复杂海域公铁大桥建造关键技术

中铁大桥局集团有限公司

 福平铁路平潭海峡公铁大桥是京台高速的先期工程，作为我国跨海公铁两用大桥的初步探索工程，具有重要的战略和科技创新意义。该桥具有整体规模大、桥梁结构类型繁多、施工海域海况极其恶劣、地质条件异常复杂、缺乏现成技术经验可借鉴、施工难度极大等特点，桥址6级及以上大风天气超过300天。

 为解决复杂海域公铁两用大桥建造难题，依托平潭海峡公铁大桥建设工程，研发、创新多项建造关键技术。平潭海峡公铁大桥建设历经7年，克服了大风、强涌浪、深水、重度海洋腐蚀和复杂地质条件等恶劣的自然环境，突破了台湾海峡暴风潮海域“建桥禁区”的诸多限制，创新了复杂海域桥梁结构设计、施工工艺、工程装备和运营安全保障技术，实现了中国跨海公铁桥梁从无到有的巨大飞跃，构建了复杂海域桥梁集群建造的关键技术体系。

一、主要技术创新

1.首创复杂海域公铁大桥设计理念与方法。

创新设计具有优异承载性能的世界最大直径Φ4.9m钻孔桩基础和可承受20000kN波浪力的组合式防撞设施；发明整孔全焊双层结合简支钢桁梁和斜拉桥大节段整体全焊钢桁梁结构；研发适用于海洋环境的桥梁结构耐久性防腐涂装体系和公铁双层全桥风屏障技术。

 

 图1  整孔全焊双层结合简支钢桁梁结构

 2.研发复杂海域公铁大桥制造与施工技术。

 研发跨海大桥桥址处风、浪、流监测及预报技术，提出复杂海域海上桥梁施工作业环境标准；发明适应强波流力、深水和裸岩环境的导管架平台和超大直径钻孔桩施工技术；创建节段全焊、整孔全焊钢桁梁工厂化精细制造与整体架设技术。

 

图2  永临结合大型防撞箱围堰

 3.研制复杂海域桥梁系列化施工新装备。

 研制扭转力矩达450kN·m的KTY5000新型液压动力头全回转钻机和全封闭抗风智能液压爬模；研制具有世界最大吊装高度的3600t大型变幅式起重船、1100t两节段钢桁梁架梁起重机和国内首台双孔连做节段拼装造桥机等新型装备。

 

图3  3600t起重船

二、项目评价

 项目成果填补了复杂海域公铁桥梁的设计空白，突破了复杂海域公铁大桥施工技术瓶颈，引领了海洋桥梁工程施工装备的创新发展。

 项目成果总体达到国际先进水平，其中复杂海域公铁大桥设计理论与方法、施工成套技术达到国际领先水平。
  三、成果及效益

 该项目获得授权发明专利71项、实用新型专利96项，获省部级或协会级工法17项，发表论文87篇；获2022年中国建设工程鲁班奖、2023年国家优质工程金奖，2023年中国土木工程詹天佑奖，中国公路学会桥梁创新工程等荣誉。

 项目成果在平潭海峡公铁大桥中得到成功运用，累计节约成本1.75亿元；项目成果支撑的平潭海峡公铁大桥在业界同行中成为复杂海域桥梁建设的开创性工程，对国内外大大跨桥梁创新发展具有极大的推动作用。

 

图4  平潭海峡公铁大桥