細(xì)看洋山科技閃光點(diǎn)

      綠色環(huán)保建材橋身百年不朽

　　東海大橋設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期要達(dá)到100年，這在我國(guó)橋梁建設(shè)史上是首次提出。這一標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大橋結(jié)構(gòu)的防腐和耐久性，提出了更高的要求。一種以煉鐵廢渣為主要材料的綠色建材，承擔(dān)了重任。

　　海水中含有大量的陰離子和陽(yáng)離子，這些離子通過(guò)混凝土孔隙進(jìn)入混凝土內(nèi)部，與混凝土組分或鋼筋組分發(fā)生化學(xué)或者電化學(xué)反應(yīng)，引起混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕。

　　在華東沿海地區(qū)，對(duì)混凝土最主要的破壞原因是Cl－，它不僅存在于海水中，空氣中也大量存在，這就對(duì)混凝土材料提出了很高的要求。為此，上海建科院和上海寶田新型建材有限公司合作，以煉鐵廢渣為主要原料，開發(fā)了一種針對(duì)東海大橋工程的綠色建材———高性能海工混凝土摻合料。它不僅等量替代了60％的水泥，直接節(jié)約材料成本2000萬(wàn)元，而且因?yàn)槠漭^高的細(xì)度，達(dá)到了填空混凝土獲取致密性的目標(biāo)，有效提高了抗氯離子滲透性能及抗碳化、抗?jié)B、抗凍、抗硫酸鹽、抑制堿骨料反應(yīng)等耐久性能。經(jīng)建科院“海工混凝土使用壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)”測(cè)算，加入這種摻合料的混凝土結(jié)構(gòu)，完全可以使東海大橋達(dá)到100年的使用壽命。

　　智能化系統(tǒng)監(jiān)測(cè)大橋“健康”

　　東海大橋作為上海國(guó)際航運(yùn)中心洋山深水港區(qū)重要的配套工程，不僅是洋山深水港集裝箱陸路集疏通道，也是港區(qū)水、電、通訊供應(yīng)的生命線，及與上海市區(qū)緊密相連的惟一通道。為保證東海大橋交通暢通，加強(qiáng)對(duì)橋梁的維護(hù)管理極為重要。

　　橋梁在建成后，在長(zhǎng)期的靜載和活載作用下，以及氣候、腐蝕、老化等因素的影響，相應(yīng)的強(qiáng)度和剛度會(huì)隨時(shí)間的推移而降低。這不僅會(huì)影響行車安全，亦會(huì)縮短橋梁的使用壽命。

　　隨著大跨徑橋梁的輕柔化及形式與功能的復(fù)雜化，橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)目前已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界、工程界的研究熱點(diǎn)。許多國(guó)家都在一些已建和在建的大跨徑橋梁上進(jìn)行了有益的嘗試。

　　橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是一個(gè)以橋梁結(jié)構(gòu)為平臺(tái)，應(yīng)用現(xiàn)代傳感、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，優(yōu)化組合結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通監(jiān)測(cè)、設(shè)備監(jiān)測(cè)、綜合報(bào)警、信息網(wǎng)絡(luò)分析處理和橋梁養(yǎng)護(hù)管理各功能子系統(tǒng)為一體的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁在各種環(huán)境、荷載等因素作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，并能有效地提供橋梁養(yǎng)護(hù)管理的科學(xué)依據(jù)，顯著提高橋梁的整體管理水平，從而能夠最大限度地確保橋梁安全運(yùn)營(yíng)、預(yù)診斷橋梁病害和延長(zhǎng)橋梁使用壽命。可以說(shuō)，它是一位智能化的橋梁“體檢專家”。而傳統(tǒng)的通過(guò)人工目測(cè)檢查或借助于便攜式儀器測(cè)量的方法，根本無(wú)法有效地應(yīng)用于大型橋梁的監(jiān)測(cè)。

　　在市建委和市科委的大力支持下，上海同盛大橋有限公司、同濟(jì)大學(xué)橋梁系、鐵道部大橋局東南檢測(cè)中心和巨一科技發(fā)展有限公司的科研人員聯(lián)合攻關(guān)，開發(fā)了“東海大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”。系統(tǒng)由分布在大橋各處的傳感器、工作站和環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)組成，具有自檢、校正、控制、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、可更換和升級(jí)功能，這一系統(tǒng)的成功建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，將極大地減少大橋管理的現(xiàn)場(chǎng)工作量和養(yǎng)護(hù)管理費(fèi)用，在幫助管理者及時(shí)了解橋梁的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)、病害和外部事件從而科學(xué)地制定對(duì)策方面，將長(zhǎng)期發(fā)揮重要作用。

　　聲納技術(shù)開道掃除“漏網(wǎng)”暗礁

　　洋山深水港的建設(shè)，離不開“掃?！毕蠕h的貢獻(xiàn)。要想開辟水上航線，首先要對(duì)海底來(lái)個(gè)“清場(chǎng)”，請(qǐng)擋道的暗礁出局，才能確保航道和港口的安全。

　　使用高分辨率多波束掃測(cè)儀及側(cè)掃聲納技術(shù)，能夠獲得高分辨率、全覆蓋的海底地形和地貌。

　　對(duì)洋山海域的海底地貌，以前只作過(guò)一次粗略的探測(cè)，精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到建設(shè)深水港的要求。上海海事局海測(cè)大隊(duì)在接到監(jiān)測(cè)洋山海底的任務(wù)后，在洋山海域駐扎了一個(gè)多月，用聲納技術(shù)對(duì)整個(gè)海域進(jìn)行來(lái)回拉網(wǎng)式清掃。裝在船只底部的各種聲納探測(cè)裝置發(fā)出聲波，碰到非水物質(zhì)就會(huì)反射，由此可知海底深度。他們根據(jù)海底深度，每隔50～100米，平行設(shè)定一條探測(cè)線，再由線到面，將聲納探測(cè)網(wǎng)布滿整個(gè)洋山海域。

　　功夫不負(fù)有心人，在原先圈定的洋山港引航待泊檢疫錨地，他們居然“掃”出了一座高7米、在以前相關(guān)海域記錄中從未被提及的暗礁，。因?yàn)檫@片暗礁在水里的深度僅為16.8米，低于22米的要求，一旦遺漏，將會(huì)對(duì)即將停泊的十萬(wàn)噸級(jí)以上的巨輪帶來(lái)災(zāi)難的打擊。

　　此外，在洋山港建設(shè)過(guò)程中，由于多次遭遇臺(tái)風(fēng)侵襲，施工水域沉船不斷，對(duì)過(guò)往船舶及工程施工都構(gòu)成極大威脅。數(shù)年間，海測(cè)大隊(duì)在東海大橋及洋山港施工作業(yè)區(qū)水域，掃獲了10數(shù)艘沉船，保證了深水港和跨海大橋的施工安全。

　　自主創(chuàng)新LED照明節(jié)能技術(shù)世界領(lǐng)先

　　我國(guó)首座跨海大橋會(huì)采用什么樣的照明技術(shù)？當(dāng)然是最先進(jìn)的第四代照明技術(shù)———LED。什么是LED？在東海大橋上的LED燈又散發(fā)著怎樣的迷人光芒呢？

　　LED燈，是利用半導(dǎo)體發(fā)光二極管作為光源的一種固態(tài)照明。它可以在通電條件下，讓移動(dòng)的電子“掉進(jìn)”量子阱，產(chǎn)生一定波長(zhǎng)的光。其技術(shù)關(guān)鍵是：“鋪設(shè)”的量子阱越多，電子“掉進(jìn)去”的可能越大，能量利用率就越高。

　　據(jù)中國(guó)工程院院士陳良惠介紹，LED照明可大大達(dá)到節(jié)電目的，預(yù)計(jì)2010年我國(guó)用電量將達(dá)到2.7萬(wàn)億度，照明用電量超過(guò)3000億度。由于同樣亮度下，LED燈的耗電僅為普通白熾燈的1/10，所以，只要有1/3的白熾燈被LED燈取代，每年就能節(jié)省近1000億度電，相當(dāng)于一個(gè)三峽工程的年發(fā)電量。

　　東海大橋的照明系統(tǒng)原由美國(guó)通用公司總承包，燈具都由他們提供。在上海市科委的支持下，上海藍(lán)寶光電材料有限公司與中科院上海技術(shù)物理所合作，自主研發(fā)并掌握了多層量子阱結(jié)構(gòu)技術(shù)，“鋪設(shè)”的量子阱達(dá)到了四層，目前國(guó)際上只有美國(guó)和日本掌握同類技術(shù)?，F(xiàn)在，由我國(guó)自己開發(fā)的LED燈已經(jīng)取代通用公司的燈具，在東海大橋上熠熠生輝，閃耀著科技自主創(chuàng)新的光芒。

　　生態(tài)改良鹽堿地污泥大顯身手

　　臨港新城是洋山港的重要城市依托和集疏運(yùn)基地，它以5平方公里的“蘆潮湖”為圓心向四周擴(kuò)散，形成總面積為90平方公里的濱海城市。但是，臨港新城外圍的沿海地帶是一片新近由人工吹泥而成的陸地，含鹽量很高。如何對(duì)這塊鹽堿地帶進(jìn)行改造，使它成為生態(tài)健康的碧水綠洲呢？

　　據(jù)上海市園林科研所高級(jí)工程師崔心紅博士介紹，目前園林與水利專家正通力合作，運(yùn)用排管、隔離、抬高地形這三大工程措施以及一系列生態(tài)輔助措施，對(duì)鹽堿地進(jìn)行改良。

　　專家想出了一套有利于環(huán)保的工程對(duì)策，為土壤安置一些排鹽管，將大量鹽分釋放到特定的地下河網(wǎng)，其功能類似于汽車的尾氣排放；用建筑垃圾等材料在土壤底部鋪一道“隔離層”，阻隔鹽分自下往上流動(dòng)的通道，讓地表徑流和雨水向下滲透，稀釋土壤的含鹽量；或者干脆來(lái)個(gè)“大搬家”，抬高新成陸地的地形，讓“虎視眈眈”的鹽水沒有可趁之機(jī)。

　　其他一些生態(tài)措施也能起到不錯(cuò)的輔助效果，比如給貧瘠的鹽堿地土壤“增肥”：充分利用城市水廠污泥，先發(fā)酵腐熟后，去除其中的重金屬和病原微生物，再按嚴(yán)格要求施入鹽漬土中。這樣，不但能增加土壤的有機(jī)質(zhì)，使其層次更豐富以達(dá)到種植要求，也能將多余污泥變廢為寶，可以說(shuō)，是為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)添了一臂之力。