“超级工程”港珠澳大桥

在水下近50米建设深埋沉管隧道,在国际上一直被视为“技术禁区”

Oriental Outlook - - CITIES - 《瞭望东方周刊》记者陈融雪/北京报道

沉管成隧,跨海架梁,10月 24日正式通车运营的港珠澳大桥,宛如一条巨龙,横卧在伶仃洋的碧波之上。

这是世界上最长的跨海大桥,拥有世界最长海底隧道的大桥,也是世界最长的钢结构桥梁……

总长约55公里的港珠澳大桥,是中国乃至当今世界规模最大、标准最高、最具挑战性的跨海桥梁工程,被誉为桥梁界的“珠穆朗玛峰”。这项“超级工程”在工程难度上直逼技术极限,成为各国展示创新能力的超级舞台;一桥飞架三地,跨越的不仅是地理天堑,还连接着历史与现在,面向未来。

难度堪比航天器交会对接

“港珠澳大桥连接香港、珠海和澳门,跨海段长度有22.9 公里,还要建设两个10万平方米的人工岛,海底隧道长度达6.7 公里。”港珠澳大桥管理局总工程师苏权科向记者介绍。

相比之下,世界上其他著名跨海通道工程,如美国的切萨皮克跨海工程,长度为 19.7 公里、海上人工岛面积3.2万平方米、海底沉管隧道3.3公里;韩国巨济岛—釜山连岛大桥,长度为8.2公里、没有建造人工岛、海底隧道长 3.7 公里。

“更何况,港珠澳大桥还是在淤泥深厚、海洋腐蚀环境严峻的外海施工,难度可想而知。”苏权科说。

到底有多难?

根据规划,项目要穿越30万吨级航道,同时毗邻香港国际机场。要满足 30万吨级巨轮通行的需求,大桥就得建得高;要满足附近机场航班降落的限高需求,又得建得矮。

怎么办?经过综合考量,港珠澳大桥的设计方案最终定为“桥、岛、隧交通集群工程”,即在这一航段沉入海底,搭建深埋沉管隧道,同时在隧道两侧建起人工岛。

“港珠澳大桥岛隧工程有着许多‘第一次’……”中国交建总工程师林鸣说,港珠澳大桥创造了世界工程的奇迹,工程难度直逼技术极限。

其中,在水下近50米建设深埋沉管隧道,在国际上一直被视为“技术禁区”。

“要让这些管节在海底软基环境下对接安放,难度堪比航天器交会对接,需要精准的遥控、测绘、超算等一系列技术支撑。”沉管隧道设计与施工关键技术课题研究负责人徐国平向记者介绍,技术人员最终从理论上揭示了深埋沉管结构体系受力及变形机理,创新提出“半刚性”

沉管新结构。

“国外类似沉管接头的正常漏水率是5%~10%,半刚性结构改善了沉管结构的防水性能,港珠澳大桥沉管隧道首次做到了无一处漏水。”他说。

集大成者

据介绍,作为世界最大的钢结构桥梁,港珠澳大桥仅主梁钢板用量就达42万吨钢铁,足够建造 60座埃菲尔铁塔;它拥有世界最长的海底隧道,全长 6.7公里,全部采用沉箱预制搭建;它使用的108万立方米混凝土,每一粒都可以溯源……

港珠澳大桥管理局行政总监韦东庆表示,港珠澳大桥之所以被称为“超级工程”,是因为它几乎囊括所有交通工程领域,不仅有桥、人工岛、海底隧道,还涉及航空与海事,是名副其实的“交通工程系统集大成者”。

值得指出的是,作为举世瞩目的超级工程,港珠澳大桥不仅代表着中国桥梁的先进水平,也是展示各国创新能力的超级舞台,来自丹麦、美国、荷兰、英国、日本、德国、瑞士、土耳其等多个国家的桥梁专家纷纷参与其中。

譬如,无线声呐深水测控系统被称为沉管安装对接的“深海之眼”,能通过计算机和无线声呐设备精确判定沉管在海底的位置、角度,大大提高安装的速度和准确度。该系统由港珠澳大桥岛隧项目联合日本三清公司合作历时一年多自主研发。

首次应用该系统的E4沉管安装时间就刷新了纪录,从浮运到沉入海底安装仅用了16 个小时,比第一节沉管安装对接的86小时缩短了70 个小时,可以说创造了一个“大惊喜”。

“经过两年多的实际应用,港珠澳大桥岛隧项目不断完善优化无线声呐深水测控系统,今后这一系统在国际深水施工领域都具有推广价值和应用前景。”常驻港珠澳大桥施工一线的日本三清公司技术专家冲山桢雄说。

随着这一连串“世界纪录”的诞生,港珠澳大桥在建设管理、工程技术、施工安全和环境保护等领域填补了诸多“中国空白”乃至“世界空白”,进而形成了一系列“中国标准”。

跨越的不只是地理天堑

“如果不是国家的整体科研和装备实力到了这 一步,做这样的整体设计是不可想象的。”苏权科感慨地说。

二十多年前,中国能否修建跨径400 米的桥梁还广受质疑。如今,跨径超千米的大桥已不新奇。世界最大(长)跨径悬索桥、斜拉桥、钢拱桥、跨海大桥的前十座,中国均占据半壁江山乃至更多。

譬如,钢拱桥方面,2003年通车的上海卢浦大桥主跨 550米,成为当时世界最大跨度钢拱桥; 2009 年,主跨 552米的重庆朝天门长江大桥通车,创下新的钢拱桥跨径世界纪录。

悬索桥方面,2005年建成通车的润扬长江大桥跨径 1490 米,2007年贯通的西堠门大桥主跨达 1650米,是世界跨度第二大悬索桥。

斜拉桥方面,苏通长江大桥跨径达1088 米,是世界跨度第二大斜拉桥……

海上大桥方面,2005年,全长 32公里的东海大桥建成通车;2008 年,全长36公里的杭州湾跨海大桥建成通车;2011 年,全长 36.48 公里的青岛胶州湾跨海大桥建成通车……

从半个多世纪前举全国之力建一座武汉长江大桥,到现在一年建成数千座特大桥,中国全国桥梁总数超过100 万座。

而港珠澳大桥,跨越的不只是地理天堑。香港至珠海的陆路通行时间将由3小时变成半小时,人们正在考虑为它量身打造符合三地实际情况、融合不同法律和制度的运营机制,不断释放它的发展潜力。

“大家更加关注它的影响、使用、效益和三地融合发展,以及‘一带一路’标准走出去的问题,这座桥连接历史与现在,也面向未来。”港珠澳大桥管理局副局长余烈说。

港珠澳大桥之所以被称为“超级工程”,是因为它几乎囊括所有交通工程领域,不仅有桥、人工岛、海底隧道,还涉及航空与海事,是名副其实的“交通工程系统集大成者”。

2018 年 10 月 24 日,车辆行驶在港珠澳大桥上(吕小炜/摄)

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