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复杂海洋环境公铁两用特大桥建造关键技术

  福平铁路平潭海峡公铁大桥工程,地处风大、浪高、水深、流急恶劣海况,且台风频繁、季风期长、施工作业时间短,海床起伏大、岩面倾斜裸露、高强度孤石密集、地质条件复杂,是目前世界在建难度最大的跨海大桥。历经7年,形成了一系列复杂海域桥梁集群建造的关键技术。

  ● 研发了复杂海域栈桥设计与施工技术和导管架辅助建立施工平台技术

  研发了具备超强跨越能力的大桥1#桁梁,将栈桥跨度提升至36米,减少了深水区支墩数量,加快了栈桥施工进度,降低了施工难度和海上施工风险,节约了造价。首次研制了小导管架结构来辅助栈桥基础建立,解决了深水、裸岩、强波流力条件下的栈桥基础施工难题。

  ● 首创恶劣海洋环境下桥梁基础大直径钻孔桩施工技术

  首创直径4.9米大直径嵌岩钻孔灌注桩,通过加大桩径提高基础刚度,有效减少单墩桩基数量,提高海上施工工效。自主研制KTY5000型全液压动力头旋转钻机作为钻孔机械,气举反循环钻进全断面一次成孔。钻头采用截锥形三瓣组合式滚刀钻头,该设计在保证钻头钻孔直径、提高排渣能力的同时方便了钻机的运输和安拆。

  ● 研发了强涌浪海域大型承台围堰施工技术

  研发了一种防撞梁及带有防撞梁的防撞装置,防撞装置与施工围堰永临结合方案,防撞装置吊箱兼作承台侧板,承台施工完成后围堰其他结构可与防撞箱拆离,采用分段设计,不锈钢螺栓连接,可实现防撞箱结构维修更换。研发了哑铃型承台大跨度系梁区不封底技术,解决了潮汐环境下系梁区低潮位抗沉问题,同时避免了在恶劣海洋环境下施工辅助桩,提高了施工工效。

  ● 创新了钢桁梁整节段制造及整体架设技术

  为满足两节间全焊钢桁梁最大吊装需求,研制自重小于400吨,最大吊装达1100吨的菱形架梁吊机。研制了最大起重量达3600吨、主钩最大起升高度110米、副钩最大起升高度达130米的双扒杆大型浮吊。设计了柔性索+刚性桁架撑杆结构的专用吊具,额定吊重大(3200吨),自重轻(235吨)。结构轻便、受力明确,安装简单,可同时满足全桥7种间距吊装要求。

  ● 研发了复杂海域公铁两用双层钢—混结合简支钢桁梁建造技术

  首次研发了一种公铁两用双层钢—混结合简支钢桁梁,公路混凝土桥面板、铁路道砟槽梁同钢桁主梁共同参与总体受力,形成双层钢—混结合钢桁梁,可有效提高桥梁整体刚度,减少钢材用量。开发了新型海洋环境铁路高强长效防腐体系,研发了特制环氧富锌底漆,大幅提高了涂装体系的防腐性能,可满足25年以上的防腐要求。

  ● 复杂海域桥梁施工结构及设备抗风浪安全关键技术

  构建了一种复杂海域跨海大桥桥址处环境监测方法,研发了一种风、浪要素预报方法,基于机器学习提出了桥址处风、浪要素的精细化预报方法。研发了复杂海域施工结构、设备抗风浪技术措施,经研究比选后,确定浪高≤1.5米、风速≤7级、风速≤14级主体结构不破坏作为起重设备设施、设备的技术参数,其他设备、设施确定为浪高≤2.5米、风速≤8级、风速≤14级主体结构不破坏,该抗风浪等级在小幅度提高设施、设备投入成本的前提下,有效提高了施工结构、设备的利用率,提高了海洋工程施工工效。

  本技术的成功应用,克服了集气候、水文、地质等恶劣条件为一体的自然环境,突破了台湾海峡暴风潮海域“建桥禁区”的诸多限制,有效提高了工效、缩短了工期、节约了成本,保障了桥梁施工安全,实现了中国铁路跨海桥梁从无到有的巨大飞跃,构建了中国复杂海域桥梁集群建造关键的技术体系。




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