海湾大桥：你不知道的细节
细节很小，但对跨海桥梁建设来说有时足以致命，有时又能把整体魅力提升起来。因此，山东高速集团投资建设经营的青岛海湾大桥，开工以来一直注重细节，山东高速集团的领导们也反复强调“细节建设”，使大桥从细节中展示着魅力，比如“水下无封底混凝土套箱技术”一系列技术创新等。
正是细节建设，使得青岛海湾大桥“水下无封底套箱技术”获得中国公路学会科技进步特等奖，并获得两项国家专利；“构建施工评价体系”和“构建ＧＰＳ船舶定位调度系统”分获２００９年山东省企业管理现代化创新成果二等奖和三等奖。近日，记者对青岛海湾大桥相关领导和技术人员进行采访，从中寻找到了大桥的细节美，也从细节中体味到了“百年大桥”的深刻含义……
水下无封底混凝土套箱技术
对一般人，“水下无封底混凝土套箱技术”是个陌生词，而对海湾大桥建设者，提到此却都会竖起大拇指，因为“这是一项尖端技术”。青岛海湾大桥海上承台达１２５８个，为满足胶州湾景观要求，承台均被设置在浪溅区和水位变化区。
“这些区域承台施工环境恶劣、腐蚀环境特别严重。”山东高速青岛海湾大桥建设指挥部相关领导告诉记者，在目前国内已建设的跨海大桥中，由于新、旧混凝土变形不协调而引起的混凝土套箱开裂问题始终未能得到解决。因为钢套箱在施工中由于经济原因需尽快周转施工，很难满足有关耐久性规范中关于“新浇钢筋混凝土６周内不宜与海水接触”的规定，这大大缩短了结构物使用寿命。青岛海湾大桥承台底面置于低潮位以下，按传统施工方法围堰必须进行水下封底，但在海洋环境和大量承台情况下很难实现。为此，青岛海湾大桥技术人员经过反复实验，研制开发了“水下无封底混凝土套箱技术”。
“这是以胶囊止水和防裂弹性应力吸收层系统为核心技术的一整套水下无封底预制混凝土套箱设计方法和建造工艺技术，对保证工程质量和承台耐久性起到至关重要的作用，解决了混凝土套箱封水和承台、套箱裂缝两大难题，填补了该项技术的国内外空白，达到国际领先水平。”中国工程院院士郑皆连告诉记者，这是我国围堰施工技术的重大突破。
据了解，目前国内外海上承台施工主要以钢板桩或钢套箱创造无水施工环境为主，施工周期长，成本高，海上作业难度大，封水效果差。使用“水下无封底混凝土套箱技术”，每个海上承台施工可节省费用３．５万元，施工周期平均减少８天，而施工完成后砼套箱不拆除还可作为承台保护装置，避免了承台受外界腐蚀。这项成果开发应用以来，在海湾大桥八个合同段３７８个承台施工中得到应用，节省工作日１３６０８天，节省开支５１８６万元，该技术获国家发明专利和实用新型专利，被评为２００７—２００８年度国家一级工法，本项研究的核心技术也在世界最大桥隧结合工程——港珠澳大桥设计中得到了应用。
大桥建设之初，曾几次进行海底勘测，专家们得出的结论令人咋舌：海湾大桥经过的海底岩石包括了“地球上所有常见岩石种类，完全能够开一家地质博物馆”。为此，青岛海湾大桥采用了ＧＰＳ三维定位系统，将高精度卫星定位技术应用到定位中。ＧＰＳ系统一天２４小时连续不间断在海上运行，事后所得数据分析，每一个桥墩的实际位置和测量位置误差最大不过毫米级，真正做到了“天衣无缝”，其高精度卫星三维定位测量控制系统，还获得了山东省科技进步二等奖．
相关技术人员还告诉记者，除海底地质复杂，海湾大桥不同于国内其他跨海大桥的特点是“冰融”和“盐度”。据了解，胶州湾冰冻期一年差不多有６０多天，冻凝循环次数达５０多次，而含盐度高达２９．４‰到３２．６‰，腐蚀性极大，施工中惟有解决好这些问题，才能保证质量。为此，青岛海湾大桥邀请专家进行了深入细致的调研讨论，按照大气区、浪溅区、潮差区、水下区等不同区域来设计防腐方案，最终确定了以海工高性能混凝土为根本措施，以表面防护、外加电流和牺牲阳极阴极防护及阻锈剂为补充措施，以透水模板布、纤维混凝土和永久钢护筒等为辅助措施的钢筋混凝土防护体系；还采用了以除湿系统、金属热喷涂和重防腐涂装为主的钢箱梁防护体系。
用“鸟巢技术”建大桥
青岛海湾大桥作为长度仅次于杭州湾大桥的跨海大桥，高尖端技术课题就达４５项之多，尤其是抗冻融与防腐蚀、三座通航孔桥建设、大节段钢箱梁制作和运输与架设等方面的问题。据介绍，山东高速青岛公路有限公司与丹麦、日本两家国际知名专业技术咨询公司开展技术合作，做到了充分利用全球科技资源。
采访中，记者多次听人说起过“用鸟巢技术建设大桥”，这似乎成了吸引人们眼球的一个“点”。
山东高速海湾大桥建设指挥部指挥长姜言泉称，严格说“鸟巢技术”只是一个概念，不过是施工监控及形象进度记录采用了国际领先的４Ｄ技术而已。据了解，青岛海湾大桥建设工程管理信息系统技术领先，整套系统包括项目管理信息采集、４Ｄ形象进度、视频监控等，其中形象进度系统采用的是国际领先的４Ｄ技术，是继北京奥运会主场馆“鸟巢”采用之后，首次在我国大型交通工程项目中使用。该系统的启用，将实现工程项目管理规范化、信息传递和业务处理流程自动化，能够全面提高海湾大桥工程项目的管理水平。
山东高速青岛海湾大桥总工程师邵新鹏称，４Ｄ是在三维空间基础上将时间加了进去，属“清华大学最新科研成果，加上了时间就特别直观，大桥建到什么程度监控就会显示什么程度，哪里存在问题也能通过监控及时发现”。
“涉及安全方面的科研课题十分重要，我们一直很重视。”山东高速青岛公路有限公司总经济师董淑喜告诉记者，一座跨海大桥的建设，与科技创新紧密相连，特别是寿命及运营安全方面的评估，同样至关重要。他称“百年大桥”，也就是指海湾大桥的设计寿命基准期是１００年，而且在这方面还做了评估。
海上第一高塔成为青岛新地标 青岛海湾大桥的建设不仅填补了许多国内空白，还创造了许多国内、省内和青岛市第一，其中大沽河航道桥主塔的高度，就堪称“青岛第一高”，而且随着不久前大沽河航道桥主塔顺利封顶，青岛又增加了一个新地标。
青岛海湾大桥上共有大沽河航道桥、沧口航道桥和红岛航道桥三座重要的“桥中桥”，其大沽河航道桥是整个大桥的重难点和关键控制性标志工程。青岛海湾大桥建设指挥部相关工程技术人员称，大沽河航道桥属不对称独塔四跨连续钢箱梁自锚式悬索桥，全长６１０米，最大通航跨径为２６０米，主塔为独塔独柱结构，高１４８．７米，相当于５０多层楼高，基础部分有１．７５个篮球场大，是目前胶州湾海域最高建筑物。
“大沽河航道桥采用的是‘双边钢箱梁＋横向连接箱’结构，它的锚固系统都在钢箱梁内部，也就是通过钢箱梁自身来锚固，这能减少对海洋环境的污染。这样的结构造型恢弘，气势磅礴，竣工后将成为青岛市的地标性建筑。”承担施工的七合同相关技术人员介绍，这样一座航道桥主塔，塔柱采用国内先进的液压自爬模施工工艺，选用高压混凝土泵一级砼泵送方案进行混凝土浇筑，共需浇筑海工高性能Ｃ５０混凝土５４４２．４方，使用钢筋６５７吨。
为在北方冰冻海域恶劣自然环境下确保主塔施工质量，按照山东高速青岛海湾大桥建设指挥部的要求，项目部成立了完善的质量保证体系、监控测量体系、试验检测体系及“三检”质量体系，多次组织国内著名桥梁专家学者对施工方案进行评审指导。大沽河航道桥主塔自今年１０月份封顶后，施工已全面转入钢箱梁安装及上部结构施工阶段。
另外，截止到记者发稿前，红岛航道桥主塔左幅边塔柱也已顺利封顶，是海湾大桥完成施工的首座索塔，如今７１米高的索塔塔柱已在海上高高竖起。而沧口航道桥为双幅分离双塔双索面钢箱梁斜拉桥，五跨连续，桥跨布置为６００米。主梁采用扁平流线型封闭钢箱梁，斜拉索采用高强度平行钢丝拉索。沧口航道桥两幅桥索塔分离，索塔横向呈Ｈ形，塔柱竖直向上。索塔总高度为１１０米，建成后桥墩间可通行万吨巨轮。
“现在我们每天都坐自制电梯上下航道桥的主塔。”不久前，在山东高速路桥负责施工的青岛海湾大桥二合同段，记者发现沧口航道桥两座主塔施工如火如荼，很快就要封顶了。现场主塔施工技术队长寇忠安称，施工以来，望着每天都在“长高”的主塔，他们“在塔身上安装了电梯，每天都能坐电梯到塔顶去上班，否则光爬上去一次差不多就得半个小时”。
雨雾雪天“无缝隙安全保障”
在青岛海湾大桥施工第一线采访期间，记者经常会听施工人员说到“大风、暴雨、大雾”这类词。胶州湾是变化无常的海域，除海底地质条件复杂，几乎每年都会刮台风、下暴雨，其气候条件的变化多端，直接影响着青岛海湾大桥建成后的自身安全和通行安全。
对此，山东高速青岛海湾大桥建设指挥部总工程师邵新鹏告诉记者，海湾大桥能够“抗多少级的风和多大的地震？如何保证大桥建成后自身和通行安全，都在最初设计时就想到了，而且都有严格设计标准。”
“单就大沽河、红岛和沧口三个通道桥来看，就足以说明这一点。”这几个航道桥的主塔都很高，当然“得具备比较好的抗风能力”。据了解，在这方面的前期气象观测实验中，就花了二百多万元的费用。之前，国家气象部门曾对青岛地区的风力做过研究，“根据研究数据，又结合在实验室里的‘风洞试验’，为大桥设计提供了可靠依据”。邵新鹏还告诉记者，从技术角度看，青岛海湾大桥跨径并不算太大，因此抗风能力还比较强，目前的设计完全可以抵抗１３级飓风和６级地震，大桥建成通车后其安全性能没有任何问题。
据悉，目前整个工程已进入全面海上上部施工关键阶段。之前，大桥建设指挥部多次邀请全国顶尖桥梁专家和学者，定期召开专家会议，在方案优化、技术创新等多方面专家们给予了技术支持，为解决大桥建设过程中、将来的维修、防腐蚀、安全环保、灯光照明等关键性科研难题，提出了很多建设性意见。
山东高速青岛海湾大桥建设指挥部总工程师邵新鹏称，海湾大桥建成“通车后将采取全程视频无缝隙监控，根据不同天气状况和交通路况的监测，会有很好的措施保障大桥畅通，一定能够做到‘无缝隙安全保障’”。将会在一些经常发生大雾的区域，采取安装地灯、增设提示标志等多种措施，保障车辆在一些雨雾天气正常通行。此外，如果遇上冰雪天气，出于对胶州湾环境保护和桥面保护的考虑，海湾大桥不会像其他高速公路一样撒融雪剂，而会采取地热或加热型除雪车的方式，保证及时清除大桥路面上的积雪，而且绝对不会对海水造成污染。
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