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骄傲!港珠澳大桥有六大闪“钢”点

2018-11-05

      10月24日上午9时,港珠澳大桥正式通车。港珠澳大桥跨越伶仃洋,东接香港,西接广东珠海和澳门,是粤港澳三地首次合作共建的超大型跨海交通工程。港珠澳大桥集桥、岛、隧于一体,总长约55公里(其中主桥29.6公里),是世界最长的跨海大桥;桥面为双向六车道高速公路,设计速度100千米/小时;工程项目总投资额超过1000亿元。自2004年3月港珠澳大桥前期工作协调小组办公室成立到2018年10月24日正式通车运营,整个建设   过程历时14年。
       这座世界级跨海大桥创造了“六个最”:既是世界总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底沉管隧道最长的跨海大桥,也是世界公路建设史上技术最复杂、施工难度最高、工程规模最庞大的桥梁,因此被英国卫报评为“新的世界七大奇迹”之一。大桥全部采用国产钢材,我国钢铁工业自主创新、奋发图强,让“中国钢”撑起了这一新的世界奇迹。

港珠澳大桥有哪些闪“钢”点?

    10月24日,举世瞩目的港珠澳大桥正式通车运营。一时间,港珠澳大桥成了媒体竞相报道的热点。建设这座世界级超级工程,我国钢铁工业功不可没,大桥全部采用了国产钢材。
       港珠澳大桥是连接香港、珠海、澳门的超级跨海通道,是我国具有国家战略意义的世界级跨海通道,采用了世界首创的“桥、隧、岛”一体化建造方案。港珠澳大桥的综合建设技术难度和水平都是世界级的,先后攻克了人工岛快速成岛、深埋沉管结构设计、隧道复合基础等10 余项世界级技术难题。
       为了满足抗8级地震、抗16级台风、120年使用寿命、耐海水腐蚀的要求,港珠澳大桥对钢材产品的强度、韧性、耐腐蚀性、抗震性和耐久性等均提出了更高的要求。下面,让我们一起看看港珠澳大桥的闪“钢”点,同时也可以从中一窥桥梁建设用钢的发展趋势。
闪“钢”点一:

世界最长的钢结构桥梁
       港珠澳大桥是一项“桥、隧、岛”一体化多专业的超大型综合集群工程,包括主体工程(粤港分界线至珠澳口岸之间区段)、香港界内跨海桥梁、三地口岸、三地连接线。港珠澳大桥主体工程总长29.6公里,其中桥梁工程长约22.9公里,有15公里采用全钢结构钢箱梁,是目前世界最长的钢结构大桥。
       港珠澳大桥桥梁工程包括3座通航孔桥及深/浅水区非通航孔桥5部分。青州航道桥采用桥跨布置为(110+236+458+236+110)米的双塔斜拉桥,主梁采用扁平流线型钢箱梁,斜拉索采用扇形式空间双索面布置,索塔采用横向“H”形框架结构,塔柱为钢筋混凝土构件,采用“中国结”造型的钢结构剪刀撑连接。江海直达船航道桥采用桥跨布置为(110+129+258+258+129+110)米的三塔斜拉桥,主梁采用大悬臂钢箱梁,斜拉索采用竖琴式中央单索面布置,索塔采用“海豚”形钢塔。九洲航道桥采用桥跨布置为(85+127.5+268+127.5+85)米的双塔斜拉桥,主梁采用悬臂钢箱组合梁,,斜拉索采用竖琴式中央双索面布置,索塔采用“帆”形钢塔(下塔柱局部为混凝土结构)。深水区非通航孔桥为110米等跨径等梁高钢箱连续梁桥,钢箱梁采用大悬臂单箱双室结构。为跨越崖13-1气田管线需要,其中一联采用(110+150+110)米变梁高钢箱连续梁桥。浅水区非通航孔桥为85米等跨径等梁高组合连续梁桥,主梁采用分幅布置。据有关统计,该大桥仅主体桥梁钢板用量就达到42万吨,相当于10座“鸟巢”或60座埃菲尔铁塔的钢结构用量;主体工程桥面铺装面积达70万平方米,其中钢箱梁铺装面积达50万平方米,工程量为世界之最。桥梁板主要由鞍钢、宝武集团武钢(当时还没有和宝钢重组,下同)、河钢舞钢、华菱湘钢等供应,多为超宽钢板;H型钢主要由马钢、山钢莱芜分公司等供应。

       据设计人员介绍,为了达到120年使用寿命,所有钢箱梁除采用耐腐蚀桥梁钢板以外,均进行了油漆涂装防腐。其中,钢箱梁外表面采用“环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+氟碳面漆”体系,内表面采用“环氧富锌底漆+环氧厚浆漆+除湿系统”体系。
闪“钢”点二:

大桥基础创新采用大型钢管复合桩
       港珠澳大桥全桥基础采用大直径钢管复合群桩,通航孔桥采用现浇承台,非通航孔桥采用预制承台,全桥桥墩采用预制墩身。
       据设计人员介绍, 他们经过综合比选,最终确定采用钢管复合桩,即钢管与钢筋混凝土共同组成桩结构主体。通航孔桥基础采用变直径钢管复合桩。桩身由有钢管段、无钢管段两部分组成。有钢管段的长度根据地质条件、结构受力、沉桩能力、施工期承载等综合确定。复合桩钢管内径为2450毫米 ,钢管壁厚分两种:下部约2米范围壁厚为36毫米 ,其余壁厚为25毫米。钢管对接时内壁对齐,采用全熔透对接焊,在顶部一定区段钢管内壁设置多道剪力环。复合桩混凝土强度采用水下C35等级,桩身根据受力配置钢筋。非通航孔桥复合桩钢管内径为2150毫米(高墩区)/1950毫米(低墩区),桩身根据受力配置钢筋,其余与通航孔桥相同。
       此外,为了满足耐久性要求,钢管复合桩采用高性能环氧涂层和牺牲阳极阴极保护联合防护;预制构件下节段墩身全部钢筋采用高性能双层环氧树脂涂层钢筋,中、上墩身外层钢筋及其拉筋、支座垫石钢筋采用高性能单层环氧树脂涂层钢筋;预制墩身内外表面、索塔、承台外表面均采用硅烷浸渍。
       大型钢管复合桩对钢材的要求很高。据承接了11.6万吨管桩钢及5.4万吨U肋钢供料任务的武钢热轧总厂(宝武重组后,现属于宝钢股份武钢有限公司)方面介绍,11.6万吨管桩钢原料中绝大部分的规格超宽超厚,是该厂2250产线热轧带钢极限厚度规格,产品要求性能波动小,生产交付准确率极高,生产难度很大。用于制造U肋的6毫米厚度钢板对尺寸精度要求近乎苛刻,规定在纵向分条以后,长度8米时旁弯不得大于3毫米,传统热连轧生产工艺难以满足如此高的尺寸精度要求。武钢产销研团队提前介入,密切跟踪,与用户全方位对接,精细组织生产,保质保量完成了供货任务。
闪“钢”点三:

中国内地首座用不锈钢筋建设的桥梁
       自20世纪80年代以来,不锈钢螺纹钢筋已在欧洲广泛使用。而在北美洲,自20世纪90年代中期以来,随着大型桥梁的建设或大量修复,不锈钢螺纹钢筋在公路桥梁上的使用也一直稳步增长。我国对不锈钢筋的使用尚处于起步阶段,我国香港2009年建成的昂船洲大桥等就采用了不锈钢筋。
       港珠澳大桥则是中国内地首次采用不锈钢筋建设的桥梁。据设计人员介绍,港珠港大桥主要在现浇混凝土构件、索塔下塔柱及下横梁的外层钢筋及其露头的拉筋、各类支座(阻尼装置)垫石采用耐海洋腐蚀不锈钢筋。不锈钢筋的绑扎钢丝采用了直径1.2毫米柔软的不锈钢丝。
       据在不锈钢筋采购中中标的太钢方面介绍,其供应的双相不锈钢筋具有耐氯离子腐蚀性能好、强度高、轻量化、免维护、使用寿命长等诸多独特优势,主要应用在港珠澳大桥的承台、塔座及墩身等多个部位,用量达到8200吨。此外,太钢还为港珠澳大桥工程提供不锈钢筋二次深加工服务及套筒。
闪“钢”点四:

创新采用抗拉强度1860兆帕斜拉索
       江海直达船航道桥创新采用抗拉强度1860兆帕斜拉索。据设计方介绍,江海直达船航道桥采用竖琴式布置的单索面,若采用1670兆帕斜拉索,则规格超过《斜拉索热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》(GB/T18365-2001)的最大规格;若采用1770兆帕斜拉索,则也要用到《大跨度斜拉桥平行钢丝斜拉索》(JTT775-2010)的LPES7-547规格。为减轻斜拉索重量,减小索体直径进而减小拉索阻风面积,在广泛调研国内外相关技术水平及市场情况的基础上,确定通航孔桥采用抗拉强度1860兆帕的斜拉索。
       斜拉索采用平行钢丝拉索,钢丝采用7毫米高强度、低松弛钢丝,其抗拉强度≥1860兆帕,屈服强度≥1660兆帕,扭转性能≥8次,成品索应力幅为200兆帕(少数为250兆帕),对应的钢丝疲劳应力为360兆帕(410兆帕)。钢丝的其余技术条件,冷铸锚、内外PE(聚乙烯)护套的技术条件均应符合《大跨度斜拉桥平行钢丝斜拉索》(JTT775-2010)及《斜拉索热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》(GB/T18365-2001)的要求。为进一步提高钢丝表面防腐性能和延长斜拉索整体使用寿命,经综合比较,施工方确定钢丝采用锌-5%铝混合稀土合金镀层。
闪“钢”点五:

抗震耐蚀高强钢筋成为标配
       为满足抗8级地震要求,港珠澳大桥大量采用了抗震高强钢筋。据设计方介绍,海底隧道采用“半钢性”沉管结构,为世界首创,综合技术难度堪称世界之最。海底隧道由33个巨型沉管组成,总长6.7公里,共消耗33万吨抗震高强钢筋和100多万立方米混凝土,足以建造8座迪拜塔。据河钢承钢方面介绍,其燕山牌含钒高强抗震螺纹钢筋以其优良的耐腐蚀性、抗震性和耐久性得到隧道施工方的高度认可,其直供13.5万吨含钒高强抗震螺纹钢筋的80%用于海底隧道巨型沉管建设。
       值得一提的是,大桥墩身节段采用了直径75毫米预应力螺纹粗钢筋(钢筋屈服强度830兆帕、抗拉强度1030兆帕) 连接。全桥桥墩均采用工厂预制、现场安装。其中,青州航道桥、江海直达船航道桥、深水区非通航孔桥的墩身根据吊装能力采用节段预制,并通过预应力钢筋进行连接,墩身接缝采用干接缝,设置匹配的凹凸剪力键,接缝处涂抹满足技术要求的环氧树脂。经技术经济综合比较,并重点考虑施工的可操作性、寿命保证的可靠性,预应力确定采用全螺纹粗钢筋体系。由于受力所需及墩身断面限值,粗钢筋直径需达到75毫米。鉴于《预应力混凝土用螺纹钢筋》(GB/T20065-2006)最大规格仅50毫米,设计方在广泛调研国内外相关技术水平及市场情况的基础上,确定采用直径75毫米预应力螺纹粗钢筋连接墩身节段。此外,连接墩身节段的预应力粗钢筋还采用“电隔离防护+真空灌浆”措施进行防腐。
闪“钢”点六:

冷轧搪瓷钢扮靓港珠澳大桥隧道
       隧道装饰面板采用了宝钢股份冷轧搪瓷钢,都是特制非标产品,对板形、厚度、尺寸精度均提出了精准要求。据宝钢股份方面介绍,宝钢股份向港珠澳大桥供应2000吨冷轧搪瓷钢,被用作装饰面板,扮靓港珠澳大桥隧道侧壁。冷轧搪瓷钢是宝钢股份自主研发的高技术含量、高附加值产品,主要应用于火电厂脱硝改造和高端建筑装饰面板等领域。与普通产品相比,冷轧搪瓷钢在耐腐蚀性、耐候性、色彩表现度、耐火耐高温等方面表现突出稳定,被广泛用于国内重点工程项目,如上海市各地铁站台区域的装饰面板等。港珠澳桥隧项目施工方正是看中这些优点,选用了宝钢股份冷轧搪瓷钢。
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宝武集团成为港珠澳大桥最大钢材供应商
       10月24日正式开通的港珠澳大桥,中国宝武是其最大的钢材供应商,供材覆盖了桥、岛、隧三大主体工程,合计约64万吨。
       其中,宝钢股份供钢约34万吨,供应桥梁板20.5万吨,用于大桥钢箱梁;供应钢圆筒12.8万吨,用于桥下桩柱;供冷轧搪瓷钢2000吨,作为装饰面板扮靓隧道。据悉,2012年4月份,原武钢股份(现为宝钢股份武钢有限)联合武船重型工程股份有限公司中标港珠澳大桥CB02标段13.6万吨高质量Q345qD钢板的供货任务。原武钢下属的鄂钢凭借自身装备能力,合计供应6.7万吨高质量桥梁板。
       据宝武集团韶钢营销中心营销管理部总经理陈智武介绍,在港珠澳大桥工程中,韶钢累计供应超过30万吨的螺纹钢、盘螺、高线及板材,用于主体工程及钢箱梁,是韶钢跟进服务时间最长、产品技术要求最高、定制化制造需求最多的重点工程项目。(盛园田 左敏 陈立新 马韧)   

河钢24万吨高强钢建功港珠澳大桥
        在10月23日正式开通的港珠澳大桥建设中,河钢集团供应含钒高强抗震螺纹钢筋及精品板材产品约24万吨,全部用于海底隧道、桥梁基础、钢箱梁承重等核心关键部位,彰显出河钢产品的雄厚实力。
       其中,河钢承钢提供13.5万吨含钒高强抗震螺纹钢筋,用于海底隧道巨型沉管建设;河钢舞钢提供4万余吨高端优质平台用宽厚板,用于港珠澳大桥钢箱梁等承重关键部位的建造。

鞍钢17万吨桥梁钢助力港珠澳大桥主体建设

       10月23日,港珠澳大桥正式开通。鞍钢提供的17万吨桥梁钢全部应用在大桥主体工程,“鞍钢制造”又一次以优质产品支撑了国家重大工程建设。
       从2012年起,鞍钢开始为港珠澳大桥供货,3年内及时保质保量地完成了全部钢板的供应。鞍钢钢板制作的钢箱梁,主要应用在大桥CB01标段主体和大桥主航道桥——青州航道桥的建设。
       《中国冶金报》记者还从攀钢国贸公司获悉,安装在港珠澳大桥输变电工程的近800台(套)电气柜所使用的镀铝锌产品,由鞍钢集团攀钢独家供货。  

港珠澳大桥的“山钢筋骨”

       10月23日,港珠澳大桥正式开通。在该项目建设中,山钢集团提供近了2万吨精品钢材,其中包括济钢生产的9800吨Q345D、 Q345DFCM低合金钢板,山钢股份莱芜分公司生产的10000吨H型钢,山钢产品成为港珠澳大桥的重要支撑。

济钢:“拼命”也要拿下大工程

      “非常激动,非常自豪!这是我们山钢产品最好的名片,我要告诉我的每一个客户。”时任济钢中厚板厂销售部业务经理、现任山钢日照营销公司能源造船用钢销售部副经理的刘玉珍曾参与为港珠澳大桥供货的订单签订过程,看到媒体上关于港珠澳大桥的报道,她一直沉浸在喜悦中。
       刘玉珍说:“港珠澳大桥是国家的重点工程,每家钢厂都以能进入这个工程为荣,竞争非常激烈。”她说,当时领导给销售人员下达命令:“拼命”也要拿下这个大工程!凭借几十年生产中厚板的丰富经验和过硬的产品质量,凭借销售人员的一股子拼劲儿,济钢中厚板厂最终通过与大桥的建设方之一———上海振华重工合作的方式,成功进入供货梯队。

       “港珠澳大桥对钢板质量要求很高,特别是钢板表面,要求没有花斑、划伤……生产时,我们小心翼翼、精益求精。为了确保产品质量,从厂领导到科室、车间领导再到班组职工,所有人都在一线忙碌……”回忆起3年前的生产场面,时任济钢中厚板厂3500产线生产技术科科长、如今在济钢中厚板厂留守的李延芝依然记忆犹新。“济钢中标的产品是Q345D和 Q345DFCM低合金钢板,该产品用于水下桥桩的焊接制作,对性能、外观质量要求非常高。为了满足用户的个性化需求,我们在产品的性能检验方式、外观尺寸保证和交付运输等方面专门制订了个性化保证方案。在生产中,我们对钢板按张取样、逐张探伤,现场钢板表面像镜子一样光洁、铮亮,远远高出了国家标准。上海振华重工非常满意,把济钢列为一级供应商,再次追加了订单。”李延芝说。
       2013年~2015年,济钢中厚板厂共向珠港澳大桥提供8毫米~70毫米的Q345D和Q345DFCM低合金钢板9800吨。

莱芜分公司:“抢来”的H型钢订单更珍惜

       在济钢为港珠澳大桥产品“拼命”的时候,山钢股份莱芜分公司也“抢到”了一票与港珠澳大桥有关的订单。

       “2014年,我们接到了港珠澳大桥建设某项目部急需低合金Q345B材质H300毫米×200毫米×12毫米×12毫米非标规格产品的订单后,立即组织销售、技术、生产等部门,为该订单进行私人定制,克服了生产难度大、技术指标要求高等困难,以最快的速度将2000余吨产品交付到用户手中。”山钢股份营销总公司广东经贸有限公司李海军谈及初次接到港珠澳大桥所需H型钢订单时说,“由于是非标H型钢,其他钢厂没有开发这个规格,一开始港珠澳大桥项目部就指定了生产商。但由于工期较紧,既定生产商无法全部按时交货。听到这个消息后,我作为技术主管,又是干型钢生产出身,马上意识到这是一个机会。通过测算,这种非标规格与国标H294毫米×200毫米尺寸相近,工装可以与国标H294毫米×200毫米部分共用,费用投入不多,效益高于普通型钢。于是我先与港珠澳大桥供应商联系,然后与总部的销售、生产等部门联系。通过评审,大家一致认为该规格产品具有开发的可行性。就这样,我们‘抢来’2000余吨产品订单,且一次性开发成功,顺利交付港珠澳大桥项目部。”
       2015年,山钢股份莱芜分公司又为中铁山桥公司港珠澳大桥项目部生产了300余吨该规格耐低温产品,2017年为中铁大桥局港珠澳大桥项目部提供1000余吨高强钢Q390B、Q390C大规格H型钢,产品均满足港珠澳大桥的建设要求。
       据统计,自2014年以来,山钢股份莱芜分公司根据港珠澳大桥建设需求,共向大桥项目部提供了3个钢种、5个规格的专用H型钢产品10000余吨,山钢产品成为大桥的“筋骨”之一。


来源:中国冶金报 中国钢铁新闻网