万里长江横天渡--湖北鄂东长江公路大桥

鄂东大桥的竣工通车不仅创造了中国内陆同类桥型第一跨的记录,为矿冶名城黄石再添一座宏伟的城市地标,而且作为区域公路交通主要节点工程,必将以其贯通南北、连接东西的战略地位,在促进地区性经济一体化发展、加快武汉城市圈“两型社会”建设、实现中部崛起中产生重大而深远的影响。

  鄂东大桥的竣工通车不仅创造了中国内陆同类桥型第一跨的记录,为矿冶名城黄石再添一座宏伟的城市地标,而且作为区域公路交通主要节点工程,必将以其贯通南北、连接东西的战略地位,在促进地区性经济一体化发展、加快武汉城市圈“两型社会”建设、实现中部崛起中产生重大而深远的影响。

东楚一跨贯通衢

  经常从黄石驾车出发前往北京出差的张先生对鄂东长江公路大桥的建成通车“期待已久”。

  大桥通车前夕,张先生接受《东楚晚报》记者采访时表示:“以前开车去北京,走武黄高速到武汉,再上京珠高速去北京。往后可直接从鄂东长江公路大桥上大广高速,到河南安阳后再转京珠高速去北京。两条线路好像一把弯弓的弓背和弦,从弦上走自然要比在弓背上走快捷得多。”

  彼时的张先生掐指测算,开车从武黄高速出发,去北京大约要花12 个小时,而从鄂东长江公路大桥上大广高速去北京或将节省至少3个小时。

  这座国家“十一五”重点交通建设项目位于长江湖北黄石水道上游,是国家高速公路沪渝高速公路湖北省东段(武黄高速公路和黄黄高速公路)和国家高速公路大庆至广州高速公路湖北段的共用过江通道。

  

  项目筹备之初即有人大胆评价,该桥的建成将对于实现湖北省委、省政府提出的“中部崛起”的战略构思,完善区域的交通运输网络,具有十分重要和紧迫的意义。

  通车典礼上,黄石市市委书记王建鸣更在致辞中表示:“鄂东大桥的竣工通车不仅创造了中国内陆同类桥型第一跨的记录,为矿冶名城黄石再添一座宏伟的城市地标,而且作为区域公路交通主要节点工程,必将以其贯通南北、连接东西的战略地位,在促进地区性经济一体化发展、加快武汉城市圈‘两型社会’建设、实现中部崛起中产生重大而深远的影响。”

  东楚一跨贯通衢。鄂东长江公路大桥位于长江水道中游,穿越黄石、黄冈、鄂州三市,对接湖北省内武黄、黄黄、大广北、大广南、汉鄂等五条高速公路。该大桥通车后,武黄高速与黄黄高速连成一体,车辆往来再无需绕进黄石市城区,沪渝高速实现全线直达。

  《中国公路》这样评价:

  自此,一条银龙雄跨鄂东大江之上,一个城市群的希冀由此升腾,它是一座桥梁建设史上的里程碑,亦是一台托举地方经济的助推器。

  当民营资本进入大交通建设,为大交通添加又一强劲有力的驱动器。如何珍视这一新的投资渠道,并为投资主体创造更大的空间、营造更好的环境?如何敦促企业把稳工程质量、安全质量这两根弦?鄂东长江公路大桥演绎出的这一部混合经济管理模式的“聚合”传奇,在各行业具有可复制的样本意义。


一次混合经济管理模式的有益尝试

  与其它交通重点项目由政府为投资主体不同,鄂东长江公路大桥是个不折不扣的体制“混血儿”。

  伴随着2002 年5 月“鄂港经济合作洽谈会”上的“惊艳”亮相而来的,是一次意味深长的四方“握手”。湖北省在交通特大桥建设项目中,首次试水“多元化投资管理”模式,以国家投资及企业自筹为主要投资来源,组建鄂东长江公路大桥有限公司。

  民营与国资共同持有

  四家股东中,有企业,有部门,有省级,有地方。湖北华银实业集团有限公司出资54.61%,湖北省交通运输厅公路管理局出资38.39%,湖北省投资公司和黄石市城市建设投资开发公司各出资3.5%。

  彼时,有媒体曾担忧:“建设‘架子’搭起来了,如同一个人,有胳膊有腿,哪样也不缺,但人们会担心他的‘心’,忧其‘心律不齐’。”

  当政府由往年投资方主体的身份退位,那么,主管部门是否同样也会在建设中向后靠,完全依靠市场运作呢?“依照当今的客观条件,纯粹的‘市场运作’可以说是困难重重。”

  2006 年2 月,经湖北省交通运输厅正式批准,组建湖北省鄂东长江公路大桥工程建设指挥部,负责项目的宏观决策、监督管理和建设协调;3 月,经湖北省工商行政管理局注册,成立湖北鄂东长江公路大桥有限公司,作为项目业主负责项目的投资建设和经营管理。指挥部与项目公司“一门两牌、合署办公”,实行董事会领导、监事会监督下的公司制管理运行模式,管理人员除高管层外,全部面向社会公开招聘、劳动合同管理。

  工程建设以来,鄂东长江公路大桥对内,落实公司法人治理结构,负责项目的投资建设和经营管理。对外,履行指挥部行政保障职能,组织开展征迁协调工作;工程建设以总监办名义依法下达指令,形成了与世界级桥梁工程相适应、具有鄂东大桥特色的管理模式。

  对于大桥施工单位而言,深刻认识在民营控股、政府及国有投资公司参股投资体制下,建设世界级桥梁工程的新情况、新特点,转变思想观念,调整发展思路,改进运行机制,优化工作措施,实现工程管理的科学化、规范化、精细化迫在眉睫。

  

  作为建设全程的亲历者之一,在中交第二航务工程局有限公司副总经理施志勇看来,当国有企业渐渐习惯以往的计划经济模式,创新更多将停留于规范板块的要求,行政色彩较为浓重。“民营资本的管理模式自然存在其先进之处,市场化的经济成分蕴含更多。从这方面来说,二航局进入民营国有混合资本的市场或项目中,所有的东西都应适应于它。”

  解放思想,需要打破传统思维习惯和经验的束缚。“混合经济管理模式对大桥建设的全过程管理要求规范,程序履行层面亦要求更加到位。这促使我们在项目施工和相关要求管理上,按照合同要求,结合承包方应该承担的责任、义务,对自身的要求也更加到位。”

  在此认识下,中交二航局努力学习运用世界桥梁先进技术和建设经验,制定符合实际的施工组织方案和保障措施,提高效率,改进管理,实现了工程质量、安全、进度、成本的有效控制。

  全过程造价管理催生

  作为多元化投资项目,投资者严格实行了“全过程造价管理”模式。由单纯的工程造价核算,扩展到工程范围、质量、进度、施工组织和风险管理等方方面面,力争合理使用人力、物力、财力,确保投资效益最大化。“先行一步”,提前评估风险,减少造价的不确定性。

  鄂东长江公路大桥的成长周期,面临着不少风险:地震、洪水、冰雪灾害等自然因素;有图纸差错或设计深度不足等人为因素;也有人工及材料涨价、储蓄利率变动等社会因素。

  “质量、安全、进度都是成本,进度慢了成本会增加;质量出事了、返工了亦会导致成本增加;停工造成的相应赔偿,也都是成本。”

  据施志勇介绍,全过程造价管理体现在三方面,首先在于把握质量安全进度,同时全过程不间断分析和调整使得技术方案得以优化,最后则是采用大合同管理模式把各环节联系起来形成闭环。

  

  首榀钢箱梁吊装

  对自然因素风险,鄂东长江公路大桥采用业主与承包人联合投保方式,全面实行工程一切风险投保,以相对较低的确定性保险费转嫁不可预知、不可控的风险损失。

  “在勘察时,对详勘布点提高要求,减少了后期因地质变更而增加的费用。”施志勇告诉记者。同时,项目实行“双院制”审查,“采用三阶段设计,减少施工中的不确定性。设立专项施工安全费,专款专用,督促承包人做足安全工作,并投保第三者责任险,以尽量消减人为因素风险。”

  “对设备和材料的消耗,我们讲究闭合管理。当一切都是基于合同管理,从与业主签订的合同,到会同协作队伍购买物料、机器消耗所签订的合同,合同之间产生闭合并能够相互验证。这样成本就控制住了。”

  同时,对于社会因素引发的风险,鄂东长江公路大桥还尝试采用一些金融工具来降低,如利用期货市场对大宗原材料价格提前锁定,利用金融衍生工具对利率进行锁定等。

  在鄂东长江公路大桥总工程师胡明义看来,正常维护保养情况下,鄂东大桥可以保证用100 年,甚至120 年。按现行的技术标准,鄂东大桥瞩目的科技含量和过硬的工程质量,将保证其在100 年以内,不会被市场淘汰掉。

  科技创新 托举起世界级桥梁建成

  2010 年9 月8 日凌晨,经过动用系列先进仪器进行连续3 个夜晚的静动载全面测试,伴随着通车鉴定的最后一个试验工况完成,鄂东长江大桥通过中铁大桥局桥科院主持的通车鉴定,定于9 月28日正式通车。

  作为一座主跨926 米的双塔双索面混合梁斜拉桥,鄂东长江大桥主跨跨径超过已建成的法国诺曼底和日本多多罗大桥,是一座跨径仅次于同期在建的昂船州大桥的世界级现代化特大型桥梁,其科技含量、设计和施工组织难度为国内外桥梁界所瞩目。

  面对设计图纸做“混合运算”

  据悉,鄂东长江公路大桥的参建施工单位中,中交第二航务工程局中标B 合同段,中交第二公路工程局则中标A 合同段。“让擅长水上建设的二航局接了路面上的活计,对陆地建设相对有经验的二公局却下了水,无疑两家单位都是握着一块短板在手中。”接手项目之初的施志勇颇感无奈。

  尽管是“水鸭子赶上陆”,颇有点“旱鸭子上架把手脚捉了”的意味,施志勇和他的同事们并没有退缩,“先了解陆上工程中我们需要克服哪些东西,在遇到问题前着眼考虑这方面工作,‘短板’才能克服。”

  

  主塔上塔柱钢锚箱安装

  在施志勇看来,设计和施工所站角度并不一样,对于设计师而言,主要专注于解决结构上的问题,如何使结构更合理以满足设计规范要求。“而作为建设者,怎样把蓝图变成实物,使得‘空中楼阁’落地,不但需要对设计意图理解透彻并按图施工,还需要在理解的基础上进行创新和优化。其间,与设计单位的完美沟通和衔接至关重要。”

  面对摊开的设计图纸,在施志勇眼中,却仿佛是跳出了一则相对复杂的混合运算题。“大部分设计师会在他描摹的蓝图中告诉建设者,‘先做哪一步,再做哪一步’,这就像在教小学生要‘先乘除后加减’一般。”

  “然而,很关键的一点数学常识则在于,‘乘与除’或‘加与减’之间并无先后。”施志勇意识到,只要了解透彻设计的意图和原理,合理计划“乘与除”或“加与减”的先后,对施工而言往往能做到事半功倍。

  “任何一个设计者均有其相对固定的基本设计标准,而站在一个设计的角度给出的基本设计步骤未必能保障施工组织及工期、质量做到最好。对‘运算顺序’的优化需要全部基于施工组织的合理协调,‘乘与除’或‘加与减’间的先后不仅涉及施工设备的调配,也可能影响后续工期及质量保障。”遇到与设计单位意见相左时,施志勇都会找对方进行详细沟通,在他看来,“这样的沟通相当必要,且对设计和施工都将成为一种促进。”

  以钢与混凝土“共舞”

  项目设计之初,专家们曾对鄂东长江公路大桥做过多种桥型比选。常规的桥梁设计主要有全钢箱梁斜拉桥、悬索桥两种,悬索桥锚碇因地质原因,被排除在外;全钢箱梁斜拉桥则讲究对称,926 米的主跨势必要设置长长的边跨,既需耗费大量钢材,增加造价,又要求足够的场地满足边跨布局。均不是万全之策。

  唯独基于钢混结构的受力特点,鄂东长江公路大桥的小边跨、大中跨布置,方能既满足一跨跨过有效通航水域的要求,又减少水中基础与河势、滩地现状相适应的难题。

  

  2007 年7 月14日,承台浇筑完成

  对此,据中交第二航务工程局有限公司技术中心施工设计事业部副总工程师卢勇介绍,大桥最终结合“承压式”及“传剪式”优点,创造性地采用带PBL 剪力键的承压与传剪组合式构造,既保证结构刚度均匀过渡,又确保其结合强度合理的顺畅传递。

  同时,选择性能优良的自密实钢纤维砼,通过钢格室足尺模型试验,检验并调整配合比和浇筑工艺;进行温度效应和热敏感性差异分析,提出不同龄期砼和钢的温控指标。在施工中,采取措施加强结合段内部散热和外部保温,使结构升降温及局部温差处于控制范围内。确保了全桥关键部位的受力和传力。

  经过周密组织和技术准备,抓住有利气候条件,2010 年4 月6 日下午15 时至17 时58 分,鄂东长江公路大桥主桥合龙段钢箱梁顺利完成从起吊到匹配就位,随即通过顶推主梁,完成合龙口宽度的精确调整,大桥合龙取得圆满成功。

  “为实现钢箱梁的顺利合龙,根据大桥构造特点和力学行为,充分吸收专家意见,我们提出了几何控制法、顶推合龙方案。”据卢勇介绍,常规的控制法通常采用标高加索力控制,而在大跨径桥梁建设中,微小的索力变化都将造成标高的大幅度变化,必须采用“搭积木”的方式进行“拼接”。

  “对于几何控制法,首先要以准确的模拟计算为基础,提出无应力制造尺寸和无应力索长,进而严格控制制造精度,在施工过程中,严格控制各安装阶段几何目标线形,对于每个阶段进行监测、评估,当误差超过预想范围时则需要进行调整。”卢勇表示。

  经检测,合龙段钢箱梁环焊缝超声波、射线及磁粉探伤合格率达到100%,主桥合龙轴线相对偏差19mm,斜拉索索力最大误差4.9%,主梁线型、塔偏及塔梁应力等指标均大大优于设计及监控要求。

  打桩难,难于上青天

  鄂东长江公路大桥选址于长江岸滩之上,考虑到长江防汛问题,合同签订初期,特别对工期节点目标进行了严格设置。然而,在完成承台部分的节点目标时,中交第二航务工程局却遇到了新的难题。

  安山岩是一种高密度、高强度的岩层,普通钻机很难攻克,并且两岸岩层交界面倾角大,岩层软硬不一。“地质结构中,岩石的强度和岩面的标高与预期发生了很大的变化。小范围里,岩面高低起伏变化很大,相邻两根桩之间岩面高差甚至达到四至六米。”卢勇介绍。

  

  主塔封顶

  “坚硬的地质和悬殊的高差使得钻机作业出现困难,没有多长时间,滚刀楔齿就会被磨平,且容易出现斜孔。从整个作业来说,桩长76 米,入岩就需达到46 米之深,亦使得钻孔效率被迫降得非常低。”在施志勇的记忆中,有一根在以往只需10-15 天就能钻完的桩,那时竟然钻了108 天!

  “这种情况下,我们只能面对出现的问题,而不是把风险转嫁到别处。”施志勇认识到,最简单的方法就是投入,“原来或许需要6 台钻机,我们就投入12 台。”

  尽管如此,项目间的干扰和协调仍旧考验着每个建设者。

  “简单来说,钻孔的过程中,岩石被磨成了细小颗粒状的钻渣后,被泥浆悬浮流出,但同时这个过程也会对钻具造成磨损,当泥浆里的钻渣含量越高,加之岩石强度极高,钻具磨损和钻杆折断的几率将越大。如果不能及时将钻头打捞出来,将严重影响其他钻孔作业,并延缓整个工期。”施志勇指出。

  “我们当时面临的很大的挑战,就是能不能在规定好的短时间内,保质保量把基础和承台做起来。经过团队间的多次讨论,不管怎样,还是决定要努力一把争取完成任务。”

  为保证工期,二航局开始了名副其实的24小时作业制。“我们要求白天怎样工作的,晚上仍同步进行,该有的工序一步不能省,以相同的效率进行,20 天就能完成40 天的作业量。从方案来说,每道工序经过仔细规划,把生产要素配置到位。”施志勇介绍。

  同时,为克服这个难题,建设各方共同组建攻关技术小组,经过反复实验,研究并提出了在超厚、超硬安山岩地层内钻孔时的合理钻进参数,摸索新工艺, 保证进尺速度,避免钻具疲劳磨损导致断钻杆事故的发生。

  最终,单桩成孔时间从90 天缩短为35 天,成孔垂直度均达到H/150 的设计要求,桩基经检测均为Ⅰ类桩。按照承台42 米×23 米×8 米的体量,基坑开挖近20000 方,混凝土方量7785 方,施志勇和他的团队仅用时38 天就完成了施工任务。

  全寿命的设计理念

  设计方案和施工技术工艺是决定桥梁质量至关重要的因素。

  早在项目开工前期,大桥建设指挥部瞄准国内外桥梁工程技术前沿,针对超大跨径混合梁斜拉桥设计、施工中的关键技术难点,确定了“超大跨径混合梁斜拉桥钢混结合段安全、可靠性及耐久性能试验研究”等5 大类16 项科研课题,作为项目建设的科技支撑。

  这是“全寿命设计及周期成本分析研究课题”首次在国内大型桥梁设计、建设中进行运用。

  

  主塔中下塔柱连接段及下横梁施工

  据悉,鄂东长江公路大桥创造性地将全寿命设计理念及周期成本分析应用、贯穿于大型桥梁设计、建设及整个寿命周期的全过程,通过采取现场调查、试验研究、理论分析和数值模拟等技术手段,完成了鄂东长江公路大桥主桥结构可到达、可检查、可维修、可更换的设计和技术措施,并开展大桥结构耐久性研究,编制了养护维修手册。

  同时,建立全寿命周期成本分析模型,并进行全寿命周期成本分析计算。“在风险概率与风险损失评估基础上,项目还建立了风险损失模型和风险评估方法及指标,以及风险控制方法和策略,为其科学管理和决策提供有效的技术支撑和保障,提出保险策略。”施志勇介绍。

  超大跨径混合梁斜拉桥钢混结合段安全、可靠及耐久性能试验研究中,鄂东长江公路大桥指挥部聘请国内知名桥梁专家为顾问,会同同济大学、武汉理工大学等科研院所联合将试验从室内搬到现场,首次按应力相似和几何相似的原则设计制作模型,将纵桥向轴力加载吨位提升到2700 吨,测试刚度损伤和残余变形、钢混结合面处滑移分布以及钢混结合段的混凝土内部应力分布。

  建设一座充满创新气息的世界级大桥,鄂东长江公路大桥指挥部除运用现代科技手段,开辟质量控制新途径,努力做到质量控制精细化外,在加强源头和过程控制中,仍大力狠抓安全管理常态化,使工程质量安全始终处于受控状态。

  以管理创新严把大桥质量关

  工程建设管理有其自身特点和规律,创新必须是在已有工作基础上的改进、优化和完善。鄂东长江公路大桥筹备初期,大桥工程建设指挥部即对鄂东大桥建设的各种困难和风险进行认真分析,提出了以“创新管理方式”、“培养创新型专业团队”为重要内容的管理思路。

  质量管理

  质量管理是大桥建设管理的最重要组成部分,其好坏直接决定大桥建设的成败。为此,大桥各参建单位紧密围绕精细管理的目标,采取各种措施确保质量。

  建设过程中,以工程持续健康协调发展为目标,质量安全有效控制为重点,各种劳动竞赛为载体,调动人的积极性、创造性为目的,逐步形成并不断完善了目标管理,计划指导,节点控制,责权明确,绩效考核,奖惩激励的工程管理机制。

  对于一般质量通病,采取全面普查、集中管理、强化工艺、强化设备的办法,以减少病害发生的概率,同时,严格执行工程质量首件认可制。

  针对关键部位施工,则采取科研项目提供技术支持、专项施工方案审核、试验段验证施工人员和机械设备性能配备的方法,强化并始终坚持领导在一线指挥、问题在一线解决、服务在一线体现、创新在一线推进的“一线作业法”,业主和监理人员全过程跟踪施工,以便对现场发生的各类状况能够在第一时间予以解决,有力地确保了施工质量。

  

  项目部生产区

  同时,建立健全并严格执行工程质量、安全、进度、成本控制的“日报告、周通报、月考评”管理制度,在狠抓落实、不断完善各种行之有效的管理制度和管理手段中,逐步形成高标准、高效率、精细化、无缝隙的管理运行机制。

  又好又快推进工程建设关键在于人。基于“安全、优质、高效、创新、环保”统一目标追求,以“诚信、责任、合作、创新”的核心价值观凝聚共识,鄂东长江公路大桥把工程建设与培养创新型团队,塑造创新型人才结合起来,着重增强人的责任意识、竞争意识、效率意识。

  为加强工程的科学管理和有效控制,大桥工程建设指挥部编制了“总体施工计划网络图”,以此为依据,适时组织工程招标,按月编制施工计划,分项制定施工组织方案,定期进行统计分析,抓住关键节点,倒排生产工期,合理配置资源,实行工程进度、质量、安全日报告、周通报、月考评制度,形成了以计划为“龙头”、自上而下的目标管理体系。

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