港珠澳大桥总设计师孟凡超:超级工程背后的故事

10 月23日上午,港珠澳大桥开通仪式在广东珠海举行。习近平总书记出席仪式并宣布大桥正式开通。这是继三峡工程、青藏铁路后,我国又一重大基础设施项目,也是中国桥梁史上技术最复杂、环保要求最高、建设标准最高的超级工程。

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港珠澳大桥跨越伶仃洋东接香港,西接广东珠海和澳门总长约 55 公里,集桥、岛、隧于一体,是世界最长的跨海大桥,被誉为“新世界七大奇迹”之一。从2002年算起,大桥从提出设想、立项、修建到完工共历时 15 年,总设计师孟凡超见证了全过程。孟凡超,全国工程勘察设计大师、 港珠澳大桥总设计师。2004 年,他开始主持港珠澳大桥的可行性研究, 2009 年 12月完成港珠澳大桥主体工程初步设计。2011年2月-2012年10月,他又主持完成了港珠澳大桥深水区桥梁工程施工图设计。如今港珠澳大桥开通运营,孟凡超无比自豪。在他眼里,这座大桥就像是 一个自己辛苦哺育出的孩子一样珍贵。1、在孟凡超的履历上,港珠澳大桥虽然让他名誉加身,但是这个中国交通史上技术最复杂、建设要求及标准最高的工程之一,从可行性研究到目前开通运营,6年筹备规划、9年建设,前后历时15年,其中的困难和挑战可想而知。

众所周知,港珠澳大桥是世界首座跨越和连接三种不同社会机制体制的超级交通通道项目,其可行性研究是一项庞大的、极其复杂的系统工程,具有很大的挑战性和很强的创新性。孟凡超表示港珠澳大桥的可行性研究除了工程线位方案、工程技术方案、工程技术标准、气象、水文、地质、交通经济、建设必要性、交通通行方案、环境评价、通航标准、航空限高、投资融资模式、收费方案等等外,还包括三地法律、三地技术规范、三地口岸方案、建设管理模式等方面。“香港、澳门、珠海三地采用的是一国两制,管理方式、工程方案、设计理念、资金成本等等均不同,每一项都有挑战,都需要磨合。”孟凡超表示刚开始介入时,已经认识到这是一个难的项目,世界没有先例,但他说自己喜欢那种挑战,虽然当时压力非常大。所以,当时他并没想那么多,而是想着先把设计方案拿出来再说。2003 年 8 月,国务院正式批准三地政府开展港珠澳大桥前期工作。2004 年年初,港珠澳大桥的前期工作 启动,孟凡超被任命为主体工程总设计师,开始了港珠澳大桥的工程核心性研究报告的前期规划。此前,他还参与了国内众多桥梁的设计工作,包括黄石长江公路大桥、南京长江二桥、南京长江三桥、杭州湾跨海大桥、青岛胶州湾跨海大桥等国家重点工程项目,50多次获得国际和国内大奖,还获得了“全国工程勘察设计大师”的称号。2 港珠澳大桥的设计刚开始,就遇到了一个比较大的坎儿。这个坎儿主要是珠海和澳门对大桥登陆点产生了分歧。出于城市利益的考虑,珠海希望设置在穿过澳门的横琴岛,澳门希望设置在珠海的情侣路,很难协调。孟凡超介绍说,登陆点的选择问题成了可行性研究的“拦路虎”。登陆点的选择控制着跨海通道的走向和工程规模,是整个跨海大桥的“龙头”,龙头定不下来,龙身和龙尾都摆不起来。孟凡超回忆,那几个月,自己几乎茶饭不思,做梦都在想登陆点究竟设在哪里才能让两地都能接受。2004 年春节,孟凡超和设计团队都没有回家过年,他要求设计团队都不能离开珠海,随时待命。他带着设计团队沿着伶仃洋西岸一步一步找最佳登陆点,都无功而返。有一天,孟凡超从澳门返回珠海,就在要进入拱北口岸关口时,他发现在澳门和珠海的关口之间有一个过渡地带,他喜出望外,立即用脚步去丈量,有 50米左右的宽度,可以建成6车道,作为登陆点正好合适。后来拱北登陆点,得到了港珠澳三地的一致认可。

3 2005 年,孟凡超带领团队完成了大桥三种总体设计方案:全桥、全隧和桥岛隧组合方案。但在总体方案论证会上,各类专家意见严重不统一,桥梁专家坚持应采取全桥方案,而搞隧道的专家则建议搞全隧道方案。但更多的人主张桥岛隧方案。但每一种方案都会被质疑。孟凡超个人更偏向于全桥方案,桥梁设计界有一个不成文的经验:能桥则桥,不得已才修隧道。他当然希望这座桥像一座勋章一样,在地面上展示,看得见、摸得着。但综合多方面因素他发现,最可行的却是桥岛隧方案,就是把桥梁、人工岛、隧道连接起来,形成完整的港珠澳大桥跨海通道。港珠澳大桥为什么必须采取桥、岛、隧三种方式的集群组合?孟凡超解释说,首先,珠江口上有一条国家级、世界级的航道,每天最繁忙的时候这里有四五千艘轮船在海面上通过,必须保障绝对的畅通。其次,港珠澳大桥所在海域又靠近香港机场,每天 1800多架的航班要从这里起降,所以出于安全考虑,桥也不能修得太高。 为了避开这两个矛盾,设计师就得在工程方案中加入海底隧道。“但海底隧道总不能两头没有依靠地就在水下埋沉管吧?这样就逼得你不得不建人工岛,所以桥、岛、隧三大块缺一不可。”孟凡超无数次在江面上查勘,最终,方案中,靠近香港的主航道采用海底隧道,这样可以有效解决航道畅通和航空限高问题。经过他一系列劝说和展示,大家达成共识,选择桥岛隧方案。如今,我们从空中俯瞰,看到港珠澳大桥像一条纽带一样将珠海、香港、澳门三地相连,同时也有人疑问,为什么大桥是弯弯曲曲的样子,而不是一条直线?其实这样设计有不得已的地方:首先,大桥连接的是珠港澳三地,不可能用一条直线把它们串起来。同时,珠江口有 30多公里宽,每一段的水流方向都是不一样的。而从工程的角度来讲,是希望把桥墩的轴线方向和水流的流向方向大致取平,取平以后能尽量减少阻水率。“大桥在设计的时候,珠江委就给我们提出了一个非常严苛的要求,就是几十公里的桥长,包括桥岛隧组成的这么一个集群工程,总阻水率必须低于10%。” 伶仃洋属于弱潮河口,潮型为不规则的半日混合潮,泥沙携带量很大。水利专家认为“阻水率”过大,如果超过了10%,以后可能会对大桥以北的珠江和海湾的演变、生态的演变、海床的演变等产生负面的影响。孟凡超表示,把桥修得自然带弯曲,除了好看,还有一个很重要的考虑:如果几十公里的大桥都被修成了一条直线,开车的人很疲劳,容易犯困,很容易出交通事故。4 2009 年 3 月,港珠澳大桥的勘察作业船已经在伶仃洋面上展开作业。港珠澳大桥正式进入初步设计勘察阶段。为了实现2009年底开工,其初步设计、初步勘察和专题研究同步向前推进。在孟凡超看来,总设计师要善于权衡各种复杂的意见,准确地寻找到一个最佳方案,拿出的决策要具有准确性和有效性,而且要经得起事实和时间的考验。“在我们团队的意见和社会专家意见不一致时,总设计师面临的压力和挑战是难以想象的”,孟凡超说。很多时候,孟凡超不得不斡旋于三方不同的意见之中,但最终所有的问题都得到解决,经验就是“平等、尊重、协调”。孟凡超说,事实证明三地协调机制是一项成功的探索,例如制定技术标准就高不就低等原则,在很多重大问题上减少了分歧,使最终解决方案达到三方满意。与此同时,作为港珠澳大桥的总设计师,孟凡超在面对争论时也要有必要的坚持。“一个超级项目在设计阶段有各种争论是非常正常的,但总设计师一定要抓住主要的建设目标,对于港珠澳大桥来说,拒绝过于刻意的景观设计,确保港珠澳大桥简洁、大气、力度的美就是一种坚持”。因为港珠澳大桥本身

巨大的体量、规模,独特的桥隧结构和独特的地域文化已经使它无可争议地成为珠三角地区的地标性建筑。此外,港珠澳大桥自身巨大的挑战性和创新性,使它成为中国交通史上技术最复杂、建设要求及标准最高的工程之一。孟凡超表示,港珠澳大桥建成,标志着我国由桥梁大国向桥梁强国迈进。那么港珠澳大桥究竟创下了多少个“第一”?孟凡超扳着手指头一个一个地数道:“作为一个单体的跨海通道项目,港珠澳大桥无疑是全世界最长的一个;从岛隧工程来讲,沉管隧道的埋深已经达到了 46 米,这个深度,也是世界最深的;此外还有人工岛,筑岛技术属于目前世界最先进;如此体量的人工岛建设速度也是世界最快的……”港珠澳大桥最初定位不仅要建设成世界级的跨海通道,为粤港澳三地提供优质服务,还要成为珠江两岸的地标性建筑。正是在这样的目标和种种挑战下,孟凡超提出了‘大型化、工厂化、标准化、装配化’的‘四化’概念和理念。“四化”的本质与核心就是工业化。这意味着,传统建设施工模式中,“千军万马”下海作业的局面将成为“老皇历”。从桥墩到桥塔,从钢箱梁到深入海底 46 米深的隧道沉管,都从“浇筑”变成了制造,变成了在工厂按照标准生产的大型预制件产品;施工企业自己研发制造或购买的大型施工装备、大型浮吊、大型船舶,将大型构件产品运输到海上,像搭拼积木一样,一件一件地组装成“钢铁巨龙”。“四化”设计理念使传统工法模式中存在的质量、安全、难度、环保等问题得以迎刃而解,赢得了业主、粤港澳三方、施工企业、工程技术同行的认同和赞赏。2014 年底,孟凡超去美国弗吉尼 亚州访问,向美国朋友介绍了港珠澳大桥,并邀请对方到中国来考察港珠澳大桥的建设。“他们当时还不相信。来了之后,看了我们的沉管、钢结构、钢箱梁、墩台结构,看了海上施工现场,感到非常震惊,认为这完全超乎他们的想象,已经处于世界领先水平了。”孟凡超清楚地记得,美国代表团参观完后发出了由衷地感慨:“没想到你 们中国人在远东还能干出这种惊天动地的事!”如今,在“四化”理念下建设的港珠澳大桥,成了中国企业走出去的“标杆工程”。一些发达国家的中小项目都纷纷向中国订货,包括钢结构制造,甚至连钢材都是用中国的产品。5港珠澳大桥无论是规模还是所处环境的复杂程度,都是当今世界“无桥能

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