工与冲刷防护成套集成技术研究,大型复杂交通工程建设管理与安全减灾技术研究等六个课题。
《千米级斜拉桥技术标准和关键结构及特性研》课题由中交公路规划设计院有限公司承担。主要对千米级斜拉桥技术标准、千米级斜拉桥结构特性及合理体系、千米级斜拉桥关键结构及设计方法、超长大直径群桩基础受力机理与实用计算方法、钢混组合索塔锚固结构与构造、千米级斜拉桥设计指南与典型设计示例等进行研究。通过研究,将拓展千米级斜拉桥研究手段和方法,探索千米级斜拉桥结构特性,解决千米级斜拉桥技术标准、结构体系和关键构件设计方法等问题。
《长索制作、架设及减振技术研究与示范》课题由中交公路规划设计院有限公司承担。主要对高强镀锌钢丝材料、耐久性拉索体系、高强耐久性超长斜拉索制作工艺和控制技术、长索安装成套工艺及专用设备、长索减振技术研究及阻尼器等进行研究。通过研究,将开发具有自主知识产权高强耐久斜拉索,解决长索制作、架设与减振关键技术难题。
《大跨钢箱梁制作、架设与施工控制技术研究与示范》课题由中交集团中港第二航务工程局承担。主要对复杂建设条件下大节段宽幅钢箱梁组拼及吊装工艺、复杂梁段匹配施工工艺、桥面吊机系统及设备、塔梁临时固结体系、施工控制体系及方法等进行研究。通过研究,将研发大节段钢箱梁制作、架设成套技术,攻克大节段、长悬臂宽幅钢箱梁架设与施工控制技术难题。
《300米索塔监测与控制技术研究》课题由中交集团中港第二航务工程局承担。主要对索塔形态测控技术、索塔变形自动监测技术、复杂环境对索塔施工影响、索塔线形控制方法与分析手段等进行研究。通过研究,将攻克大风、多雾、温变等复杂条件下钢混桥塔施工与控制技术难题,形成高塔监测与施工控制成套技术。
《深水群桩基础施工与冲刷防护成套集成技术研究》课题由中交集团第二公路工程局有限公司承担。主要对潮汐河段深水大流速条件下钻孔平台搭设技术、超长大直径钻孔灌注桩施工工艺、超长大直径钻孔灌注桩压浆施工技术、超大型钢吊箱整体同步沉放技术及施工工艺、复杂流场下特大型群桩基础冲刷机理和永久防护技术、信息化施工技术等进行研究。通过研究,将解决深水潮汐河段超大群桩基础平台搭设、超长大直径钻孔灌注桩质量控制、超大钢吊箱整体沉放和永久冲刷防护技术难题,形成成套技术。
《大型复杂交通工程建设管理与安全减灾技术研究》课题由江苏省苏通大桥建设指挥部承担。主要开展大型复杂交通工程建设系统分析与综合研究、大型复杂交通工程建设系统决策方法研究、大型复杂交通工程建设合作—冲突分析研究、大型复杂交通工程建设知识创新与管理体系研究、大型复杂交通工程文化建设研究、大型复杂工程建设信息管理系统研究、施工期桥位气象环境监测及预警系统研究、施工期水情预报系统研究、复杂通航水域施工安全应急系统研究等。通过研究,将建立高效的大型复杂工程建设管理体系和项目管理信息平台;开发施工气象、水情监测及预警系统和施工与通航安全应急系统,合理规避工程风险。
承载向桥梁强国迈进的历史使命
苏通大桥工程开工以来,已开展了近50项的基础资料调研工作,为项目研究奠定了坚实的基础;开展了近40项结构基本性能的专题研究工作,为项目研究方案的制定提供了依据。项目研究汇聚了一流的团队,建立了系统的沟通与保障体系,为项目研究顺利开展提供了保障。目前苏通大桥工程进展顺利,已攻克了超大群桩基础、超高索塔建设两个世界级桥梁建设领域的技术难题,正在进行超长斜拉索架设和钢箱梁架设与施工控制技术攻关。项目研究将继续在建设一流千米级斜拉桥、建设精品千米级斜拉桥,构建我国桥梁建设技术更高平台上下功夫,为促进我国向桥梁技术强国迈进,实现科技兴交和科技强交做贡献。
以《苏通大桥建设关键技术研究》为支撑的世界级跨江长桥的建设施工,引起国内外媒体给予广泛关注,那里已经成为弘扬中华民族与爱国主义教育基地和国内外桥梁界竞技舞台。加拿大探索频道和美国地理杂志对苏通大桥进行过现场采访,将苏通大桥形容为无与伦比的工程。加拿大蒙特利尔市长、土耳其基础建设部部长等在苏通大桥考察时都对苏通大桥建设发出由衷的赞叹。韩国、日本、印度、香港多次组织技术代表团到苏通大桥进行参观,交流技术经验。在国内,苏通大桥更是各家桥梁建设单位参观与交流必经的一站。
苏通大桥以当今世界技术最复杂的桥梁工程而获得国际高度评价,其将以重要战略性资源的巨大价值,而承载我国向桥梁强国迈进的历史使命。