潮头嘉绍桥天下钱江潮

2018-07-11 06:10浙江嘉绍跨江大桥投资发展有限公司吕为昱

中国公路 2018年12期

图/浙江嘉绍跨江大桥投资发展有限公司　吕为昱

文/本刊记者　谢博识

在世界三大强涌潮水域建设，三获国际路桥设计大奖，通车以来未发生安全事故，被院士肯定为运行状况良好……从设计、建设、养护、管理各个阶段，嘉绍大桥都在创新，用创新攻克了世界性建桥难题，用创新研发了新型养管模式，用创新保障了长三角右翼经济带的交通出行和社会稳定发展。

嘉绍大桥施工的区域河床宽而浅，只能平潮的时候进场，而每天平潮的时间只有一个多小时。在建设现场，曾有媒体感叹：潮头建嘉绍，敢向强潮起宏图。

嘉绍数字///////////////

嘉绍跨江通道全长69.5公里，总投资139.8亿元。其中嘉绍大桥长10.1公里，投资62.8亿；南岸接线长16公里，投资23.9亿元；北岸接线长43.3公里，投资53.1亿元。项目全线采用八车道高速公路标准建设，其中两岸接线设计速度为120公里/小时，大桥设计速度为100公里/小时，通航等级为3000吨级。

桥因潮更壮　潮因桥更娇

“钱塘一望浪波连，顷刻狂澜横眼前”，每年八月十八，钱塘江大潮这一天文和水文奇观，准时登陆，潮起之时，壮观天下无。潮线翻滚推拥，前浪后浪层叠追赶，潮起如倒海，潮退如功溃。大潮景观以浙江嘉兴的海宁盐官最盛。

钱塘江水域的水文条件极其复杂，变幻莫测，83年前，就是在这样的环境中，茅以升设计的“钱塘江大桥”结束了“钱江无桥”的历史，一桥飞架，本就因大潮而闻名的钱塘江，再次名声大噪。随后，二桥、三桥、四桥相继贯通，人们也随之以为在钱塘江上建桥，再无难题，只不过是“量”的提升。但这些桥，都刻意回避了“钱江潮头”一线，也就是在浙江绍兴和嘉兴之间的捷径。

杭州湾跨海大桥、沪杭高速公路和杭甬高速公路勾连起的江浙沪两小时经济圈，便利了宁波等城市，但是，杭州湾西北、西南地区若要走杭州湾跨海大桥通勤，仍然需要绕远。20年前，绍兴第一次提出建设连接嘉兴和绍兴、跨越钱塘江的大桥，直到5年前，2013年7月18日，钱江潮头上横跨起嘉绍大桥，长三角右翼的经济纽带和出行捷径才真正被打通。

因为交通出行和社会经济发展的需要，嘉绍大桥必须直面复杂恶劣的建设环境。嘉绍大桥的落成通车有多难，只有建桥的人和养桥的人才知道。

钱塘江与印度恒河、巴西亚马逊河同为世界三大强涌潮区域。嘉绍跨越的不是海——杭州湾，而是这条江——钱塘江。嘉兴海盐澉浦镇和余姚西山之间的南北连线是杭州湾和钱塘江的分界线，澉浦镇附近水域，水面宽度从100多公里，迅速收紧至20公里，既是“湾尾”，又是“江头”，所以被认定为钱塘江大潮的“起潮点”。而距离澉浦镇12公里处就是嘉绍大桥的桥位。建设嘉绍大桥的计划一经宣布，社会和业界都发出了“在最不应该建桥的地方建桥”的质疑。

经工作人员实测，杭州湾跨海大桥在杭州湾的建设水域尚没有形成涌潮环境，但是嘉绍大桥的涌潮强烈，退潮时可见底，也就是河床裸露，最高潮和最低潮相差9米，足有三层楼那么高，为全国之首。同时，最高流速可达每秒7.5米，而杭州湾跨海大桥桥位附近的最高流速为4米至5米。除此之外，海水中的氯离子含量高，盐分大，防腐要求相应加剧。高潮差、高流速、耐海洋气候等严苛的水文条件和特殊的小气候，让嘉绍大桥的建设环境和运维环境困难重重。“嘉绍大桥通连的嘉兴海宁和绍兴上虞两座城市，即使天气晴朗，桥面却有可能狂风暴雨。”浙江嘉绍跨江大桥投资发展有限公司总经理吕为昱向记者介绍。水利部门还提出了一个硬指标——建桥不能影响钱塘江大潮这一世界奇观。于是，大桥结构的阻水率必须在5%以下。

嘉绍大桥通车后的第一个中秋节，钱塘江大潮如期而至，起潮、涨潮、平潮、退潮、落潮……排山倒海之势依旧，而与之呼应的是嘉绍大桥的安然静卧。至此，桥因潮更壮，潮因桥更娇。

嘉绍大桥主塔上需要吊装的钢箱梁总共有374片

交通枢纽从“丁字型”到“十字型”

作为钱塘江上的又一座过江通道，嘉绍大桥的作用可不仅仅是“过江”。嘉绍大桥北起嘉兴海宁，南接绍兴上虞，是辽宁沈阳至海南海口国家高速公路常熟至台州并行线的主要路段，也是浙江省高速公路交通规划中跨杭州湾的第二个通道。项目北起乍嘉苏高速公路南湖枢纽，跨钱塘江后终于杭甬高速公路和上三高速公路交叉的沽渚枢纽，全长69.5公里。

一通百通，一顺百顺。嘉绍大桥彻底改变了钱塘江南北岸、绍兴至嘉兴区域的交通格局——一桥贯通，连接杭甬、上三等多条高速公路的沽渚枢纽，由“丁字型”变成了“T字型”，曾经的交通走廊在一夜之间跃升为通达东西南北的交通枢纽，持续数十年的长三角经济带右翼交通发展“瓶颈”被打通，环杭州湾和环长三角经济带的交通格局趋近一个环，一张网。

嘉绍大桥给了绍兴一个发展的“支点”。作为江浙高速公路网络化建设的关键一环，嘉绍大桥建成后，“大桥经济”首先发酵。于2010年开始建设的绍兴市滨海新城，以“新兴产业集聚区、海洋经济发展先行区、城市建设示范区”为定位，将依托嘉绍大桥及环状交通枢纽新建“绍兴港”。在大桥南端的绍兴市是接轨长三角的“高地”，千年古城迎来了一波新区建设高潮：袍江经济开发区、镜湖新区等相继搬上建设日程。

现在，从绍兴去上海和嘉兴的路程均缩短了一个半小时。绍兴与江北的上海、宁波、苏州，江南的温州、台州、金华等城市，一线相牵。绍兴市区位提振明显。

嘉绍大桥通车后年均和日均车流量数据表

左图：嘉绍大桥的区位优势图。嘉绍大桥提供的安全、优质、畅通的通行环境，为推进长三角地区经济一体化，全面建设环杭州湾地区“黄金产业带”发挥了积极作用。

右图：2017年年底，在浙江省“2017年半年度路况检测情况报告”中，嘉绍大桥综合得分95.9分，在浙江省通车三年以上的高速公路中名列第一。

吕为昱用“三个越来越”介绍了嘉绍大桥的影响力：嘉绍大桥目前的货车通行量占总通行量的37.87%物流周转量逐年提升，对两岸城市至关重要的信息流、资金流、人流、物流等，源源不断地借助嘉绍大桥这条跨江通道流入城市，对区域经济的带动效应越来越明显。嘉绍大桥通车后，2014年平均每天发生违章停车、抛洒物、撞击护栏等事故5.68起，而到2017年，平均每天的事故数量已经达到15.8起，因为通行量的逐年增加，大桥的运营管理和养护保畅任务越来越繁重。嘉绍大桥在“百年养护”的理念指导下，融合全寿命周期养护和预防性养护的关键，实现监控单元全覆盖，巡检可到达率、可延伸率逐渐增加，还搭建了“一键制”的应急处置平台等，养管的信息化程度越来越高。

六大创新让嘉绍频繁斩获国际大奖

2016年国际桥梁大会（IBC）“古斯塔夫·林德萨尔奖”、2016年国际道路联合会（IRF）“全球道路设计成就奖（GRAA）”、2017年度国际咨询工程师联合会“菲迪克（FIDIC）”特别优秀项目奖……近年来，嘉绍大桥屡获国际大奖，还成为中国首个获得GRAA大奖的项目。这归因于嘉绍大桥的不断创新。

在设计和施工环节，6个“世界第一”的突破性创新，让嘉绍大桥顺利诞生在“最不适宜建桥”的环境中。

嘉绍大桥的主航道桥采用六塔独柱双幅四索面钢箱梁斜拉结构，总长度2680米、总宽度55.6米，建成时是世界上主桥连续长度最长、桥面宽度最宽的多塔斜拉桥。

箱梁架设拼装现场

单桩独柱引桥上部结构预制节段拼装施工

嘉绍声音//////////////////

中国工程院院士、广西大学教授郑皆连

大桥建设期时期，我几乎每年都来，这次再站在桥上很受鼓舞，大桥运营状况很好。

嘉绍大桥总设计师王仁贵

只有主塔的基础施工时唯一避不开“与大自然斗”的一个重要节点，也是唯一保留了基础承台的一个地方。

中交公路规划设计院首席设计师、嘉绍大桥设计者之一林道锦

为防止主航道摆动对通航影响，嘉绍大桥创造性的设置5个主通航道，以适应河床的频繁摆动。

浙江旅游学院党委书记王昆欣

嘉绍大桥的开通，促进了旅游基础设施的改善，便于长三角地区客源的输送，加强了两岸的相互交流。有数据显示，嘉绍通车后，自驾游比例上涨了10%。

浙江嘉绍跨江大桥投资发展有限公司总经理吕为昱

那些热爱桥梁的人，每设计、建造、养护一座桥，都把他们视作自己的孩子，每一座他们参与其中的桥梁，他们都热爱。而我只有一个孩子，那就是嘉绍大桥。

为最大限度减少结构的阻水面积，水中区引桥基础取消承台，大规模采用单桩独柱结构形式，桩径3.8米，桩长100米至111米，单桩混凝土方量在1300立方米以上，这样的桥桩共有150根，在当时国内外建桥史上属于首例。

由于大桥主梁连续长度长，为解决因热胀冷缩而产生的主梁温度变形对索塔受力的不利影响，创造性地采用了在主桥跨中设置释放主梁纵向变形的刚性铰装置，为世界首创，在养护管理中尚无先例可寻。

钢结构桥梁的桥面铺装一直是世界性难题，嘉绍大桥全面采用我国自主开发的ERS结构，主航道桥钢桥面铺装总量达10万平方米。桥面在近4年的营运中总体效果良好。

嘉绍大桥北岸水中区引桥70米跨预应力混凝土连续刚构共13联66孔，双幅布置，预制梁段共计2878节，全部在预制梁场内采用短线法预制、架桥机悬拼法施工。这又是国内外首次在单桩独柱桥墩上大规模采用连续刚构、利用架桥机进行短线法预制节段拼装工艺。

嘉绍大桥的钢箱梁总量达8万吨，共374个箱梁节段。箱梁节段体大量重，在钱塘江强涌潮区域全部通过船舶运输、吊装，作业区水浅流急、潮流汹涌，船舶运输、定位、吊装难度极大，每日有效作业时间仅1小时，世界上第一次在如此复杂水文条件下进行如此大规模的钢箱梁吊装作业。

ERS钢桥面铺装技术是基于对国内钢桥面铺装破坏机理分析的基础上，提出的基于解决桥面铺装与钢板协同受力的创新型组合式铺装结构，是国内自主创新的研究成果。

嘉绍大桥总重约7600吨的风障和防撞护栏是养护维修的重点　

刚性铰是嘉绍大桥解决多塔斜拉桥索塔及基础温度荷载问题的一个关键构造，是嘉绍大桥的生命线，必须在全寿命期内对其进行健康监测。

前所未有的养护新经验

由于嘉绍大桥的结构特点，特别是采用六塔独柱双幅四索面钢箱梁斜拉桥结构、刚性铰装置、3.8米大直径深桩等创新性桥梁构件，无现成养护经验可循，给养护管理工作带来了巨大的挑战。“我们的养护管理工作都是在实践中，不断摸索完善的。”吕为昱说。

大桥所处区域的水文条件复杂和气象状况多变，时常出现半晴半雨，岸上风平浪静、江中狂风急急的情况，给养护现场作业带来不少困扰。同时，大桥每年车流量快速增长，目前，年混合车流量超过1000万辆（次），日均混合车流量在3.57万辆次，货车占比近40%，超重超载车辆屡禁不止。嘉绍大桥完成保持路况良好的常规养护任务的同时，还要保障结构安全。

百年大桥，三分靠建、七分靠养。目前，嘉绍大桥每年的路面质量指数（PQI）均在95以上，达到优秀水平，大桥总体桥梁技术状况评定达到I类。在2015年度和2016年度浙江省高速公路路况检测中，嘉绍大桥连续两年名列前茅。

吕为昱率领的嘉绍大桥养护大军确立了预防为主、防治结合的养护原则。率先编制了《嘉绍大桥中长期养护规划》，实施大桥阶段性养护目标和工作任务，也就是根据上年度大桥定期检测报告，制定详细的年度养护工作计划，并严格组织实施。同时，还建立了“嘉绍大桥桥梁养护工程师工作制度”，组建由桥梁养护综合技术、桥梁日常养护分管领导、专职桥梁养护工程师及专业技术人员13人组成的大桥养护技术团队，为养护工作提供技术支持。在迎接“十二五国检”期间，团队狠抓养护标准化建设，按国检标准规范整理养护内业资料，并针对嘉绍大桥的结构特点，将全桥分为23联，分别建立专项档案资料，每季度对全桥进行一次经常性检查，检查刚性铰、桥面铺装、伸缩缝等重点部位。

浙江嘉绍跨江大桥投资发展有限公司根据大桥中长期养护规划和每年的养护计划，足额安排养护资金。截至2017年，大桥通车以来总计投入养护资金约6000万元。

据公司统计，嘉绍大桥平均每年共实施日常巡查保洁、小修保养、路产修复、专项检查，每年巡查、专项检查330余次。每年10月还是“桥面养护主题月”，养护钢桥面和混凝土缺陷桥面铺装层，单层修复超过1.0厘米的车辙，双层修复超过1.5厘米的车辙。

除了月度专项整治，公司还发起年度专项整治活动。比如，通车后一年，嘉绍大桥的养护大军发起了“不容忍结构有任何缺陷，不容忍梁内有任何垃圾”的“两个零容忍”活动，共实地检查清理混凝土箱梁和钢箱梁约22.5万平方米；2015年，公司对大桥的所有构造进行了一次彻底摸排，耗时半年，参与检查人员1000余人次。

嘉绍大桥获得2017年度“菲迪克”大奖的缘由是“体现了创新、高质量和杰出的专业水平，贯彻了透明和廉洁原则和具有可持续性，尊重环境”。

嘉绍大桥是刚性的，但是设计、建设、养护它的人却饱含柔情。

大数据养护和科研创新性养护双管齐下

2015年，浙江嘉绍跨江大桥投资发展有限公司投入2200万元建设了大桥结构安全监测巡检管理系统，设置于大桥主航道桥和北副航道桥及高墩区中引桥，为大桥配备专门的“私人医生”。利用该系统，在百年的服役期内可及时“感知大桥”，24小时不间断实时获取环境温湿度、应变温度补偿、构件截面温度、主梁，索塔，X型托结构应变、主梁变形、索塔空间变位、斜拉索索力、动力特性、地震动、整体位移、支座行程、刚性铰支座工作状况、混凝土耐久性腐蚀进程监测、混凝土桥墩基础冲刷16项数据。

嘉绍大桥2018年车流量统计表（数据来源：浙江省中心数据）

浙江嘉绍跨江大桥投资发展有限公司在接下来，将进一步提升养护管理的精细化水平，建立积极、规范的桥梁养护考核机制，全面推进日常养护的精细化，保持良好的路容路貌和大桥设施完好。

嘉绍大桥钢围堰的养护重点是监测海洋气候的耐腐蚀程度

嘉绍大桥结构安全检测系统是利用传感测试技术、计算机信息技术、桥梁计算分析技术、风险管理技术、互联网技术等最新技术研发构建的符合大桥运营环境和结构特殊性的“桥梁感知系统”。

通过大数据分析，有效获取桥梁环境荷载、交通荷载以及结构响应、外观损伤等信息，全面掌握大桥重点和关键结构的运行情况，定期综合评估大桥，合理配置大桥养护维修资源，使运营期桥梁实时处于可知、可控状态，最终实现延长桥梁使用寿命。比如2015年3月28日，因大雾实施主线分流过程中，由于大量车辆停留在单侧桥上，系统数据反映出引桥主梁挠度接近设计值。事后，根据系统数据分析，工作人员及时优化了主线分流预案，保障了大桥结构安全。

嘉绍大桥除了设计环节的六大世界突破性创新，在养护管理中也在不断创新。比如，超前谋划，编制了《不中断交通更换斜拉索应急预案》，既开创国内高速公路行业特大桥不中断交通更换损伤斜拉索预案的先河，也为斜拉索在使用寿命到期进行全桥斜拉索更换奠定了坚实技术基础。

为减缓疲劳造成的结构破坏，公司委托法尔胜集团开展钢箱梁焊缝检测，共计检测焊缝140万余米，并建立起一套焊缝初始大数据档案，为百年大桥养护提供基础数据。

公司在科研创新方面也在坚持作为，着手开展钢桥面超韧性混凝土铺装研究，并准备申报省厅科研项目。目前已完成的《双幅四索面多塔斜拉桥钢箱梁制造总拼技术研究》《钢箱梁温湿度环境监测与控制系统研发》被评定为浙江省科学技术成果，《刚性铰专用支座》被列入浙江省交通运输科技成果推广目录。

组图：嘉绍大桥目前正在开展“数字大桥”数据库的建档研究，整合大桥结构健康监测数据、钢箱梁焊缝检测数据、沉降位移监测数据、河床动态变化监测数据，建立大桥营运技术状态模型等，进一步提升养护的信息化、科技化程度。

“菲迪克（FIDIC）”这样评价嘉绍大桥

嘉绍大桥是目前世界最大的多塔斜拉桥，建设在举世闻名的钱塘江起潮处，大桥设计独具匠心，创新采用了多项技术，如在国际上首创多塔斜拉桥“双排支座+刚性铰”（DSH）结构体系，在国际上首次研究提出了3.8米大直径单桩独柱70米跨径连续刚构桥新型结构。刚性铰技术、单桩独柱结构技术等还降低了超强涌潮环境下的施工风险，比传统技术节约工程造价约8.5 亿元。

嘉绍大桥在建设全过程中，始终坚持可持续发展原则，寻求与环境的和谐统一。为了减少桥梁结构对自然水文条件的影响，有力保证嘉绍大桥总体施工进度，避免大桥施工延期，桥梁结构下部结构阻水率被严格控制在5%以内，满足了对钱江涌潮自然奇观的保护及深槽宽幅摆动条件下的通航要求。水中区引桥采用单桩独柱结构，保留钢护筒减少强涌潮对墩柱的冲蚀，降低船舶撞击非通航孔的安全风险。