港珠澳大橋：拉近粵港澳時(shí)空距離

鄧媛雯

從開工那一刻起，港珠澳大橋就在連續(xù)創(chuàng)造“世界之最”。這座東連香港，西接澳門、珠海的跨海大橋，全長約55公里，其中主體橋梁工程長達(dá)22.9公里，是繼三峽工程、青藏鐵路之后，我國又一重大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，也是中國橋梁建筑史上技術(shù)最復(fù)雜、環(huán)保要求最高、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)最高的“超級(jí)工程”。

同時(shí)，還是迄今世界上總體跨度最長、鋼結(jié)構(gòu)橋體最長、橋面鋪裝面積最大的跨海大橋，被英國《衛(wèi)報(bào)》稱為“現(xiàn)代世界七大奇跡”之一。

港珠澳大橋設(shè)計(jì)施工中，全長超過7公里的島隧工程是整個(gè)項(xiàng)目的控制性工程，負(fù)責(zé)這一工程設(shè)計(jì)施工的是中國交通建設(shè)集團(tuán)。7年里，島隧工程項(xiàng)目總工程師林鳴帶領(lǐng)幾千人團(tuán)隊(duì)，相繼突破了深埋沉管、快速成島、隧道基礎(chǔ)、外海深槽安裝等一系列世界難題，為中國工程建設(shè)標(biāo)注了全新的高度。

中國著名橋梁專家譚國順說：“港珠澳大橋建設(shè)從原材料到施工現(xiàn)場多艘3000多噸級(jí)的吊船等眾多大型裝備，全部是國產(chǎn)的，能建成這樣一座世界矚目的橋梁，不僅僅代表中國橋梁的最先進(jìn)水平，更是這個(gè)國家綜合國力體現(xiàn)，港珠澳大橋?qū)⑹侵袊呦蚴澜绲挠忠粡埿旅??！?h3>在海底鋪上“席夢思”

“雖然有建設(shè)跨江隧道的歷史，然而，來港珠澳之前，我們對(duì)海底沉管隧道十分陌生，能找到的資料只有薄薄的一本書，零星見過幾張沉管隧道施工的現(xiàn)場圖片?！敝薪桓壑榘拇髽驆u隧工程項(xiàng)目副總工程師高紀(jì)兵說。

根據(jù)設(shè)計(jì)，大橋隧道工程要在伶仃洋海面40多米深處開挖一條5664米的海底隧道基槽，海下最大挖深達(dá)48.5米，誤差不超過0.5米。由于港珠澳大橋地質(zhì)環(huán)境是厚軟土地基，且厚度在30～50米，這使得沉管基礎(chǔ)沉降控制變得非常困難。

“沉管隧道為什么漏水？歸結(jié)到底，都是基礎(chǔ)出了問題。”林鳴解釋說，近8萬噸重的沉管鋪在上面，基礎(chǔ)如果做不好，后果不堪設(shè)想。

經(jīng)過無數(shù)次工法比選、理論計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證，大橋的工程師們創(chuàng)新一種新的復(fù)合地基+組合基床的基礎(chǔ)方案，在溝槽的基床底部加鋪一層2至3米的大塊石并夯平，其上再用碎石整平。工程師們笑稱，這是給海底沉管鋪上“席夢思”。

為了鋪好“席夢思”，今年39歲的工程師冀晉和他的拋石夯平班組在“振駁28”號(hào)拋石夯平船上整整奮戰(zhàn)了43個(gè)月、1291天。洋流、臺(tái)風(fēng)、回淤、設(shè)備損壞，甚至船上極度單調(diào)枯燥的生活，都給他們帶來極大的挑戰(zhàn)。2016年1月25日，冀晉他們最終完成了世界上首例深海基床塊石拋填和夯平工程。

事實(shí)證明，整個(gè)島隧工程中，運(yùn)用組合基床的部分，隧道的沉降都控制在5厘米以內(nèi)，這比合同約定20厘米的沉降標(biāo)準(zhǔn)超出數(shù)倍。

33根沉管連結(jié)滴水不漏

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，港珠澳大橋海底沉管隧道由33根巨型沉管組成，每節(jié)管道長180米，寬37.95米，高11.4米，單節(jié)重約8萬噸。這些沉管采用工廠法預(yù)先制成，為此，大橋建設(shè)者用14個(gè)月在外海荒島建成了世界最大的沉管預(yù)制廠，并創(chuàng)下了澆筑百萬方混凝土無一裂縫的世界奇跡。

把跟航母一樣重的沉管浮運(yùn)至施工現(xiàn)場，并準(zhǔn)確沉放在海地50米深已經(jīng)鋪好的基床上并與前一個(gè)沉管實(shí)施精確對(duì)接，其難度和挑戰(zhàn)可想而知。

負(fù)責(zé)沉管浮運(yùn)安裝施工的島隧項(xiàng)目副總工程師王強(qiáng)說，風(fēng)向浪高、海底洋流、泥沙、海水密度，每一個(gè)參數(shù)的變化都會(huì)直接影響沉管對(duì)接。

即使在世界范圍內(nèi)，沉管隧道尚沒有100%不漏水的紀(jì)錄。然而，港珠澳大橋隧道在世界范圍類似機(jī)構(gòu)中，第一次做到了滴水不漏。

在沉管對(duì)接過程中，最終接頭無疑是“畫龍點(diǎn)睛”的一筆，負(fù)責(zé)最終接頭設(shè)計(jì)的工程師李毅告訴記者，為了實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)的精度要求，他們用了3年時(shí)間，從方案的提出、細(xì)化、完成，“做到每一個(gè)參數(shù)能說得清楚”。

今年5月2日22時(shí)許，經(jīng)過10余小時(shí)的吊裝，重達(dá)6000噸的最終接頭像“楔子”一樣被精確安裝在海底28米深的E29和E30兩節(jié)沉管之間，將海底隧道連為一體。從2013年5月第一節(jié)沉管安裝完成，歷時(shí)4年，大橋建設(shè)者先后攻克深水深槽、大徑流、強(qiáng)回淤、曲線段等世界難題，創(chuàng)造了“一年十節(jié)”的中國速度。

逼出來的創(chuàng)新

沉管隧道被定義為淺埋隧道，沉管回填及覆土厚度約在兩米，為滿足伶仃洋海域水運(yùn)要求，港珠澳大橋隧道沉管需埋到海床以下20多米。

然而，自1928年人類工程史上修建第一條鋼筋混凝土沉管隧道以來，沉管制作的“工具箱”里只有剛性和柔性兩種方法。港珠澳大橋島隧工程總設(shè)計(jì)師劉曉東介紹說，“剛性結(jié)構(gòu)好比一塊長條積木，而柔性結(jié)構(gòu)好比樂高小塊積木拼接的積木條”。工程師們通過大量計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)，在20多米的覆蓋層下，采用傳統(tǒng)的剛性或柔性結(jié)構(gòu)體系，沉管結(jié)構(gòu)安全都得不到保障。

2012年11月17日凌晨，劉曉東收到林鳴的一條短信：“嘗試研究一下半剛性?！彼岢龅陌雱傂越Y(jié)構(gòu)設(shè)想，是保留甚至強(qiáng)化串起小管節(jié)之間的鋼絞線，加強(qiáng)小管節(jié)之間的連接，使180米長、由8個(gè)小節(jié)段連接而成的標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)的變形受到更大的約束，增強(qiáng)深埋沉管的防錯(cuò)位能力。

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)用30多天完成《半剛性沉管結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)與研究報(bào)告》，為了證明“半剛性”結(jié)構(gòu)，工程師們又邀請(qǐng)國內(nèi)外6家專業(yè)研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行“背對(duì)背”的分析計(jì)算，從模型試驗(yàn)及原理上驗(yàn)證“半剛性”結(jié)構(gòu)。最終，這一創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到各方一致認(rèn)可。

經(jīng)過兩年努力，總長5.6公里，由33節(jié)、每節(jié)重7萬多噸的沉管連結(jié)而成的港珠澳大橋海底隧道沉管部分全線貫通，大橋建設(shè)者用最低的花費(fèi)，把“半剛性”結(jié)構(gòu)由構(gòu)想變成現(xiàn)實(shí)。

“中國工程師的創(chuàng)新是被逼出來的，甚至是痛苦的”，回憶那一段煎熬的日子，林鳴感慨道，大橋設(shè)計(jì)之初，他們?cè)c一家掌握沉管隧道施工核心技術(shù)的外國公司商談合作，這家公司開出的咨詢費(fèi)高達(dá)1.5億歐元，并且，施工過程及時(shí)間節(jié)點(diǎn)均由對(duì)方掌控。

外國公司的技術(shù)保護(hù)、技術(shù)壁壘與技術(shù)歧視，激發(fā)了中國工程師自主創(chuàng)新的決心。在港珠澳大橋島隧工程建設(shè)過程中，新技術(shù)創(chuàng)新有64項(xiàng)，包括深埋沉管、快速成島、隧道基礎(chǔ)、工廠法預(yù)制沉管、外海深槽沉管安裝等一系列工程難題，為世界海底隧道工程技術(shù)提供了新知識(shí)與新樣本。

打造世界級(jí)跨海通道

港珠澳大橋管理局副書記、行政總監(jiān)韋東慶介紹，因?yàn)閮?nèi)地與港澳三地技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)存在差異，港珠澳大橋從一設(shè)計(jì)就按照“就高不就低”的原則確定主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，即采用最高標(biāo)準(zhǔn)打造“世界級(jí)跨海通道、地標(biāo)式建筑”，譬如設(shè)計(jì)壽命120年，抗16級(jí)臺(tái)風(fēng)、8級(jí)地震及30萬噸巨輪撞擊等要求。

港珠澳大橋主體工程22.9公里的橋梁，首次在橋梁工程上部結(jié)構(gòu)大規(guī)模采用鋼結(jié)構(gòu)，用鋼量達(dá)40多萬噸，足以建造60座埃菲爾鐵塔。

歷時(shí)8年多的建設(shè)，目前港珠澳大橋進(jìn)入收官階段，大橋交通工程正在有條不紊地推進(jìn)著，有望年內(nèi)全線通車，這意味著港珠澳的經(jīng)貿(mào)合作將進(jìn)入新的階段，三地之間有效實(shí)現(xiàn)半小時(shí)經(jīng)濟(jì)城市圈，港珠澳將成為整個(gè)珠三角地區(qū)新的經(jīng)濟(jì)三角體。

港珠澳大橋建成通車后，珠海至香港的交通時(shí)間將由現(xiàn)在的水路約1小時(shí)、陸路3小時(shí)以上，縮短到20至30分鐘內(nèi)，首次實(shí)現(xiàn)珠海、澳門與香港的陸路對(duì)接，將極大縮短港珠澳三地間的距離。

（陳海升薦自《華聲》）

責(zé)編：天翼endprint