世界最長(zhǎng)的跨海大橋——杭州灣跨海大橋?qū)⒂诮衲?月1日正式通車。這座全長(zhǎng)36公里的大橋是一座由我國(guó)自行設(shè)計(jì)、自行管理、自行建造、自行投資的特大型交通設(shè)施。根據(jù)社會(huì)節(jié)能減排發(fā)展的總體要求，大型工程的設(shè)計(jì)使用年限越來越長(zhǎng)，大橋的壽命也從50年提高到100年以上。
由于杭州灣跨海大橋地處強(qiáng)腐蝕海洋環(huán)境，要保證大橋具有如此長(zhǎng)的壽命，就必須解決大橋所用材料的腐蝕防護(hù)問題?！犊茖W(xué)時(shí)報(bào)》記者獲悉，為解決工程領(lǐng)域這一頗具挑戰(zhàn)性的難題，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所重腐蝕防護(hù)技術(shù)及工程化創(chuàng)新項(xiàng)目組依據(jù)已有的重腐蝕防護(hù)涂層研究的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提出了海上工程以高性能涂層防護(hù)為主、犧牲陽極陰極保護(hù)為輔的聯(lián)合防護(hù)的新理念，以及合理的實(shí)施方案。同時(shí)，他們還自行設(shè)計(jì)并制造了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的涂裝設(shè)備，組建了一支能啃硬骨頭的科研隊(duì)伍，走出了一條自主創(chuàng)新之路。近4年的實(shí)踐表明，他們所提出的防護(hù)方案滿足了大橋耐久性的要求，成為海上百年工程強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
最長(zhǎng)的跨海大橋
杭州灣位于我國(guó)改革開放最具活力、經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的長(zhǎng)江三角洲地區(qū)。上海作為全國(guó)最大的經(jīng)濟(jì)中心城市，是中國(guó)走向國(guó)際化的重要平臺(tái)。在新世紀(jì)新階段，寧波要建設(shè)現(xiàn)代化的國(guó)際港口城市，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的大發(fā)展、大跨越，就必須接軌大上海，融入長(zhǎng)三角，走向國(guó)際化。
中國(guó)科學(xué)院金屬研究所重腐蝕防護(hù)技術(shù)及工程化項(xiàng)目組負(fù)責(zé)人李京研究員對(duì)《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者介紹說，杭州灣跨海大橋是國(guó)道主干線一同三線跨越杭州灣的便捷通道。大橋北起嘉興市海鹽鄭家埭，跨越寬闊的杭州灣海域后止于寧波市慈溪水路灣，全長(zhǎng)36公里，超過了美國(guó)切薩皮克海灣橋和巴林道堤橋等世界名橋，而成為目前世界上已建成或在建中的最長(zhǎng)的跨海大橋。它的建成，將會(huì)直接帶動(dòng)寧波、嘉興的經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)周邊地區(qū)杭州、紹興、臺(tái)州、舟山、溫州等地的發(fā)展，并對(duì)浙江省，乃至長(zhǎng)江三角洲南翼地區(qū)的整體進(jìn)步產(chǎn)生積極影響。同時(shí)，該大橋作為我國(guó)沿海大通道中的第一座跨海大橋，突破了杭州灣的瓶頸，縮短寧波至上海間的陸路距離 120余公里，使浙江省可在更大范圍、更高層次、以更優(yōu)越的區(qū)位地理優(yōu)勢(shì)，融入國(guó)際大都市經(jīng)濟(jì)圈。
每天3小時(shí)的施工時(shí)間
杭州灣跨海大橋按雙向六車道高速公路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)速100公里/小時(shí)，設(shè)計(jì)使用年限100年，大橋建設(shè)投資額接近140億元。大橋設(shè)南北兩個(gè)航道，其中北航道橋?yàn)橹骺?48米的鉆石型雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，通航標(biāo)準(zhǔn)35000噸；南航道橋?yàn)橹骺?18米的A型單塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，通航標(biāo)準(zhǔn)3000噸。除南北航道橋外，其余引橋均采用30～80米不等的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，大橋支撐采用大直徑超長(zhǎng)鋼管樁。
據(jù)初步核定，大橋共需要鋼材76.9萬噸，水泥129.1萬噸，石油瀝青1.16萬噸，木材1.91萬立方米，混凝土240萬立方米，各類樁基7000余根，為國(guó)內(nèi)特大型橋梁之最。南灘涂50米×16米箱梁采用整孔預(yù)制、大型平板車梁上運(yùn)梁的工藝，開創(chuàng)了國(guó)內(nèi)外重型梁運(yùn)架的新紀(jì)錄。
水中區(qū)引橋70米×16米箱梁采用整體制、運(yùn)、架一體化方案，單片梁重達(dá)2180噸，為國(guó)內(nèi)第一。水中區(qū)引橋打入鋼管樁直徑1.5米~1.6米,樁長(zhǎng)約80米,總數(shù)超過5000根，其鋼管樁工程規(guī)模為全國(guó)建橋史上第一。
李京介紹說，杭州灣是世界上潮水最大的三個(gè)海灣之一。杭州灣的氣象、水文、地質(zhì)環(huán)境是世界上最復(fù)雜的。在這里，臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)、雷暴及突發(fā)性小范圍災(zāi)害天氣時(shí)有發(fā)生，由于風(fēng)、浪、流、潮和霧的影響，全年施工作業(yè)天數(shù)不足200天。作業(yè)環(huán)境險(xiǎn)惡、氣候復(fù)雜，特別是水下潛水施工作業(yè)時(shí)，水下能見度幾乎為零，又受潮差、水流速的限制。而且，該海域潮差大，水流急，海水最大流速在5米/秒以上，其所處的腐蝕環(huán)境嚴(yán)酷、運(yùn)行條件復(fù)雜多變，施工條件很惡劣。由于潮水起落，潮流流速很快，有混亂的流速、流向，因此只能利用低平潮承臺(tái)鋼樁露出且水流速度較小時(shí)進(jìn)行施工作業(yè)，每天有效施工時(shí)間僅為3小時(shí)左右。
據(jù)悉，盡管工程難度很大，但杭州灣跨海大橋工程的建設(shè)者們還是已獲得250多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新成果，形成了9大系列自主核心技術(shù)，創(chuàng)造了多項(xiàng)世界第一的成果，比原計(jì)劃提前8個(gè)月實(shí)現(xiàn)了通車。
大聯(lián)合作業(yè)
杭州灣跨海大橋鋼管樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)龐大，橫跨杭州灣南北，環(huán)境苛刻，地形復(fù)雜，支撐大橋的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)系用直徑1.5米～1.6米、長(zhǎng)度達(dá)88米的整體鋼管樁組成，單件鋼管樁重量就在70噸以上，而在杭州灣復(fù)雜的海洋環(huán)境條件下卻無法采用已有技術(shù)，因此鋼管樁耐久性的腐蝕防護(hù)問題就成為大橋項(xiàng)目的瓶頸難題。
李京告訴記者，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所重腐蝕防護(hù)技術(shù)及工程化項(xiàng)目組了解到該情況后，積極與杭州灣跨海大橋工程指揮部和設(shè)計(jì)單位聯(lián)系溝通，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際考察和可行性研究試驗(yàn)，在“SEBF/SLF重腐蝕防護(hù)技術(shù)”基礎(chǔ)上，結(jié)合鋼管樁在海洋環(huán)境中處于三個(gè)不同的位置(即泥下區(qū)、海水區(qū)和潮差浪濺區(qū))，研究出符合在這三個(gè)不同區(qū)域?qū)︿摴軜缎纬刹煌g環(huán)境的腐蝕防護(hù)要求的三種不同防護(hù)性能的新涂料，同時(shí)設(shè)計(jì)出符合海上不同區(qū)域防護(hù)要求的復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)，并研制出一次涂裝成功的復(fù)合涂層大直徑的涂裝生產(chǎn)線。與此同時(shí)，為把實(shí)施高性能涂層作為鋼管樁的主要防護(hù)手段的理念變成現(xiàn)實(shí)，他們又結(jié)合涂層高絕緣性能與鋼管樁承臺(tái)布局的特點(diǎn)，針對(duì)整個(gè)承臺(tái)進(jìn)行陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)，研究出由上下表面為弧形的陽極塊組合形式的鐲型環(huán)狀犧牲陽極組和水下安裝水上焊接安裝方式的陰極保護(hù)方法。該方案不僅提高了鋼管樁腐蝕防護(hù)的耐久性和可靠性，而且具有減小安裝時(shí)對(duì)涂層的破壞、安裝便捷、降低總體防護(hù)費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)。通過聯(lián)合防護(hù)方法的具體實(shí)施和最終檢測(cè)，該項(xiàng)目達(dá)到了杭州灣跨海大橋鋼管樁腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)的總體要求，實(shí)現(xiàn)了杭州灣跨海大橋業(yè)主的愿望，順利通過了工程驗(yàn)收。
李京告訴《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者，這項(xiàng)工程的圓滿完成是大聯(lián)合作業(yè)的成功體現(xiàn)。沈陽中科腐蝕控制工程技術(shù)中心是整個(gè)工程的主辦單位。它們聯(lián)合國(guó)內(nèi)四家專業(yè)工程單位——中油遼河工程有限公司、寧波科鑫腐蝕控制工程有限公司、深圳市德威勝潛水工程有限公司和哈爾濱市天寶焊接技術(shù)研究所組成了沈陽中科聯(lián)合體。該聯(lián)合體作為總承包，既是施工單位，又是設(shè)計(jì)單位，擔(dān)當(dāng)著雙重身份并肩負(fù)著雙重任務(wù)。在聯(lián)合體單位的共同努力下，它們積極采用新技術(shù)、新材料、新工藝精心設(shè)計(jì)施工方案，合理安排施工，通過規(guī)范的施工管理，使杭州灣跨海大橋鋼管樁陰極保護(hù)系統(tǒng)，在保證質(zhì)量、保證安全的基礎(chǔ)上按期圓滿完成了施工任務(wù)。
李京表示：“中科院金屬所在金屬腐蝕防護(hù)領(lǐng)域具有的強(qiáng)大技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是贏得杭州灣跨海大橋工程青睞的重要因素。通過全面參與杭州灣跨海大橋工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與施工，中科院研究所的科技優(yōu)勢(shì)得到了充分的發(fā)揮，為科研院所的發(fā)展開拓了一條新途徑，同時(shí)也培養(yǎng)了一批既懂課題研究，又懂工程施工的專業(yè)人才，提高了課題組承擔(dān)攻關(guān)任務(wù)和解決復(fù)雜技術(shù)難題的能力，加快了將人才、科研優(yōu)勢(shì)及研究成果轉(zhuǎn)化生產(chǎn)力的步伐，提高了自主創(chuàng)新能力，為今后參與國(guó)家大型項(xiàng)目建設(shè)任務(wù)創(chuàng)造了充分的條件?！?nbsp;
