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从人工岛到沉管隧道 接连啃下“硬骨头” 同济大学技术支撑港珠澳大桥建设

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-11-02  来源:交通运输部
核心提示: 港珠澳大桥建设中,同济啃的是硬骨头。同济大学原常务副校长李永盛介绍,同济大学为港珠澳大桥工程中的人工岛、隧道、钢桥面铺
  “港珠澳大桥建设中,同济啃的是‘硬骨头’。”同济大学原常务副校长李永盛介绍,同济大学为港珠澳大桥工程中的人工岛、隧道、钢桥面铺装、通航孔桥、沉管安放、大桥养护以及交通组织等方面,提供了强有力的技术支撑。

  深插钢圆筒快速筑岛

  因为香港国际机场的标高及伶仃洋主航道要求的限制,港珠澳大桥必须采用隧桥模式,隧桥转换就需要在汪洋大海中建设人工岛。

  同济大学教授马险峰在“外海厚软基桥隧转换人工岛设计与施工关键技术”中的研究成果,支撑解决了挤密砂桩设计中若干难题。我国首创的深插钢圆筒快速筑岛技术,创造了221天完成两岛筑岛工程的世界工程纪录。如果使用常规技术,建两个这样的人工岛起码要一年半的时间。

  红外探水系统保障沉管精准对接

  港珠澳大桥长大沉管在海底的抗震问题,是同济大学实验室里攻克的诸多难题之一。从沉管隧道结构动力相互作用计算方法研究,到沉管隧道地震响应快速分析方法,再到沉管隧道减震控制技术……一项项技术难关被攻克。最终,同济大学袁勇团队拿出了“外海厚软基大回淤超长沉管隧道设计与施工关键技术”的抗震方案。

  巨大沉管在深水安装,尤其是最后一节沉管的安放也是一道难题。该管节的安装施工作业空间最小,水流最急,对接位置的精度要求最高。同济大学教授白云研发的接头红外探水系统,解决了最后一节沉管安放的一系列难题,并获得了国家发明专利。

  加速加载模拟验证桥面铺装方案

  港珠澳大桥钢桥面铺装面积约50万平方米,是目前世界上规模最大的跨海钢桥面铺装工程,且工作条件十分复杂。如何保证桥面铺装使用期内不出现结构性破坏,是工程面临的关键难题之一。

  同济大学教授丛林的课题团队,借助道路与交通工程教育部重点实验室的铺面加速加载试验系统,于2013年4月至10月,历时半年时间进行了港珠澳大桥钢桥面铺装结构足尺加速加载实验研究,系统进行了钢桥面铺装高温性能与疲劳性能试验和评价,模拟了港珠澳大桥钢桥面铺装15年全寿命周期性能演变状况,为大桥钢桥面铺装和未来养护方案提供了有力的实验和数据支撑,为港珠澳大桥的建设和未来安全稳定使用保驾护航。

  风洞试验找到科学抗风设计

  在海况复杂的茫茫伶仃洋上,港珠澳大桥的青州航道桥、江海直达船航道桥、九洲航道桥三个大跨度通航孔桥在风高浪急中是否能淡定从容?

  同济大学拿出了方案——采用主梁小、大比例节段模型测振风洞试验,主梁、桥塔节段模型测力风洞试验,桥塔自立状态气弹模型、全桥气弹模型风洞试验的方法进行抗风研究,并提出了三个大跨度通航孔桥的具体建设建议。今年9月,被称为史上最强台风“山竹”正面袭击珠三角,港珠澳大桥经受住考验,安然无恙。

  管幕冻结法“地下穿针”

  港珠澳拱北隧道中结构最复杂、施工难度最大、施工方法最特殊的是仅255米的暗挖段。同济大学教授胡向东与各方专家一起探索研究,最终敲定管幕冻结法,提出“冻起来、抗弱化、限冻胀”的方案,成功构建起一套特殊的冻结系统。

  同济大学黄宏伟、张冬梅团队承担了“多层多部开挖、立体交叉作业”开挖方案优化及对环境影响的研究工作。建设者们结合施工现场实际情况,通过试开挖不断优化施工机具设备组合,根据监控量测数据动态调整施工步距等参数,逐步磨合出一套流水作业顺序,交叉向前挖掘推进,边开挖边用钢材、混凝土进行支护封闭,保证了工程顺利进行和隧道结构稳定。

  精心复核把牢设计关

  港珠澳大桥沉管隧道的长度和埋置深度都是世界第一。为了确保这项国家重点工程的顺利实施,施工部门委托同济大学承担其设计文件的复核、审查,并完成相应的关键技术科研任务。

  同济大学徐伟团队承担了这项科研任务,中国科学院院士、同济大学教授孙钧担任了这项科研任务的指导工作。在大桥隧道建设过程中,年逾九旬的孙钧院士和科研团队十余次赶赴港珠澳大桥指挥部“望闻问切”,牢牢把住技术关口,保障工程高质量完成。

  智能养护和交通组织支持全景运营管理

  如何建立高效、可靠的养护体系和智能、安全的交通组织,是大桥今后面临的关键问题。同济大学交通运输工程学院教授杜豫川、马万经针对传统管养因人员流动大、人员素质不一、养护可靠性差的问题,提出了基于计算机视觉分析和运行大数据的病害快速精准识别、及时有效修复和养护智能调度的技术框架。针对交通大数据、应急事件分析不及时、用户体验差,而且涉及三地路网跨境通行的问题,研究了面向大桥运行安全舒适、协调、人性化的智能交通组织及应急救援系统的技术框架。两套技术方案将为今后港珠澳大桥的全景运营管理提供支撑。

  港珠澳大桥这一世纪工程的背后,凝聚了诸多同济人的心血和努力。包括朱永灵、方明山、吴洪等人在内的众多同济大学校友,全方位支撑了港珠澳大桥的建设,攻克了一道道难题,创造了一个个奇迹,在伶仃洋上筑起了“中国脊梁”。

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