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长江隧桥突破“世界级”难题

[日期:2006-09-25] 来源:中国水资讯网:新华网上海频道  作者: [字体: ]
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新华网上海频道9月25日消息:

北桥:两项技术“前无古人”

据大桥总工程师黄国斌介绍,大桥主跨一跨730米,位列世界第五,但这还不是最主要的。最关键的在于大桥的设计和建造,使用了两项“前无古人”的技术。

第一项,在于其“人”字型主塔结构。一般斜拉桥的箱梁都在当中,两边是斜拉索,但“人”字型结构主塔采用的是分离式钢箱梁设计,箱梁分布在两边,这样增加了整体上的美观性,但由于此种设计从未有人做过,所以设计和施工人员经过了充分的理论分析,进行了相关实验,加固结构,防止两边箱梁的扭曲,增加稳定性。初步结论,没有问题。

第二项,在于其100米叠合梁的设计和制造。为了连接主跨,使大跨和小跨有连续性地过渡,设计人员设计了100米的钢筋叠合梁边跨,传统的边跨大多在五六十米长,而100米边跨达到了更大跨度的效果,但由于设计上的优化,其材料使用的单位面积重量反而比传统五六十米的梁要低。

南隧:“长、大、深”破世界纪录

内行人用三个字来总结上海长江隧桥工程中隧道的难点:“长、大、深”。

“长”——3年内2台盾构将一次性顶进7.5公里,将成为世界上一次性顶进距离最长的江底盾构隧道。与此相比较,黄浦江上那些长1.2到1.5公里的江底隧道都成了“小弟弟”。在漫长的江底掘进过程中会碰到许多意想不到的风险,例如在浅层段曾检测出沼气,若处理不当会造成工程危害和人员生命危险等。另外,长距离隧道的结构纵向稳定及通风、防灾也是必须克服的问题。

“大”——直径达15.43米的2台盾构是德国海瑞克公司专为长江隧桥工程而设计建造的,是目前世界上最大的2台泥水平衡盾构。这比目前世界上最大的荷兰“绿心”和上中路盾构直径还要大0.56米。超大直径的衬砌结构设计是摆在设计者面前的难题。事实上,隧道一出洞,就将遭遇难题:穿越长江大堤。从浦东工作井到长江大堤的坡脚仅46米,过了大堤就是浅覆土施工。一般在隧道施工中,隧道上部的覆土需要达到与盾构直径一倍的厚度,如此之大的盾构,它需要的覆土也就是15米,而此处的土体厚度仅为7.9米左右,也就是仅为需要厚度的一半,这对泥水平衡盾构施工是一个挑战。

“深”——隧道最深处水压达5.5巴(约6公斤左右)。如此之大的水压给盾构施工的安全性带来了极大负面影响。因为盾构的头部和尾部对密封的要求极高,一旦发生渗漏会给隧道整体施工带来灾难性的影响。

轨交方案:绝无仅有的考验

据介绍,在这条“含珠卧龙”的肚子和脊背上增加一条轨道交通,这一方案原先是没有的,这项资源综合利用的方案显然给施工带来了诸多困难,但现在也成为亮点。目前世界上仅有俄罗斯的一条在建隧道中包容了一条轨道交通,而在这样大规模的隧桥结合工程中增加一条轨道交通的方案,是绝无仅有的。

隧道分上下2层,原先设计为救援通道的下层现在被轨道交通线路占据,这使得对于防灾体系的建设更为重要。设计人员“螺蛳壳里做道场”,优化建筑断面,以满足公轨兼用隧道的防灾要求。由于增加了轨道交通设计,这使得对隧道轴线偏差的控制要求更高,对轴线测量的精度要求也大大提高。

国外不乏轨道交通同公路交通分层运行的例子,但大桥上轨道交通与双向6车道的公路交通“并驾齐驱”,这还属绝无仅有。工作人员遍寻资料,都没有找到先例。于是,所有的标准都需靠自己摸索,指挥部为此设计了若干课题,例如“公路和铁轨的相互作用”、“列车和公路交通的相互作用”等等,前者研究如何使得钢轨和公路契合的问题,由于钢轨和公路桥面在热胀冷缩条件下伸缩度大不相同,桥面变形容易拉断钢轨,而钢轨的伸缩作用力传导至桥面,也会折损桥面寿命,因此要寻找到合适的缝隙结合点,使之达到某种平衡。后者研究列车和普通机动车在开行时候的相互作用问题,为防止列车经过时对正常运行的机动车产生不利影响,初步设立了1.3米高的防撞墙进行隔离。

本报记者 张艳

隧道逃生不超过25分钟

整条隧道的防灾体系很有特色。设计人员在隧道内每隔若干距离安装一个双波长温度探测器、光纤探测器、烟雾探测器,并每隔一段距离设置一个泡沫喷射器,可以及时将火星消灭在“萌芽”状态。设计人员在上层每隔830米处开设一条联络通道,共8条,上下层间又每隔一定距离设置了疏散梯道,经过精密计算,逃生全部过程不超过25分钟。

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