港珠澳大橋順利通車,奇跡如何“永葆健康”?

“現代世界新七大奇跡”之一

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港珠澳大橋全長55千米,其中珠澳口岸至香港口岸41.6千米,跨海路段全長35.578千米;
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三地共建主體工程29.6千米,包括6.7千米海底隧道和22.9千米橋梁;
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橋墩224座,橋塔7座;橋梁寬度33.1米,隧道寬度28.5米,凈高5.1米;
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橋面ZD縱坡3%,橋面橫坡2.5%內、隧道路面橫坡1.5%內;
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橋面按雙向六車道高速公路標準建設,設計速度100千米/小時,全線橋涵設計汽車荷載等級為公路-Ⅰ級,橋面總鋪裝面積70萬平方米;
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通航橋隧滿足近期10萬噸、遠期30萬噸油輪通行;
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大橋設計使用壽命120年,可抵御8級地震、16級臺風、30萬噸撞擊以及珠江口300年一遇的洪潮。

科技支撐大國工程
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港珠澳大橋建設前后實施了300多項課題研究,發表論文逾500篇(其中科技論文235篇)、出版專著18部、編制標準和指南30項、軟件著作權11項。
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創新項目超過1000個、創建工法40多項,形成63份技術標準、創造600多項ZL(ZG國內ZL授權53項)。
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先后攻克了人工島快速成島、深埋沉管結構設計、隧道復合基礎等十余項技術難題,帶動20個基地和生產線的建設,形成擁有ZG自主知識產權的核心技術,建立了ZG跨海通道建設工業化技術體系。

截至2018年10月,港珠澳大橋是世界上里程Z長、壽命Z長、鋼結構ZD、施工難度ZD、沉管隧道Z長、技術含量ZG、科學ZL和投資金額Z多的跨海大橋;大橋工程的技術及設備規模創造了多項世界記錄。

倍感自豪,歐美大地助力港珠澳大橋建設
港珠澳大橋工程規模大、工期短,技術新、經驗少,工序多、專業廣,要求高、難點多,為已建Z長跨海大橋,在道路設計、使用年限以及防撞防震、抗洪抗風等方面均有超高標準。
歐美大地作為土木工程行業高新科技解決方案的提供者,綜合提供各種解決方案,在大橋建設各階段助力“世紀工程”成就高標準。

此次,歐美大地為港珠澳大橋提供了從勘察、設計到監測的一系列解決方案和設備,包括Geomil CPT海洋靜力觸探系統、GME-500靜力觸探數據采集系統和GRIZZLY全地形CPT工作艙靜力觸探車,Koden超聲波鉆孔側壁檢測儀,PDI的CHAMP聲波透射法檢測儀和PDA打樁分析儀,Campbell CR6數據采集儀和CDM-VW305模擬輸入模塊,Instantel Minimate 振動、超壓和噪音監測儀和Micromate便攜式振動監測儀,APAGEO 旁壓儀,Central weighing稱重系統,道沖iCivil測斜儀,DONG-A測斜管等。

世紀項目如何“永葆健康”?
如此規模的“世紀工程”想要“永葆健康”,建設過程中的每個環節都需要先進可靠的技術及設備保駕護航。
勘察

港珠澳大橋橫跨伶仃洋,在設計初期確定海底土體的基本物理力學性質、地基承載力以及判斷土體液化可能性等內容非常重要。海洋靜力觸探系統和跨孔地震成像系統作為非常優秀的海底原位測試和跨孔物探技術已經被歐美國家廣泛應用。
02
設計
海上工程基礎是否牢固關系著整個工程的安全,海上打樁情況復雜且花費巨大。PDI公司推出的GRLWEAP打樁分析軟件可以模擬海上打樁過程,幫助選擇合適打樁錘,避免因選擇失誤造成的浪費。
而在打樁過程中PDI提供了海上樁基檢測方法。
03
結構安全監測
港珠澳大橋是集橋、島、隧于一體的跨海大橋,面臨著復雜的自然環境和結構,大橋采用了許多世界SC的建設施工技術,如何能夠保證其120年的使用壽命不僅是對建設質量標準的考驗,更是對橋梁養護和管理提出的難題。

如此巨大的工程想要穩定運行,長期結構安全監測和日常健康檢測必不可少。
長期安全監測
橋梁在建設和使用過程中所受影響頗多,港珠澳大橋橫跨伶仃洋,包含橋梁和隧道兩種結構,長期受到海風、海水等自然環境的侵蝕,同時還受車輛、自身材料性能退化等因素的影響,長期安全監測勢在必行。
橋梁監測

橋梁結構監測主要包含橋墩和基礎的受力情況、橋跨結構的受力與撓度變形情況等,通過監控并記錄橋梁結構的運行狀態,及時發現病害及異常,確保橋梁的穩定性,優化管理與維護程序,延長其使用壽命。
結構靜態
結構動態
環境條件
結構應力
表面應力
溫度場
鋼索拉力
結構縫
撓度
傾斜
結構腐蝕
動態應變
疲勞度
加速度
地震反應
風荷載
視頻輔助
隧道監測

隧道工程由于開挖斷面大,地質體復雜多變,面臨突涌水、涌泥、巖爆、塌方、溶洞等工程安全施工問題。建立完善的安全監測項目體系,是保證安全施工、優化設計、反饋設計的必要手段。
圍巖及環境觀測
支護結構觀測
收斂位移
頂拱下沉
底板隆起
圍巖變形
圍巖應力
地表變形
建筑變形
地下水位
滲流量
震動監測
溫濕度
氣體濃度
錨桿軸力
錨索軸力
圍巖壓力
外水壓力
襯砌支護應力
裂縫開張
橋梁隧道安全監測方案
橋梁及隧道的監測方案龐大而復雜,歐美大地整合優質監測儀器供應商,能夠提供多種配套解決方案。如加拿大Roctest橋梁及隧道監測設備,日本TML橋梁監測方案等,可以全面解決客戶的監測難題。
Roctest橋梁隧道監測方案
Roctest集團提供基于先進的光纖技術和常規傳感器的綜合橋梁及隧道安全監測解決方案。同時,Roctest集團整合了地方性的傳感器和其它第三方傳感器以獲取其他信息。所有的傳感技術都能無縫地整合到一個單一的數據庫和用戶界面。能夠個性化的解決客戶監測需求。
數字式測斜儀Profil
電磁式沉降儀
TPC土壓力計
振弦傳感器
單軸測斜儀
數據采集儀
TML靜態橋梁監測方案
TML公司成立于1954年,為當今世界YL的研發和制造應變片、傳感器和應變測試儀器的廠商。在橋梁測量方面,能夠為用戶提供完整的施工管理及維護管理靜態測量方案。

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靜態數據采集儀:各種傳感器和轉換箱連接,通過數據采集儀進行測量,也可以用電腦與數據采集儀連接,通過測量軟件進行控制。
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傳感器:測量主塔傾斜的斜度計;材料質量管理的應變計、鋼筋計;彎沉管理的連通管式位移計;斜拉材料的拉力管理;預應力鋼材的預拉管理的荷重計、壓力計等。
Campbell橋梁結構監測
港珠澳大橋橋梁整體結構復雜,監測傳感器量大且多樣,這就需要安全可靠的數據采集系統。此次港珠澳大橋關鍵部位結構監測主要采用由歐美大地代理及服務的Campbell的CR6數據采集器及CDM模擬輸入模塊。
大橋一期工程有個關鍵指標是實時監測20Hz橋體結構變化,Campbell Scientific的VSPECT動態振弦測試技術是這個項目的核心,我們采用50Hz采集速率對全段100余臺CDM動態振弦模塊進行實時監測,采用CPI總線進行分布式布局,通過TCP/IP采用星型拓撲實現數據傳送,建成世界首套20Hz橋梁動態監測系統。Campbell Scientific的萬能數據處理器CR6作為該項目的核心,其本身內置振弦分析模塊,復用端子支持模擬、數字、脈沖以及電壓/電流激勵,為全系統高穩定性、高性價比提供了基礎。
除此之外,Campbell數據采集器幾乎兼容所有市售傳感器,通過一系列數據采集器,從Z基本的只有幾個通道的系統到可測量數百個通道的可擴展系統。

橋梁疲勞監測方案
在橋梁疲勞監測方面,BDI公司有一整套的橋梁及其他土木結構的活載應力疲勞周期監測方案。BDI同時配備有硬件和軟件,方便工程師評估數據而無需花費時間學習和開發數據采集系統。
橋梁疲勞監測系統BDI亮點:
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在常規活荷載條件下記錄響應:系統允許客戶設置應力等級作為觸發,捕捉活載響應
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低成本、低維護費用; 所有硬件都非常堅固,即使在惡劣的條件下,其性能也足以信賴,這點已為現場測試所證明
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傳感器完全可以重復使用: BDI應變傳感器可以用膠水粘到檢測結構上進行短期測試,也可以用螺栓或者焊接安裝固定進行長期檢測。
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具有獨立工作能力:BDI-FMS可以使用它自帶的便攜式電話進行通訊,并以太陽能板供電。
鋼結構銹蝕監測方法
港珠澳大橋采用了世界ZD的鋼結構,其鋼材使用量是金門大橋的4.5倍。大量的鋼材使用意味著要采用更加有效的鋼筋銹蝕監測方法。
振動監測方法
相較于陸地,海洋振動不易察覺且風險巨大,海上工程必須有完善的振動監測體系。
日常健康檢測
除長期監測外,日常的健康檢測也非常重要。通過健康檢測可以快速發現工程結構中的損傷并及時處理。港珠澳大橋由多個斜拉橋和海底隧道組成,其內部結構和鋼筋情況尤為重要。采用超聲波技術和鋼筋銹蝕檢測技術能夠快速準確的掌握橋梁隧道的健康狀況。

大國驕傲
港珠澳大橋的順利通車并不意味著結束,這是大國工程的開始。歐美大地會始終致力于,為土木工程領域帶來更先進可靠的高新技術,為祖國建設添磚加瓦。
ZH來看一段港珠澳大橋震撼航拍
(視頻來源于人民日報)

附錄:“港珠澳”成長史

2004年3月
港珠澳大橋前期工作協調小組辦公室成立
2009年12月15日
港珠澳大橋正式開工建設
2017年7月7日
港珠澳大橋主體工程全線貫通
2018年2月6日
港珠澳大橋主體完成驗收,于同年9月28日起進行粵港澳三地聯合試運
2018年10月23日
港珠澳大橋開通儀式在廣東珠海舉行,習近平出席儀式并宣布大橋正式開通
2018年10月24日上午9時
港珠澳大橋正式通車,駕車從香港到珠海、澳門僅需30分鐘

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