风雨海天间的科技丰碑(组图)

http://www.sina.com.cn 2005年05月24日13:46 新民晚报

——写在我国第一座外海大桥东海大桥贯通之际

　　本报记者杨俊

　　“桥身向前一小步，科技提升一大步”。这是2002年6月26日，东海大桥在芦潮港打下第一根桩那天，一位专家发自肺腑的感言。

　　3年不到，东海大桥即将全线贯通。茫茫东海上，桥身一共向前延伸了32.502公里，中国第一座跨越外海的大桥横空出世，它在风雨海天之间，一步一步累积，竖起了中国造桥史上一座科技的丰碑。

　　要掰着手指头数一数东海大桥建设过程中的科研项目，是一件相当困难的事情。整座大桥仅从论证、设计到施工过程中的大类课题研究，排列“菜单”就是一篇论文。要历数最后在大桥建设中“落地”的细分科研项目，全部整理出来就是一套书。这些宝贵的科研结晶，不仅汇聚成中国第一的东海大桥，还将成为我国桥梁建设史的珍贵宝典。

　　一位建设者郑重地要我记下他的感想：这是在科技创新的氛围里诞生的，这是上海科教兴市的光辉典范。

　　竖起中国造桥的百年标尺

　　“东海大桥使用寿命100年！”从我第一次走上这座还在建设中的大桥开始，就不断地有建设者自豪地介绍。

　　100年是什么意思呢？它并不意味着大桥100年后就不能使用了，而是指大桥的设计基准期为100年。通俗点讲，就是100年内不用大修。如果维护得好，可以一直运行下去，像赵州桥那样流芳千年。

　　但是百年之桥，并不像说的那样容易，它是中国造桥史上的一个里程碑。在此之前，中国建桥的寿命预估，都以50年为限。100年，它不仅意味着前所未有的科技进步、建设难度，它还意味着将创设中国造桥的新标尺。

　　东海大桥设计、建设的起点很高。要保证百年大计，防腐是头等大事。全长32.502公里的东海大桥建造在深达30米的复杂海域内，共有5697根海底桩、逾200万立方米混凝土结构。而海水的腐蚀性，一般十多年后就能让海洋工程混凝土开裂剥落、钢筋锈蚀，影响工程使用质量。

　　为此，早在2000年，上海市建委就立项组织科研攻关。上海市政工程设计研究院科研人员先期完成了《东海大桥海洋环境防腐研究》，为大桥的防腐工程提供了技术“支点”。上海建筑科学研究院的科研人员在攻关中发现，在不同的海域中，对钢筋和混凝土的腐蚀因素完全不同，而东海大桥所处海域的最大特点是含有腐蚀性氯原子。

　　科研团队用了整整3年时间，对付这些腐蚀性氯原子，最终完成了“寿命”高达100年以上高性能混凝土的科研攻关。

　　他们为东海大桥专门烹调了一种特殊的“混凝土大餐”，里面有粉煤灰、矿渣微粉，还有一些特殊的工业废料。就是这么看似不起眼的一加一弄，顿时化腐朽为神奇，使得海工混凝土能经得起含氯原子海水的长时间浸泡和腐蚀，既有高强度、耐久性、抗腐蚀等特性，又易于施工。还有一个间接好处：节约材料成本2000万元人民币。

　　由此产生的《高性能混凝土在上海深水港工程中的应用技术研究》已通过鉴定，被认为达到国际先进水平；高性能海工混凝土掺和料技术还申请了发明专利。

　　这种特殊混凝土投入到东海大桥施工中，是高性能海工混凝土首次在我国大型海洋工程中应用。从目前各标段使用状况来看，防腐效果相当不错。目前，这一混凝土的配方和工艺已被杭州湾大桥和上海长江隧桥工程等重大项目采纳。

　　未来，科研人员还准备在桥上安装一系列传感器，定时取样，跟踪混凝土的“一举一动”，从而提前感知混凝土是否过度疲劳，并根据预案及时采取不同措施，确保“百年之桥”名副其实。

　　科技大平台绵延桥中之桥

　　桥中有桥，这是东海大桥又一让人叹为观止的“重头戏”。32.502公里的大桥其实是一座巨型组合桥，包括2座大跨度的海上斜拉桥、4座预应力连续梁桥、大量的非通航孔桥以及连接2个岛屿之间的一条海堤。仅仅2座斜拉桥就分别被称为“海上杨浦大桥”、“海上南浦大桥”，工程规模之巨大由此可见。

　　大桥总指挥黄融，曾经把外海施工比作“搭积木”。其实，举重若轻需要“艺高人胆大”的底气。黄融说，上海乃至全国的科技大平台是造桥实力的后盾。

　　身处“斜拉桥之乡”的上海人都知道：只要施工进行到合龙阶段，黄浦江上的斜拉桥就差不多要建成了。但是，对于组合型的桥梁东海大桥来说，施工中会出现30多次合龙，每一次合龙都是下一次合龙的铺垫——

　　比如陆上段与海上段合龙。由于合龙位置处于浅海区，车辆不能运输，而施工船只也因浅海潮汐的关系无法顺利靠近，只能依赖架在桥身上的造桥机完成。这种造桥机被戏称为“空中爬虫”，由武汉制造，并根据东海大桥的实际情况专门改良过。

　　造桥机功能齐全、无所不能，扎钢筋、架模板、现场浇筑混凝土都要依赖它。“空中爬虫”由计算机操控，一边施工一边向设定的方向“爬行”，到了陆海合龙段，一爬就是50米，最终把陆上段与海上段之间的50米“空隙”填满。

　　再比如海上2座斜拉桥的合龙。主通航孔合龙原理与黄浦江上多座世界级斜拉桥的合龙原理相同，即利用钢材热胀冷缩原理，在海上完成最后一段钢梁两侧近8000只高强螺栓孔的对接铆合。但是，东海大桥主通航孔合龙段结构与众不同，它是混凝土桥面与钢结构箱梁的结合体，自重相当大，如果预先测算不精确、热胀冷缩拿捏不好，整个合龙段就会废掉。另外，主通航孔斜拉桥是单索面，拉索在桥中央，而不是类似黄浦江上斜拉桥的双索面，桥面两侧各有一根索。这意味着斜拉索对桥面板水平方向的调节能力受到很大限制，钢筋混凝土结合梁每安装一段，水平线上四个标高点都不能有任何偏差，否则“差之毫厘、失之千里”，最后主桥就无法合龙。

　　负责东海大桥主桥总承包施工的上海建工集团建设者，运用最新的技术手段，攻克了主桥合龙中的难关。这些圆满合龙的背后，是强大的科技支持。事实上，建工集团和科技协作团队，在施工机械、计算机软件、材料部件上的科研攻关投入，是有史以来最大的。

　　科技“雨衣”布下严密防线

　　外海的风吹雨打、冰刀霜剑对桥面是个考验。洋山港开港后来来往往的大型船舶对桥墩安全也将存在威胁。为此，东海大桥运用最新技术，对桥面和桥墩都配备了严密的防线。

　　据了解，为了确保大桥建设满足100年设计基准期的要求，指挥部在原来东海大桥防腐设计的基础上，组织设计科研单位经过反复研究试验，对桥面铺装采用了与以往截然不同的三层处理手段，以防止雨水从桥面向下渗透造成混凝土结构钢筋锈蚀的发生。

　　这些新科研成果包括：钢板除锈工艺喷砂处理；以往只在钢结构桥面上使用的浇注式沥青混凝土封层，相当于给桥面穿了一件“雨衣”；改性沥青混凝土，满足抗老化、抗低温、耐高温的需要，又满足今后大量集装箱重型卡车通行需要。

　　穿越陆地、大海直至岛屿的东海大桥，桥面沥青摊铺工程分陆上段、海上段和连岛段三步进行，施工面积约88.74万平方米，共需沥青10多万吨。质量目标是桥面平整度控制在2毫米以内，密实度大于97％。

　　与此同时，国内各路专家不久前汇聚上海，为东海大桥“把脉开方”，确定了“三道防线体系”，预防大型船舶撞击大桥桥墩事故发生，确保大桥安全运营。调研结果表明，国内外有关桥墩的保护方案都是针对大桥个别桥墩的保护措施，而在如此长距离海面上研究同时保护东海大桥数百座桥墩，在国内外尚属首次。

　　不久前，按照“三道防线体系”进行的东海大桥防碰撞演习显示：在东海大桥主桥墩约7海里水域处，一艘千吨级货船以每小时12节的航速失控撞向大桥，35分钟内，如脱缰野马般的大船被牢牢控制，大桥桥墩安然无恙……

　　东海大桥贯通在即。它将作为党中央、国务院作出的重大战略决策的一部分、作为关系到国民经济发展全局的上海国际航运中心的交通“生命线”被载入史册，它更将成为中国造桥科技飞跃的一座丰碑而流芳百世。

　　东海大桥主通航孔桥面钢结构箱梁吊装到位后，现场施工人员齐心协力快速拧紧一个个螺栓本报记者周铭鲁摄

　　东海大桥主通航孔鸟瞰本报记者周铭鲁摄