液态聚硫橡胶(转型科技智能养护 杭州湾跨海大桥创建现代化健康运营新模式)

杭州湾海面上，一座大桥如长龙卧波。自然条件的阻碍，让杭州湾两岸千百年来只能遥遥相望，南来北往只能选择向西绕行。经过长达10年的设计筹建、4年多的建设，2008年5月1日，南起宁波慈溪，北抵嘉兴海盐，全长36公里的杭州湾跨海大桥绘就了江浙沪2小时交通圈。

大桥北起嘉兴海盐郑家埭，跨越杭州湾海域后止于宁波慈溪水路湾，全长约36公里，设南、北两个航道：北航道桥为主跨448米的钻石形双塔双索面钢箱梁斜拉桥，通航标准35000吨；南航道桥为主跨318米的A形单塔双索面钢箱梁斜拉桥，通航标准3000吨。桥宽33米，按照双向6车道高速公路标准建设，设计速度100公里/小时，设计使用寿命100年，总投资134.54亿元。

如此规模的跨海大桥，国内养护管理经验几乎空白。由于环境恶劣、技术复杂、规模巨大、交通繁重，“百年大桥”的养护管理工作任重而道远。自通车以来，宁波市杭州湾大桥发展有限公司不断完善养护理念、提升养护技术，逐步实现了从局部养护向全面养护、从粗放型养护向精细化养护、从被动养护向预防养护、从常规养护向科技养护的转变，取得了良好的效果，其现代化养护管理理念和方法也为其他工程积累了宝贵经验。

引领发展

创新管养模式

杭州湾跨海大桥具有规模巨大、构造复杂、环境恶劣的特点。面对如此复杂的结构体系，很难单靠一两家单位来实现高质量的养护。宁波市杭州湾大桥发展有限公司坚持实施专业化养护路线，实行分构件由相对固定的专业单位承担养护工作，同时由一家专业单位来实现对于全桥技术状况的综合评估。十年来，杭州湾跨海大桥逐步建立了“分项养护、总体评估”的专业化养护模式和多层次的专家顾问体系，为国内长大跨海桥梁的管养模式提供了新的思路。

（1）“分项养护，总体评估”的专业化养护模式

杭州湾跨海大桥属于特大型复杂结构，有许多桥梁构件具有构造复杂、养护困难的特点。比如伸缩缝、斜拉索、阻尼器、钢管桩等。对如此复杂的结构体系，很难单靠一两家单位来实现高质量的养护。因此，分构件应由相对固定的专业单位承担养护工作，这些专业单位可以是具有资质的检测单位，科研机构或是生产厂家。但由此带来的一个负面效应就是参与大桥检查的单位众多，且都专注于对某些构件的检查，不能胜任对全桥的技术状况评估。因此，应该由一家专业单位来实现对于全桥技术状况的评估。该单位应该对大桥的结构特点有充分的了解，并有能力把握和整合各个检测单位提供的检测报告。

（2）多层次的专家顾问体系

管理型的养护模式注定了要充分利用社会资源来为大桥的养护工作服务。这既包括借助专业单位来实现有针对性的养护，也包括借助有经验的专家团队来为大桥的养护工作进行评价、建议和指导。对于大桥管养单位来说，只有充分借助专家团队的力量，才能实现对养护方案和养护效果的有效把控。

目前公司具有以下三个层次的专家顾问团队：

①分包单位专家组。这部分专家主要由分包单位的相关专家组成。这些专家对自己所在单位分包的养护工作较为熟悉，能够为管养单位提供最及时的专业咨询。

②大桥技术专家组。这部分专家是管养单位长期聘用的相对固定的专家团队。该团队应主要由参与大桥建设的相关专家组成。如大桥的建设管理人员、设计人员、施工人员等。该团队的专家对大桥结构状况最为熟悉，能够对大桥各分包单位提供的养护成果进行综合判断，进而在大桥的整体评估、养护计划安排、养护方案改进等方面提供意见和建议。

③特邀技术顾问。特邀技术顾问主要由行业内相关领域的知名专家组成，成员相对不固定。管养单位应根据所要解决的问题的具体类型，有针对性地邀请具有相关研究经验的专家参与到养护工作中来。

填补空白

建立管养体系

现代桥梁管养体系文件主要包括养护规划、养护手册、养护标准、养护定额四方面内容：养护规划指对桥梁未来养护工作的规划，解决了桥梁管养要做什么的问题；养护手册则是通过制定详细的工艺要求来指导养护工作的开展，解决了桥梁管养怎么做的问题；养护标准则对养护工作制定评定标准，对承包单位养护成果进行考核，解决了桥梁管养工作考核评价问题；养护定额针对桥梁具体情况，实行养护经费核算控制，解决桥梁管养该花多少钱的问题。

大桥通车运营后，首先由中交公路规划设计院有限公司于2012年完成中长期养护规划的编制，确定大桥运营养护的总体内容和方向；2014年由中铁大桥局武汉桥科院完成养护手册的编制，指导桥梁的养护维修作业；2017年，中交公路规划设计院完成养护标准和养护定额的编制工作。至此，基本建立起杭州湾跨海大桥完善的养护制度体系，保证了大桥养护决策科学化、养护管理规范化、养护作业标准化、养护费用合理化和养护处置高效化，填补了国内乃至世界特大型桥梁管养行业空白。

布局智能

打造管养标杆

信息化对各行业都能发挥集约效益和倍增效应，在公路行业信息化水平普遍较低的情况下，信息化建设的意义尤为重大。十年来，杭州湾跨海大桥在信息化和智能化管养方面，进行了一系列的创新和实践。目前已建成资产管理系统、结构健康监测系统、机电养护管理系统、土建结构养护管理系统、匝道桥实时监测系统和交通事件智能预警系统。

（1）资产管理系统

进入21世纪，随着计算机技术的发展，利用信息化、集成化的手段为长大跨径桥梁养护管理公司建立企业级的桥梁资产管理系统（Bridge Asset Management System，简称“BAMS”），从桥梁资产全面管理的角度，为杭州湾跨海大桥的管养工作指明了新的方向。桥梁资产管理系统基于精细化、标准化、直观化、便捷化、主动预防式养护的技术和理念，在确保桥梁资产性能安全的前提下，使企业管理和养护工作可视化、专业化，降本增效，可以为桥梁养护管理企业带来显著的社会效益和经济效益。

（2）大桥健康与安全监测系统

杭州湾大桥健康与安全监测系统共有436个传感测点，包含自动化传感测试、中心数据库、结构安全预警评估、用户界面等4大子系统。系统以桥梁结构为平台，应用现代传感、通信和网络技术，优化组合结构监测、环境监测、交通监测、安全报警、专项评估、信息网络分析处理和桥梁养护管理各功能子系统为一体的综合监测系统。它实时监测桥梁在自然环境、交通荷载等因素作用下的代表性、关键结构构件响应，并能有效地让大桥管理方实时客观数据化定量地了解桥梁所处的运营环境、核心代表性构件响应数据以及结构所处的安全置信度水平，整体提高桥梁的信息化、自动化监管能力，为桥梁病害诊治（断）提供科学客观的数据，最大限度地辅助桥梁管养决策的制定，提高桥梁应急管理处置的水平与效率。

系统投入运营以来，为保障桥梁安全运营、应急管理、养护维修等提供了数据支撑，有效辅助了大桥管养科学决策。

（3）机电养护管理系统

机电养护管理系统主要包括设备资源管理、设备监控报警、设备日常养护、考核评价管理4个主要部分。通过该项目的实施，构建了一个功能完善、切实有效可持续发展的机电养护设施管理系统，完成内外场设施的资产管理、故障的实时发现、维护跟踪以及各类运维情况的统计分析等，并建立起一个完整的养护信息库，为养护计划的制定和领导的决策提供数据支持。

（4）匝道桥实时监测系统

杭州湾大桥海中平台匝道桥大部分都是多跨一联的曲线梁桥，每一联中的大多数桥墩采用的都是独柱高墩。这种布置形式的桥梁结构，结构横桥向刚度及振动基频都较低，在车辆、水流和风荷载作用下很容易发生振动。与此同时，曲线梁桥在振动形态上比直线梁桥复杂，会产生桥面竖向、侧向，甚至还有扭转的振动响应，且大多时候表现为空间的耦合。

为了更系统、更全面地掌握杭州湾大桥海中平台匝道桥的振动，公司于2011年在大桥海中平台匝道桥安装了实时监测系统，在一个更长的周期中跟进对振动原因及振动影响的研究，对结构的安全和使用状态进行实时监控。风、浪联合作用下的跨海桥梁结构的响应监测及机理研究，在国内外属于领先水平，该项目的实施填补了这一空白，并为今后跨海桥梁结构的设计、建造提供宝贵的经验。

加强科研

助力管养决策

在杭州湾跨海大桥的前期研究与建设过程中，先后开展了148项专题研究，进行了250多项技术革新，取得了以10大核心技术为代表的自主创新成果，攻克了在强潮海湾建设跨海大桥的技术难题，累计节约建设成本约11亿元。养护是建设的延续，养护决策更需要科研和基础数据的支撑。管养过程中，大桥管理公司积极开展养护科研工作，在关乎大桥结构安全的耐久性、基础冲刷、沉降等问题方面积累了海量数据，制定了针对性处置措施，取得了良好的社会和经济效益。

（1）桥墩局部冲刷观测研究

杭州湾大桥所处的杭州湾河口，潮汐强、潮差大，悬沙与床沙粒径基本一致，导致海床泥沙冲淤复杂多变，海底沟槽产生发展变化较快，桥墩局部冲刷成为大桥安全运营的隐患。桥墩局部冲刷观测研究自大桥工可研阶段以来，就受到了大桥管理部门的高度重视。2008年至今，大桥持续开展杭州湾跨海大桥桥墩局部冲刷观测研究系列专题，进行了大桥附近地形、水文等的观测，对桥轴线滩槽稳定性及桥墩局部冲刷安全做了分析和评估，制定了针对性的防冲刷措施，有效保证了大桥的结构安全。

（2）混凝土耐久性评估及长期维护技术研究

杭州湾跨海大桥处于典型的海洋腐蚀环境，为评估混凝土结构耐久性，大桥建造时同步建设了杭州湾跨海大桥混凝土结构耐久性暴露试验站。暴露试验站是在大桥使用环境下建立的一个试验平台，能够获取大桥实际混凝土结构在海洋环境作用下的耐久性参数，验证各种耐久性防护措施的有效性和局限性, 为其他类似后续工程提供经验，也为国家规范的下一步修订提供第一手资料。同时，通过暴露试验站实际使用环境和人工模拟环境中混凝土试件的对比分析，通过METS（多重环境时间相似）理论建立两者之间的联系，从而实现利用快速人工模拟试验的结果，推测杭州湾跨海大桥实际使用性能和寿命的目标。

转化四新

提升管养效能

作为世界级的跨海桥梁，大桥公司在养护过程中，特别重视对于四新技术的应用。这些技术的成功应用大大提升了大桥的养护效率和质量。不少技术在行业内得到了较好的推广。

（1）近景摄影测量

杭州湾跨海大桥桥塔因其结构高耸（近200米），很难使用人工对其结构状态进行全方位的检查，是大桥结构健康检测的薄弱环节。为此，公司在2012年同长沙理工大学及法国SITES公司合作，采用世界先进的“近景摄影测量”技术对大桥的桥塔表观缺陷进行了研究。

这项“近景摄影测量”技术应用到大桥结构健康监测之中在国内尚属首次，该技术的成功应用，对于打造杭州湾跨海大桥成为全国第一座真正意义上的“数字化、档案化管理桥梁”具有重要意义。

（2）超声衍射检测

随着桥梁运营时间的延长，焊缝原有不超标的病害会扩展，或者可能会产生新的病害。为了对这些可能产生的焊缝病害进行检测，进而实现对焊缝的有效监控，公司积极应用超声衍射（TOFD）技术进行钢箱梁对接焊缝检测。超声波衍射时差法，在检测精度、可靠性、减低成本、提高效率、环境保护等各个方面，TOFD技术的表现均十分优异。

（3）钢桥面铺装专修

公司以杭州湾跨海大桥南、北航道桥专项维修工程为依托，引进由宁波天意公司针对美国环氧沥青铺装病害专门研发的树脂沥青（ER）钢桥面铺装专修技术。ER修复技术脱胎于ERS铺装体系，由EBCL+RA13两层组成。

该项技术是在钢板重新抛丸除锈后，利用树脂沥青+抗剪碎石形成一层新的完整的防水抗滑粘结层EBCL，实现铺装层对钢板的牢固粘结。同时防水防腐且约束铺装层的滑动，主要起到保护钢板、提高界面粗糙度的作用。EBCL的另一个作用是均匀分散树脂沥青混合料固化时的内聚力，不在某一位置集中释放，因而不产生裂缝。RA13层作为上面层，主要起到承受行车荷载、阻断钢板不利热传导、保护EBCL层的作用。ER结构可在常温下施工和固化，且固化期较短，铺装施工后一般3天左右即可恢复交通通行，与美日等环氧沥青修补技术比，造价相对低廉。

（4）聚硫高强密封剂

公司以杭州湾跨海护栏地脚螺栓防腐涂装工程为依托，引进中航百慕新材料技术工程股份有限公司研制的聚硫型高强防水密封剂，用于切断护栏地脚螺栓同外界环境的连通渠道。本产品系采用液态聚硫橡胶为基配置而成的双组分室温硫化型密封剂，已定性用于国产某型号战斗机的雷达舱、设备舱等口盖密封。由于其分子结构中含有特殊的补强剂和憎水助剂，因而具有极高的粘结稳定性能，优异的耐水、耐油和耐大气老化性能。高拉伸强度和粘结强度，老化性能稳定；优异的耐水稳定性；在有表面保护情况下，综合老化性能寿命达40年以上。

（5）智能机器人检测

该项技术通过特制机器人爬车上的摄像头，从斜拉索的4个面进行整索摄像，对摄像资料进行分析，能够及时发现拉索 PE 护套的损伤情况。同时具有扩展功能，可以搭载其他的检测设备，如斜拉索表面的清洗、涂装，斜拉索内部钢丝锈蚀情况检测等。

十载光阴飞逝，建成通车以来，大桥提升了运输效率，带动杭州湾南北两岸区域经济飞速发展，提升了长三角一体化和开放程度。同时，杭州湾跨海大桥的建成，不仅是世界建桥史上的伟大创举和建设奇迹，也是我国改革开放30年经济社会发展的缩影。这条36公里的巨龙飞跨杭州湾天堑，演绎“一桥飞架南北，天堑变通途”，如今，大桥迎来了它的十周年生日。在这十年里，大桥先后荣获国家科技进步二等奖、鲁班奖、詹天佑奖、国家优质投资项目奖和FIDIC（国际咨询工程师联合会）优秀项目奖等，入选全国土木工程建设行业“百年百项杰出土木工程”“中国招投标行业发展30年经典项目”“改革开放35年百项经典暨精品工程”等，获得省“文明公路”“最美公路”等称号。其10年辉煌结束，然而对于其100年设计寿命来说，它芳华正茂。时值改革开放40周年，经过10年沉淀，杭州湾跨海大桥定将以更加饱满的姿态，继续书写新的辉煌。

作者 / 王金权

作者单位 / 宁波市杭州湾大桥发展有限公司