杭州湾跨海大桥养护管理工作思考

吴全友

(杭州湾跨海大桥管理局,浙江 宁波 315033)

1 大桥的养护管理现状

贯彻落实交通运输部 《十二五公路养护管理发展纲要》精神,树立 “更好地为公众服务”的价值观念和 “建设是发展,养护管理也是发展,而且是可持续发展”的发展观念,巩固迎 “国检”养护管理成果,形成高质量工程、高品质服务、高效率监管、高科技支撑、高素质队伍的公路养护管理格局。

1.1 做好 “一个规划”

以中长期养护管理规划为龙头开展各项养护管理工作,在综合技术状况评估、桥梁管养、辅助系统升级、专题研究、养护费用等方面做出科学规划,对养护管理工作起到纲领性、指导性作用,形成一套养护管理科学决策机制。

1.2 建设 “二个系统”

推行养护信息化建设,建立养护数据动态更新机制,形成桥梁养护管理系统、机电养护管理系统并举的智能化养护管理体系。

1.3 完善 “三项标准”

制定维修养护手册、机电三大系统设备维护指南、供配电与照明系统运行维护导则,形成一套规范化养护管理标准及技术指南。

1.4 推广 “四新技术”

开展新技术、新工艺、新材料及新设备的引进和应用工作,推广全寿命周期养护设计,形成大桥养护管理的特点和亮点。

1.5 构建 “全面监测网络”

形成主体结构健康监测和海中平台匝道桥环境作用与结构振动响应监测的全方位监测系统网络。通过监测各种运营和自然条件下桥梁结构主要构件和关键控制部位的结构响应,对获取的响应量进行处理和分析,以期发现桥梁在运营过程中出现的异常现象,对行车安全和结构使用安全进行预警和为养护、维修提供依据[1]。将健康监测与养护检查、定期检测有机结合,发挥监测在相关数据管理、状态评估、养护辅助决策分析、信息共享等方面的优势。

2 大桥养护管理面临的新情况与挑战

2.1 结构安全备受关注

2.1.1 船舶撞击危险

杭州湾跨海大桥所处海域,气候复杂,潮流比较急,水流紊乱,随着大桥北岸上下游两侧海盐、乍浦港口的大规模建设,南岸上游上虞港、杭州港货物吞吐量的快速递增,大桥附近水域的交通也在逐渐繁忙,过往船只也越来越大,且船舶航行由以前相对自由的航道转为目前指定的航道,对航行的要求也越来越高,而偏离航道通航、走锚的事件也时有发生。船舶一旦在大桥附近失控,即对大桥形成巨大的安全威胁。

2.1.2 结构不均匀沉降考验

大桥两岸深层地下水的无序、过度开采,引起周边地层的变化,将对大桥桩基础产生非常不利的影响;大桥的基础为摩擦桩,上部结构为连续箱,过大的工后沉降或不均匀沉降对桥梁会产生不利的影响。

2.1.3 结构耐久性考验

杭州湾海域随季节和部位的不同实测氯离子含量5.54～15.91 g/L,为pH＞8的弱碱性Cl-Na型咸水。混凝土结构腐蚀十分严重,90%的损坏主要是由于氯离子扩散导致钢筋锈蚀引起的,大桥的使用寿命能否达到年限,是相当严峻的现实问题。全桥混凝土用量近2.5Mm3,混凝土结构的耐久性问题非常突出,处于浪溅区的预制桥墩湿接头和海上承台等,因为施工环境特别恶劣和结构的原因,这两部分的结构混凝土最容易开裂,为全桥结构耐久性最薄弱的环节。为了检验杭州湾跨海大桥混凝土结构耐久性防护措施的有效性、掌握大桥混凝土结构脱钝前锋面的发展进程,对大桥的使用性能和寿命进行预测,建立混凝土结构耐久性原位长期无损监测和评估系统[2],动态地跟踪混凝土结构耐久性状态,必要时采取相应的措施或预案对结构进行耐久性维护,以确保其设计使用寿命,验证和修正耐久性预测理论。

2.1.4 桥墩局部冲刷考验

杭州湾跨海大桥轴线穿过的主要地貌单元有北岸深槽、南支主槽和庵东边滩,大桥北、南通航孔分别位于北岸深槽和南支主槽中。大桥附近滩槽的位置相对较为稳定,湾内北部为冲刷区,南部系淤积区,中间为过渡区。杭州湾跨海大桥桥长墩多,局部冲刷深度关系到桥梁的安全[3]。针对桥位水域潮强流急、河床冲淤变幅大、主流时有摆动的特点,以多年河床下包络线作为桥墩冲刷的起始高程的新概念,并运用正态水槽模型,研究了各桥梁段不同类型桥墩在运行期与施工期的局部冲刷坑深度、形态与相应床面高程。大桥两岸大规模的围涂造田,海域断面缩短,对杭州湾海域河床产生影响,涨落潮水流速加快,加剧了桥墩的局部冲刷,加快了大桥周边河床的冲刷速度和地质地貌的变化。大桥海域的海床面为铁板砂,受到干扰时极易被冲走,目前大桥两侧已往下冲刷数米,且有加剧的趋势,对大桥的结构安全形成很大的威胁。

2.2 科学养护检测任重道远

我国在灾害预测、灾毁评估、抗灾设计与装备等方面存在不足,需要进一步加强桥梁灾害检测评估、保通临时处置措施、灾后维修加固技术、防灾减灾技术 (如桥梁减隔震构造与装置)等方面的技术研究。建立重点桥梁监管长效制度,在养护经费和市场管理上引入相关制度或方法。建立预防性养护制度,标准规范和耐久性检测、评定、维修技术标准体系。加强桥梁检测评定基础理论与技术研究,逐步实现桥梁检测/监测手段自动化、网络化、标准化,提高桥梁检测/监测效率与准确性。实现桥梁结构技术性状评定的科学化、规范化和专业化。

3 思考和建议

3.1 开展科学养护调查与研究

紧紧围绕 “百年大桥、平安大桥”这一共同的目标,就目前大桥的养护管理工作,与各养护单位广泛开展调研,明确养护管理工作的基础性地位,养护管理工作是保持交通事业可持续发展的重要途径,公路建设是创造财富的,养护管理则是保护财富的,财富的创造积累和财富的保护同等重要。杭州湾跨海大桥工程养护是一项重要而长期的工作,养护工作的质量将直接影响到大桥的寿命和舒适性,要站在全省养护工作前列的高度,以对事业负责任的态度,是大桥保健医生的责任感开展大桥的各项养护管理工作,使大桥成为长寿大桥,百年大桥。

3.2 开展结构安全课题研究

组织编写杭州湾跨海大桥结构安全与措施分析报告,从课题的由来、必要性分析,危及大桥结构安全的失控船舶的撞击、台风等灾害性天气、火灾、车辆超载与危化品的影响、恐怖袭击、沉降与基础冲刷、海洋环境腐蚀及工程缺陷等7项主要因素进行分析,提出了3大类12项应对措施和建议。利用大桥船舶通航管理系统 (VTS)对通航船舶的管理,可以解决航道监视调度、夜间航行、雾天辅助航行等问题,以避免船舶无序航行的发生,这样可以提高通行船舶流量,减少船舶偏航概率,确保进入大桥航道时船舶航行的安全。建立和完善大桥防撞体系,提高大桥的抗撞能力。

3.3 开展桥墩局部冲刷观测研究

影响桥梁下部结构稳定性的因素很多,如径流、潮流、河床演变、局部冲刷等。而人类活动如采沙、围垦、筑坝等又会影响到上述因素。委托海洋测绘单位重点开展墩身局部冲刷观测和防治方案的研究,在不利河势、遭遇不利水文条件时,中引桥C105、南高墩、南通航孔主墩、匝道墩附近、南深槽等处的富裕深度状况,同设计值进行比较,关注桥墩的安全性。同时建议开展海中平台与匝道桥安全性的观测和试验研究,并根据观测试验结果,进行结构复核,必要时采取监测分析或护底加固等措施,以保证大桥安全运行。应加强大范围河床面貌的观测分析工作,及时掌握主槽演变动态,适时调整观测内容。开展海中平台局部冲刷研究工作,研究拟定重点桥墩应急防冲刷预案的技术参数,并推进桥墩局部冲刷应急防护预案的制订工作。围垦等剧烈的人类活动对河床演变具有极大的影响,实施前需要进一步观测和研究。

3.4 推行系统化科学养护方式,

建立大桥综合技术状况评估长效机制,促进养护由矫正型向预防性,粗放型向集约型转变,严格执行部颁各项桥梁养护管理规定和制度,根据大桥特点,完善养护制度和规定,引进和培养养护技术管理人才,加强养护设施和设备的操作技能培训,不断提升一线养护队伍的技能和素质。进一步完善养护管理系统的功能,发挥各系统在数据管理、安全评估、决策分析和信息共享等方面的优势

3.5 开展专项养护科研攻关

开展大桥非通航孔桥运营测控监测,对两岸监测控制基准网复测、对非通航孔桥平面位移监测、两岸引桥部分下部结构沉降观测、对引桥桥位区地表沉降观测对海中平台及观光塔监测、对匝道桥监测、对全桥沉降观测和两岸参考站运营维护管理等。建议委托高校、科研院所等开展钢桥面环氧沥青铺装的研究,科学开展养护管理工作,保证大桥桥梁功能的可持续发展。

[1]宋晓冰.桥梁监测、养护与维修的方法[J].交通世界,2010,(17)：227-228.

[2]张爱松.关于桥梁耐久性能的全面质量剖析[J].山西建筑,2009,35(14)：307-308.

[3]吕忠达,等.杭州湾跨海大桥关键技术研究与实践[M].北京：人民交通出版社,2008：73.