中国桥梁网行业交流邵新鹏.docx
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中国桥梁网行业交流邵新鹏
青岛海湾大桥施工与设计关键技术
嘉宾简介：
邵新鹏先后主持了京福高速公路济南黄河大桥、利津黄河公路大桥、青岛海湾大桥等多座大型桥梁工程的设计工作，同时还主持了青岛海湾大桥、济南黄河二桥的建设技术管理工作。
获得国家及省优秀工程设计奖多项，获全国优秀工程总承包项目银奖1项，获省部级科技进步一等奖1项，获发明专利2项、实用新型专利多项，获山东省企业管理现代化创新及优秀应用成果奖多项。
主持人：
中国桥梁网各位网友大家好，欢迎您关注中国桥梁网的《行业交流》栏目，我是本期主持人宫玉玲。
今天我们有幸邀请到青岛海湾大桥建设指挥部总工程师邵新鹏先生，主要是想请他就青岛海湾大桥这个宏伟工程与网友进行现场交流。
现在我们欢迎邵老师来到我们直播间，首先请邵老师给广大网友打声招呼。
邵新鹏：
各位网友大家下午好，非常感谢大家对青岛海湾大桥的关注与支持。
主持人：
现在我们请邵老师为我们介绍一下青岛海湾大桥的总体情况。
邵新鹏：
青岛海湾大桥在胶州湾北部，是青岛规划中的“一路、一桥、一隧”中的一桥，本工程建成后将对胶东半岛城市的发展起到重大推动作用。
青岛海湾大桥的起点位于青岛滨海公路，桥宽为双向八车道，一期工程全长28.88千米，行车速度是80千米/小时，设计基准期是100年，国家批复的投资是95.3亿。
青岛海湾大桥所处的海域环境比较好，海洋生态链比较完整，水不算深，流速也不大，地质条件整体来说比较好；但大桥受通航净空和航空限高的双重控制。
青岛海湾大桥是经过青岛市政府批准的、面向国内外公开招标的项目，2006年9月山东高速凭借良好的信誉、雄厚的资金和技术实力，加上丰富的管理经验一举中标，获得青岛海湾大桥25年特许经营权，特许经营期内，大桥与胶州湾高速公路捆绑经营。
面对这样一个大型的桥梁集群工程，第一部分我想介绍一下大桥的总体设计。
设计之前必须先考虑施工方案，本桥是几种桥形组合而成的桥梁集群工程，所以我们首先参考借鉴了国内外跨海大桥成功的建桥经验、技术、结构、先进材料等，在此基础上结合青岛海湾大桥的环境特点，坚持安全、实用、经济、耐久的原则进行创新。
以自力更生、立足国内为主要方针，来做整体设计方案。
对于青岛海湾大桥，它的整个设计方案我想主要从以下几个方面来谈。
首先要考虑到满足建设条件要求和标准要求。
同时也充分地考虑到大桥的总体布局，非通航孔桥约占工程投资的80%。
在选择非通航孔桥的时候我们以安全、经济、可靠的方案为主，然后在合理布局之间寻求平衡。
其次，在保证安全、可靠的前提下适当考虑它的景观和独特性。
特色要鲜明，要有现代气息，要反映这个大桥的人文景观。
第三，要充分考虑到大桥的使用寿命，所以要考虑海域冰冻的影响。
第四，要充分了解国内现有的施工机具、大型吊装设备，以及国内施工单位的施工水平。
了解这些便于利用各方面的资源，降低施工风险。
在施工方面还要考虑的，是沿岸码头、场地布局。
另外，要充分考虑景观与环保的要求，因为青岛是一个旅游城市，早期青岛的标志性建筑是栈桥，大家也去过。
现在青岛海湾大桥建成以后可能也成为标志性的建筑之一。
所以它的景观要求要考虑。
另外还有环保要求，这个海域的海洋生态链比较完整，所以在施工运营期必须考虑环保的完整要求。
还有一点，要考虑下一步的建设，这个牵扯到施工方案对海域的污染。
第二部分我想把大桥设计方案介绍一下，在设计过程中综合考虑建设条件、施工条件、景观效果和经济性等因素，对三座通航孔桥的桥型进行了多个方案的比选，主要桥型有混凝土连续刚构桥、稀索及密索斜拉桥、中承式及下承式拱桥，以及自锚式悬索桥。
在单独比选各航道桥桥型的同时，三座航道桥结构形式上也应协调统一。
经过多次专家评审会的咨询审查，最终确定青岛海湾大桥通航孔桥一致采用成熟的缆索结构体系桥梁，同时也突出结构形式的独创性。
李村河互通立交主要为解决大桥与胶州湾高速之间的交通转换，结合四流中路互通立交，根据转向交通流主方向及地形、地物等因素采用带定向匝道的部分苜蓿叶互通式立交。
沧口航道桥采用主跨260米稀索钢斜拉桥，塔、梁、索均为直线条，以简洁轻盈的造型为原则，简洁中突出动感、快速和挺拔，极具现代气息，采用平行稀索结构，行车视野开阔，索塔呈变截面八边形，施工速度快，造价低，国内外尚无同等类型桥梁结构。
红岛互通立交位于海中，与红岛连接线相接，建成后将进一步带动和促进红岛的经济建设和土地的开发利用，使青岛规划的道路网直接向红岛辐射。
考虑与主线桥梁在景观上相辅相映、融为一体，采用Y型互通式立交型式，具有大鹏展翅之势，是国内首座海中互通立交桥。
红岛航道桥采用主跨120米独塔斜拉桥，为了在总体方案上与沧口航道桥协调一致，按照简洁轻盈的原则，采用相似的结构形势，使二者遥相呼应，整体结构既显得挺拔轻灵，又给人一种对称美、均衡美。
独塔斜拉桥造型独特，富有现代感，国内外尚无同等类型桥梁结构。
大沽河航道桥采用主跨260米空间缆索体系单索面自锚式悬索桥，采用钢箱梁、混凝土塔柱，自锚结构取消了锚碇等大型基础结构，减少了对海洋环境的影响，并且与美丽的胶州湾海景融为一体，本桥气势宏伟，主塔巍然而立，美观大气，造型独特，国内外尚无同等类型桥型结构。
独塔自锚式悬索桥结构新颖，锚固方式优越，采用空间缆形，其结构体系和总体造型特色鲜明；稀索斜拉桥结构简洁明快，塔上斜拉索锚固方式采用耳板式，构造新颖，为国内外首创。
针对青岛海湾大桥工程的服役环境和耐久性要求，结合科研成果对耐久性技术措施进行比选，提出以耐腐蚀混凝土作为保证混凝土结构耐久性的根本措施，透水模板布技术（全桥严酷区）为耐腐蚀混凝土的改善措施，表面涂装（全桥严酷区）、混凝土套箱和阴极防护（通航孔桥严酷区）为混凝土结构耐久性辅助措施。
一体化设计结构健康监测系统与巡检养护管理系统，以指导结构的运营管理，最大限度地保证大桥安全运营，延长大桥使用寿命。
钢结构采用金属热喷涂技术和防腐涂装技术。
充分利用钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所的长期挂片试验结果及对胶州湾海域气候特点和不同钢材腐蚀规律的深入研究，结合青岛海湾大桥钢结构用钢的材质分析，确定对钢结构采用热喷涂锌铝的综合防腐技术；钢箱梁内部空间采用除湿系统，使空气相对湿度稳定在45%～50%范围内，大大提高了钢结构的耐久性。
大桥施工方面的一些介绍。
（1）青岛海湾大桥共有钻孔灌注桩5127棵，数量是国内外桥梁之最。
根据大桥特有的地质条件（主要为强、弱风化泥质砂岩、角砾岩），与徐工集团合作有针对性地开发改进了旋挖钻机，最大直径达2.5m，且施工了2.5m，2.2m，2.0m，1.8m，1.5m直径的孔，最大孔深达80.7米，直径和钻孔深度是国内之最；钻进速度快，是普通循环钻机的3～6倍，利于环保。
（2）目前国内外海上承台施工主要以钢板桩或钢套箱创造无水施工环境为主，施工周期长，成本高，海上作业难度大，封水效果差，承台防腐处理困难。
为提高承台使用寿命，加快施工进度，提高承台外观质量，降低海上施工的风险，降低资源消耗，减少施工对海洋环境的污染，本项目研发了混凝土套箱技术。
混凝土套箱工艺采用充气胶囊止水不需再进行传统的封底施工。
采用弹性应力吸收层系统，有效解决了混凝土套箱裂缝难题，填补了该项技术国际空白，本技术已获得了两项专利。
由于桥区特殊的水文地质条件，本桥承台施工采用方案有钢板桩、无底钢套箱、混凝土套箱等。
（3）耐腐蚀混凝土的施工控制及防腐涂装施工，根据现场施工条件差异，主要包括材料波动、浇筑工艺、结构物尺寸、养护方式、气候变化等对混凝土长期耐久性的影响，提出不同施工条件下，保障混凝土耐久性的技术措施，并确定混凝土施工过程中关键参数的控制范围。
针对结构耐久性方案选定的防腐涂层体系进行小区试验，确定满足要求的防腐材料及配套施工工艺，在国内外首次实现了海洋环境中的水下结构干法防腐施工。
（4）半径为350米，跨径60米的弯箱梁滑移模架的设计和施工工艺均是国内首次采用。
（5）60米预制箱梁吊装高度达57米，为国内外类似预制箱梁安装的最大高度。
（6）大节段吊装：
钢箱梁采用临时墩大块段吊装方案，吊装设备采用“奋进”号浮吊，吊装钢梁最大尺寸：
长72米，宽18.5米，最大重量1100吨。
主要解决问题：
大节段钢箱梁制造与运输关键技术研究；
大节段钢箱梁海上吊装及定位调整关键技术研究；
大节段钢箱梁吊装法施工自锚式悬索桥线形与内力控制关键技术研究；
（7）开发了斜拉桥索塔新型锚固体系，并进行了足尺模型试验。
青岛海湾大桥造型比较独特，美观大气，它既符合青岛的传统建筑风格，又具有现代气息，也必将成为青岛市的又一个人文景观工程，也为世界桥梁史增添新的一页。
主持人：
非常感谢邵老师的精彩介绍。
问一个网友比较关心的问题，青岛海湾大桥的特点和创新点表现在哪些方面？
邵新鹏：
第一，耐久性设计、施工方面。
第二，我们在一些小的问题上做了一些创新，整个涂装涂层实施方案。
第三，混凝土套箱的研发与应用。
第四，管理上，作为海湾大桥建设的一个部分，从资金控制、进度控制以及办公自动化方面做得都不错，且已获得“华夏建设科学技术奖”一等奖。
第五，稀索斜拉桥索塔的耳板锚固方式具有独创性。
第六，大节段吊装以及350米半径、60米宽的施工和设计方面。
这些方面既得到专家的认可，又从经济、安全等各方面进行考虑，青岛市领导对此也是非常认同的。
主持人：
非常感谢邵老师的精彩解答，我们的网友已经迫不及待了，下面我们请邵老师回答一些网友的提问。
其中有一位网友说，“邵老师，我是一名桥梁设计者，请问什么是4D管理施工，在海上我见过很多桥墩做成的高桩承台，青岛海湾大桥做成了低桩承台，高、低桩承台分别解决什么问题？
我们在设计中怎么考虑在什么时候用什么样的桩基承台？
”
邵新鹏：
4D最早用在建设行业，我们在海湾大桥首次把4D应用到桥梁建设管理，4D技术和4D管理理念首创了大桥建设工程项目信息管理系统，实现了项目招投标、合同、投资、进度、质量、安全、材料的集成化和可视化管理。
4D就是三维空间和时间结合起来，实际上4D管理是我们海湾大桥的项目信息管理中的一部分。
去年获得了“华夏建设科学技术奖”一等奖。
我就举一个最简单的例子，这座桥是连接青岛、黄岛、红岛三岛的，每天各个施工单位把自己的目标放在网上，就可以在网上办公，这就是管理系统，也是4D其中的一部分。
我现在可以网上办公，施工进度我随时可以查询。
另外很多技术可以上网直接指导，可以解决很多问题。
所以这个管理系统的作用是很大的，具有很好的经济效益。
关于高桩承台这个问题，过去之所以分高桩、低桩承台，是因为计算手段比较落后，计算机没有大量普及；严格意义来说不存在高桩、低桩承台。
青岛海湾大桥整个承台标高较低，低潮时看不到承台底，施工的难度相对较大，成本高。
若抬高承台标高，景观不好，我们也调研了国内外跨海桥，根据青岛的特殊环境，为保证美观的要求。
青岛海湾大桥采用承台顶标高为+0.3m。
主持人：
另外一个网友说青岛海湾大桥作为北方冰冻海域第一座跨海大桥，从耐久性方面考虑，该桥特别需要注意哪些问题，是怎么解决的？
邵新鹏：
在耐久性设计上已经做了介绍，就是一个根本措施、一个改善措施、一个辅助措施，展开讲有很多。
根本措施就是耐腐蚀混凝土，改善措施就是改善保护层的混凝土质量，这是一个创新，它有叠加的综合作用。
实际上综合耐久性作用是比较复杂的问题。
主持人：
另外一个网友的问题是说海湾大桥采用了稀索斜拉桥，该种类型桥梁在国内相对较少，稀索体存在索梁锚固区应力过于集中的现象，请问设计上如何避免该问题？
邵新鹏：
实际上我前面也介绍了，我们对桥型的设计方案都做了比较，稀索斜拉桥也是根据桥位区域的特点，考虑整体协调一致，经计算分析和专家多次评审论证而确定的，也得到了青岛市各方面的认可。
另外本桥索力并不大，最大成桥索力540吨，可能有些网友对我们青岛海湾大桥还不是很熟悉。
主持人：
还有一个网友对海湾大桥施工过程中的旋挖钻施工技术方案比较感兴趣，他想请邵老师具体讲解一下此技术。
邵新鹏：
要说旋挖钻技术应该先从青岛海湾大桥的具体情况来说，旋挖钻在非海上工程上用过。
旋挖钻适用于粘性土、沙性土还有不同风化程度的岩石，它的特点是自动化程度高，整体稳定性好。
但是要求地层岩性、地层土条件比较适合它。
第二对钻孔平台的要求比较高。
青岛海湾大桥整个岩石的硬度不是太大，比较适合。
这种情况下，我们在国内外做了一个调研，联合了设计、监理、施工、厂家等单位，做了攻关科研并进行了试钻，通过试钻改进了相关问题。
另外施工速度比较快，比其他的至少快三倍，甚至达到10多倍。
旋挖钻有两种钻头，螺旋钻头与桶式钻头，一般可以用桶式钻头钻孔，遇到比较坚硬的情况可以用螺旋钻头。
关于功效方面给大家说一下，成孔效率非常高，一般是3～6倍，多的达到10倍以上。
旋挖钻在海上桩基的施工运用，加快了施工效率，提高了成孔质量，节约成本，提高钻孔施工的灵活性，提高钻孔施工的安全环保性，降低成孔沉渣厚度，社会和经济效益显著。
我们把这两种钻头进行了组合，适用性更强。
主持人：
这项技术也是根据海湾大桥的主要特点去探索的使用方法？
邵新鹏：
主要是在施工中遇到一些难点，我们考虑能不能把旋挖钻用到海洋平台，首先我们必须了解各种钻机的性能。
应该说在将来海洋施工中的问题又得到了一个大的提高。
因为海上施工不同于陆上作业，施工场地不足，工作空间狭小，使用回旋钻机，需要很大的平台空间，经济性相对降低，旋挖钻占用空间小，可以在完成同等作业量时，减少对海上钻孔平台面积的占用。
从安全环保的方面来看，整机采用全液压传动、调平和行走移位均借助液压系统，不仅过载保护性好，运转平稳，安全可靠，另外钻机还设置了主、副卷场机的高度限位与动臂幅度限位以及驾驶室内液压控制开关等安全保护装置，保证了施工的安全。
钻机工作中整个钻孔过程使用静态泥浆，泥浆用量少，且可以周转利用，钻渣通过提升旋挖斗在和泥浆分离后运走，减少了对海洋的污染。
旋挖钻机作为一种新型的钻孔设备，它具有功率大、钻孔速度快、自动化程度高、移动灵活方便，定位准确，节约劳动力、生产安全、工作方便、环保性能好、噪声小，工作效率高、节约时间、降低施工成本等特点。
主持人：
另外一位网友说海湾大桥在施工中温度非常低，请问低温环境下桥梁承台及索塔施工从技术上如何避免温度裂缝问题？
邵新鹏：
这个确实是一个现实问题，实际上没什么好的解决办法，所以我们采取的方法是避让，科学合理安排施工计划。
桩基施工受温度的影响小，可安排冬季施工，其他结构部位，因为海上相应的保护措施很难实现，在施工过程当中达不到规范要求的条件，我们就不施工。
青岛地区大概每年冬季有近两个月的时间不能施工。
主持人：
还有一位网友说海岸大桥也是处于冰冻海域，目前我们的桥梁规范说冰荷载设计值偏保守，在设计值上有没有特殊的考虑？
邵新鹏：
原来我也不相信胶洲湾会有冰冻，我们去年就遇到过大面积的冰冻，本桥设计阶段专门做了冰冻分析，就是冰荷载的取值。
我国规范冰荷载的设计值主要是针对河流的，所以我们参考欧洲、美国、日本的相关冰荷载规范，请水港、水利方面的专家共同研究，最后决定采用日本规范的冰荷载计算方法。
主持人：
还有网友说青岛海湾大桥通车之后节约的时间有限，且因为天气原因关闭的天数也多，设计或者施工中怎么理解这些问题？
邵新鹏：
这个问题是网友对大桥的情况了解不多，我从以下几个方面理解这个问题。
第一，为什么建这座大桥？
因为青岛的城市发展的需要，这座大桥的建成应该说扩大了青岛城市的主骨架。
根据青岛市规划，青岛到黄岛需有20多个车道，它是其中一部分，目前胶州湾高速公路交通量早已饱和。
本桥主要是解决青岛港集装箱的疏运，因为它是北方的一个港口中心。
所以说大桥的建设首先是交通的需要，也是为了社会经济的发展需要。
第二，建这座大桥缩短了青岛到黄岛的距离30多千米。
关于天气原因我们也有考虑，针对青岛天气雾多的特点，我们在建桥初期对大桥的运营环境做了评估，比如突发事件，包括蓄意破坏、突然停车；天气状况，包括雨天、冰冻、雪等。
将来会根据测试情况提出限速或者采取其他措施，比如采用的护栏灯及护栏防雾灯具有很好的导航作用，基本上能保证雾天的行车安全，这些科研成果可以通过立法来实现。
关于大风的行车安全，我们在桥上设风障，保证大风（8级风）的时候在桥上也能行驶。
主持人：
有网友问，您好，我想问一下青岛海湾大桥在架设箱梁的时候桥梁的弯曲段是怎么考虑的？
邵新鹏：
就是350米半径、60米跨径，施工程序、施工方案是我们关心的一个问题，我们对弯箱梁做了专门的设计。
这个网友提出的问题也很好，但是解答这个问题就很复杂。
首先我们进行了专题研究，做了一个专门的移动模架设计，弯箱梁移动模架的难点是在行走上，就是在行走的时候要不断地调整。
另外施工的时候，就是要总结一套可行的施工操作步骤。
现在我们已经做完了弯箱梁施工，如果有兴趣可以到实地看一下。
主持人：
看下一位网友的问题，他说在海湾大桥的抗风和抗震有什么特别的措施，能不能详细解答一下？
邵新鹏：
抗风抗震是大型桥梁必须要解决的问题，我们委托同济大学、西南交通大学、湖南大学做了本桥的抗风研究和风洞实验。
关于抗震国家有规定，首先是对桥位场区进行地震安全评价，委托国家相关地震研究部门进行专门桥区地震研究，对桥区的地震等级做一个评估。
根据评估结论我们再进行验算。
主持人：
还有一个网友说，邵老师，请问海湾大桥施工在预防潮汐和冬季施工中有哪些技术？
邵新鹏：
冬季施工这个已经回答完了。
潮汐没有什么大的问题，潮汐是不可更改的，每天的潮汐是固定的。
那么我们采取的做法就是和气象部门联系，每天都预报，每天预报潮汐时间。
因为潮汐改变不了，只能了解清楚再根据它做相应的调整。
主持人：
再回答最后一个网友的问题，这个网友说青岛海湾大桥设计寿命是100年，请问此数据是如何去考证的？
邵新鹏：
应该说这是一个比较难回答的问题，目前国内设计规范说的是设计基准期，也没说设计寿命。
为了达到大桥100年的寿命，大桥建设期间须采取一定措施，耐久性措施在前面已经说了。
还有一个具体措施，就是做好大桥的养护管理，并与耐久性措施和实测数值相结合，制定科学合理的养护措施。
实际上我们已做了必要的在线监测，需要时间检验，这要经过实测才能确定，现在不好回答，但大桥100年的寿命是可以保证的，而且有切实可行的措施。
主持人：
非常感谢邵老师的精采解答，也非常感谢各位网友的积极参与，因为时间关系我们本期的节目就到此结束了。
时间有限，很多网友的问题没有得到解答，请网友们继续关注中国桥梁网的首页公告，提前发布您的提问，以提高问题被选中的机率。
另外，在节目当天，赶在广大网友提问的高峰期之前提问，也是一个不错的选择。
同时，希望大家尽量把问题发到直播页面里，这样方便编辑和主持人查看。
下期我们邀请的是湖南矮寨大桥的指挥长陈明宪，详细信息我们将在网站进行公布，请大家及时关注。
我们下期节目再见。
谢谢大家，也再次感谢邵老师。
精彩观点
青岛海湾大桥设计方案的几点考虑表现在：
首先，要考虑到满足建设条件要求和标准要求。
同时也要充分地考虑到大桥的总体布局，非通航孔桥约占工程投资的80%。
其次，要考虑它的特色。
特色要鲜明，要有现代气息，要反映这个大桥的人文景观，在保证安全、可靠的前提下适当考虑它的景观和独特性。
第三，要充分考虑到大桥是100年的使用寿命，所以它的设计，尤其在海域冰冻方面，耐久性方面也要考虑。
第四，还要充分了解国内现在的施工机具，大型设备吊装重量够不够，以及国内施工单位的施工水平达到了什么程度。
了解这些可以充分利用各方面的资源，减少施工风险。
最后，还有环保要求，这个海域，海洋生态链比较完整。
所以在施工运营期从它的设计方案上必须考虑环保的完整要求。
对于大桥的下一步建设涉及施工、设计方案对海水的污染情况。
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