文｜本刊記者 萬(wàn)曉曦

改革開(kāi)放以來(lái)，與香港交通聯(lián)系便利的珠江東岸經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度遠(yuǎn)超珠江西岸地區(qū)，然而隨著珠江東岸發(fā)展空間及資源日趨緊張，香港需要尋找新的發(fā)展空間。西岸具有后續(xù)發(fā)展空間優(yōu)勢(shì)，發(fā)展迫在眉睫，因此提出建設(shè)香港與珠江西岸陸路通道的設(shè)想，把香港與珠江西岸聯(lián)系起來(lái)，這個(gè)聯(lián)系通道就是港珠澳大橋工程。

港珠澳大橋東接香港特別行政區(qū)，西接廣東省珠海市和澳門特別行政區(qū)，是國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃中珠江三角洲(簡(jiǎn)稱珠三角)地區(qū)環(huán)線的組成部分和跨越伶仃洋海域的關(guān)鍵性工程。將形成連接珠江東西兩岸新的公路運(yùn)輸通道，是集橋、島、隧為一體的跨海通道，全長(zhǎng)約55公里。大橋共分為珠海和澳門接線、珠澳口岸人工島、大橋主體工程、香港連接線以及香港口岸人工島六個(gè)部分。

舉世矚目的大型跨界工程

港珠澳大橋是世界范圍內(nèi)最長(zhǎng)、規(guī)模最大的跨海橋隧工程，也是當(dāng)今世界技術(shù)最復(fù)雜、綜合技術(shù)難度最高的工程之一。其中島隧工程是整個(gè)港珠澳大橋的控制性工程，島隧工程的總長(zhǎng)是7440.5米，包括5664米的沉管隧道和兩個(gè)面積各為10萬(wàn)平方米的離岸人工島以及和主體橋梁相接的800米結(jié)合部橋梁，這兩個(gè)人工島主要是實(shí)現(xiàn)從橋梁到隧道的轉(zhuǎn)換。

港珠澳大橋兩個(gè)人工島中間有將近六公里的海底隧道，為什么要特意建一個(gè)海底隧道，而不能用橋梁從珠海通到香港？這是由于珠江口是廣州港、深圳港、中山港的一個(gè)出海主航道，每天出海的船舶大概有4000艘左右，其中很多是20萬(wàn)噸級(jí)裝載量的巨大貨輪，如果在這個(gè)地方建一個(gè)橋梁，橋梁的跨度和高度要非常大，當(dāng)然從目前的建橋技術(shù)上來(lái)說(shuō)這并不是問(wèn)題。但這正好構(gòu)成了香港新機(jī)場(chǎng)礙航的建筑物，因此要通過(guò)海底沉管隧道來(lái)實(shí)現(xiàn)船舶的通道。

港珠澳大橋沉管隧道是我國(guó)首條于外海建設(shè)的沉管隧道，是目前世界上唯一深埋大回淤節(jié)段式沉管工程，也是當(dāng)今世界范圍內(nèi)綜合難度最大、要求最高的沉管隧道之一，建成后將是世界上最長(zhǎng)的公路沉管隧道。該工程于2010年12月底開(kāi)工，目前人工島已經(jīng)建成，結(jié)合部橋梁也已經(jīng)完工，整個(gè)沉管隧道33節(jié)沉管也已經(jīng)安裝完成。

港珠澳大橋一橋連三地，是一國(guó)兩制條件下的大型跨界工程，建設(shè)管理極具挑戰(zhàn)。項(xiàng)目要同時(shí)滿足三地標(biāo)準(zhǔn)和要求，設(shè)計(jì)壽命120年，尤其是在海洋環(huán)境下對(duì)質(zhì)量和耐久性要求特別高，同時(shí)在法律法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、決策機(jī)制、管理習(xí)慣等方面都由三地共同實(shí)現(xiàn)，存在不同差異。港珠澳大橋是世界最長(zhǎng)的跨海工程，也是我國(guó)首個(gè)集橋、島、隧為一體的超大型集群工程。工程規(guī)模大、工期僅為六年，標(biāo)準(zhǔn)高、難度大；軟弱地基上建設(shè)長(zhǎng)6.7公里，埋深達(dá)23米，沉放水深達(dá)44米的海底沉管隧道，離岸20公里水深10米軟土厚達(dá)30米的海中建設(shè)人工島，諸多技術(shù)上的難題都構(gòu)成了島隧工程是當(dāng)今世界范圍內(nèi)綜合難度最大、技術(shù)要求最高的工程項(xiàng)目之一。

4月13日，香港特區(qū)政府路政署公布，已經(jīng)完成港珠澳大橋香港接線觀景山隧道管道的所有混凝土箱涵構(gòu)件，現(xiàn)正進(jìn)行最后的工序，用千斤頂把預(yù)制構(gòu)件推進(jìn)位于機(jī)場(chǎng)快線下方的隧道最終位置，連同2017年3月底已經(jīng)接通的高架橋段，全長(zhǎng)12公里的香港接線將于4月底全線貫通。

從建設(shè)條件來(lái)說(shuō)，項(xiàng)目地處外海，氣象水文條件復(fù)雜，同時(shí)，海洋船舶航線復(fù)雜、流量大，安全風(fēng)險(xiǎn)高，增加了海上安全管理難度；此外，工程穿越中華白海豚保護(hù)區(qū)，對(duì)于施工的環(huán)保要求特別高。項(xiàng)目工期長(zhǎng)、人員多，職業(yè)健康管理難度大，因?yàn)檎麄€(gè)項(xiàng)目是在海上施工，如果把兩三千人固定在海上一個(gè)很有限的空間里面，施工六年左右，這對(duì)各方面都是考驗(yàn)。因此，在工程項(xiàng)目一開(kāi)始，就將創(chuàng)建綠色循環(huán)低碳工程作為建設(shè)的基本原則和出發(fā)點(diǎn)。工程在技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、提高能源利用效率、保護(hù)白海豚等節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)方面做了大量的工作。充分利用設(shè)計(jì)施工聯(lián)動(dòng)平臺(tái)，開(kāi)創(chuàng)了多項(xiàng)國(guó)際國(guó)內(nèi)首創(chuàng)技術(shù)，突破了傳統(tǒng)工地施工理念，實(shí)現(xiàn)“工地”向“工廠”轉(zhuǎn)變，同時(shí)進(jìn)行了項(xiàng)目全生命周期考量，真正打造港珠澳大橋百年工程。

創(chuàng)建綠色循環(huán)低碳工程

外海人工島施工面臨多方面的問(wèn)題，首當(dāng)其沖的就是環(huán)保問(wèn)題，在施工過(guò)程中要注意保護(hù)海洋生態(tài)；其次是海上交通安全問(wèn)題，確保施工船舶與社會(huì)船舶的通航安全；第三是要快速形成陸域，減少人員在海上的漂浮時(shí)間，為海上施工提供生活、指揮依托；第四是海底地基加固處理，由于海底地基都是軟弱的淤泥，在港珠澳大橋島隧工程中淤泥厚達(dá)20到30米，需要考量如何在淤泥上建設(shè)人工島并解決島上建筑結(jié)構(gòu)工后沉降；最后是島壁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問(wèn)題，珠江口是臺(tái)風(fēng)的高發(fā)期，每年大概有2.5個(gè)臺(tái)風(fēng)對(duì)此區(qū)域產(chǎn)生直接影響，需要確保島壁結(jié)構(gòu)臺(tái)風(fēng)期的施工穩(wěn)定。

上述問(wèn)題為隧道工程人工島建設(shè)造成了諸多挑戰(zhàn)，施工條件復(fù)雜。西人工島離珠海岸20公里，下伏淤泥及淤泥質(zhì)粘土厚達(dá)25米；東海岸離珠海岸30公里，下伏淤泥及淤泥質(zhì)粘土厚達(dá)35米，同時(shí)處于中華白海豚保護(hù)區(qū)的核心區(qū)范圍，與伶仃主航道相距2-3公里。

根據(jù)項(xiàng)目總工期的要求，人工島需要在一年內(nèi)快速成島，且要在兩年內(nèi)完成島內(nèi)所有軟土地基的處理以及隧道暗埋段施工，為首節(jié)管節(jié)對(duì)接提供條件。人工島是隧道轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵，處于島隧施工的關(guān)鍵線路，為給隧道基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工提供好的條件，根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，人工島工后總沉降需控制在25厘米以內(nèi)，并在開(kāi)工15個(gè)月內(nèi)基本完成主固結(jié)沉降，開(kāi)始島上隧道基礎(chǔ)建設(shè)，以保證工程總工期要求。

可以說(shuō)，常規(guī)的做島方法已經(jīng)無(wú)法滿足上述要求，需要尋找快速成島的設(shè)計(jì)施工方案。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出創(chuàng)新采用深插式鋼圓筒快速成島方案，并建立了相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算理論體系。人工島設(shè)計(jì)為蠔貝外形，為應(yīng)對(duì)建設(shè)條件挑戰(zhàn)，采用直徑22米的鋼圓筒及副格插入不透水粘土層形成止水型島壁結(jié)構(gòu)。西人工島布置鋼圓筒61個(gè)，東人工島布置鋼圓筒59個(gè)，鋼圓筒直徑22米，壁厚16mm，高度為40.5m—50.5m，最大入土深度達(dá)29m。為盡早提供沉管對(duì)接條件，西人工島內(nèi)設(shè)置分割圍堰分為西小島圍護(hù)結(jié)構(gòu)和西大島圍護(hù)結(jié)構(gòu)，并先行施工小島圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

利用整島止水條件，采用降水大超載比預(yù)壓進(jìn)行島內(nèi)軟基處理，開(kāi)創(chuàng)了外海環(huán)保節(jié)約型的軟基處理新方法。島內(nèi)回填砂形成陸域，打設(shè)塑料排水板后降水，變回填砂浮容重為干容重，實(shí)現(xiàn)超載比達(dá)1.33-2.1的大超載比預(yù)壓，加快島內(nèi)地基固結(jié)，島外地基采用擠密砂樁進(jìn)行加固，拋石斜坡堤形成永久護(hù)岸結(jié)構(gòu)。

港珠澳大橋項(xiàng)目首創(chuàng)將大型遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船用于工程運(yùn)輸并直接參與現(xiàn)場(chǎng)施工的范例。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)利用7萬(wàn)噸級(jí)遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船，每船8-9個(gè)鋼圓筒整體直立運(yùn)輸，克服鋼圓筒固定、防變形、海上盲視運(yùn)輸?shù)入y題，每船航行1600多公里，運(yùn)抵施工海域，并直接在工程現(xiàn)場(chǎng)駐位。大型遠(yuǎn)洋船參與現(xiàn)場(chǎng)施工，減少了轉(zhuǎn)運(yùn)，節(jié)約臨時(shí)儲(chǔ)存用地，節(jié)約資源。

振沉鋼圓筒需要3300噸激振力，港珠澳大橋項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)與美國(guó)APE公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)世界最大的8臺(tái)APE600液壓振動(dòng)錘聯(lián)動(dòng)振沉系統(tǒng)，為解決鋼圓筒海上定位難題，自主研發(fā)了“鋼圓筒打設(shè)定位精度管理系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了鋼圓筒打設(shè)的測(cè)量定位和精度管理。自2011年5月15號(hào)開(kāi)始，西人工島首個(gè)鋼圓筒振沉至9月11日完成了全部61組鋼圓筒振沉；9月22日，東人工島首個(gè)鋼圓筒開(kāi)始振沉，12月21日東人工島鋼圓筒振沉全部完成，提前10天實(shí)現(xiàn)了“當(dāng)年動(dòng)工，當(dāng)年成島”的目標(biāo)。

此外，港珠澳大橋項(xiàng)目全面開(kāi)發(fā)引進(jìn)擠密砂樁軟基加固成套技術(shù)。在島隧工程地基處理過(guò)程中，擠密砂樁總用量達(dá)150萬(wàn)方。針對(duì)島隧工程地質(zhì)，對(duì)擠密砂樁的施工工藝和檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行全面總結(jié)和進(jìn)一步創(chuàng)新，形成了具有特色的擠密砂樁施工與控制全套技術(shù)。相比傳統(tǒng)大范圍開(kāi)挖、換填，將對(duì)水體的污染降到了最低，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)水運(yùn)工程行業(yè)空白，開(kāi)辟了新的綠色環(huán)保途徑。

新方案、新技術(shù)成就綠色施工示范項(xiàng)目

快速成島技術(shù)實(shí)現(xiàn)了當(dāng)年開(kāi)工、當(dāng)年成島，解決了幾千名施工人員在海中的生活、工作問(wèn)題，大幅度降低了海上施工風(fēng)險(xiǎn)。采用深插式鋼圓筒工藝有效提高了作業(yè)效率，島內(nèi)軟基處理采用了降水聯(lián)合超載預(yù)壓，提高了功效，降低了能耗，實(shí)現(xiàn)了綠色低碳，相對(duì)于初步設(shè)計(jì)方案避免了大范圍開(kāi)挖換填以及基礎(chǔ)處理。通過(guò)計(jì)算，項(xiàng)目總計(jì)節(jié)約燃油量約24088噸，折合標(biāo)準(zhǔn)煤約35099噸，通過(guò)這種新的施工方案、新技術(shù)的應(yīng)用大幅度減少了開(kāi)發(fā)和拋填量，將對(duì)海洋的污染降到了最低。

采用深插式鋼圓筒方案實(shí)現(xiàn)了隧道暗埋段基坑止水圍堰和島壁圍護(hù)結(jié)構(gòu)合成一體，改善了島內(nèi)軟基處理的同時(shí)，為隧道基礎(chǔ)的優(yōu)化創(chuàng)造了條件。

實(shí)際上，港珠澳大橋工程的沉管也是在工廠里面制造的，體量不太一樣。港珠澳大橋的沉管隧道用預(yù)制沉管進(jìn)行海底安放，總共是33個(gè)環(huán)節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)管的長(zhǎng)度一節(jié)是180米，管節(jié)的寬度是37.95米，高度是11.4米，是雙向六車道外加一個(gè)中間廊道構(gòu)成了標(biāo)準(zhǔn)斷面，一個(gè)管節(jié)的重量大概是7.8萬(wàn)噸。是由8個(gè)22.5米的截?cái)嘟M成，一節(jié)一節(jié)預(yù)制起來(lái)，設(shè)計(jì)使用壽命是120年。當(dāng)然，沉管預(yù)制也面臨著一些挑戰(zhàn)，例如深埋大回淤條件下的節(jié)段式沉管，世界范圍內(nèi)尚無(wú)案例，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性要求高，同時(shí)構(gòu)件數(shù)量多，斷面尺度大，預(yù)制精度要求高，并且需要一次性澆筑并有效遏制開(kāi)裂。

在世界范圍內(nèi)，預(yù)制沉管通常有兩種方法，一是干塢法，像造船一樣把管節(jié)預(yù)制好以后運(yùn)出去；另一個(gè)就是工廠法。以前的工程絕大部分都采用干塢法預(yù)制，特別是在管節(jié)數(shù)量比較少的情況下，干塢法相對(duì)預(yù)制廠的幅度會(huì)比較少；在沉管比較多的時(shí)候，工廠法在保證質(zhì)量、工期方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。港珠澳大橋是世界上第二個(gè)采用工廠法進(jìn)行沉管預(yù)制的工程案例，在國(guó)內(nèi)則是第一例。

沉管預(yù)制面臨的最大挑戰(zhàn)一是耐久性要求高，二是構(gòu)件數(shù)量比較多，三是斷面尺度大，四是預(yù)制精度要求高，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)海底里面對(duì)接，不能有漏水等等，還有是要實(shí)現(xiàn)混凝土的自防水。沉管預(yù)制完成后放到44米深的水底下，管節(jié)不能有滲漏。國(guó)內(nèi)首次采用工廠法管節(jié)預(yù)制技術(shù)，用工廠制造的概念制作沉管，這使傳統(tǒng)的工地施工變?yōu)楣S化流水線生產(chǎn)，在保證質(zhì)量的同時(shí)，提高了功效，降低了能耗，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保。相比于傳統(tǒng)干塢法生產(chǎn)管節(jié)，預(yù)制工廠大幅減少土地占用，減少工程廢棄物。目前，33個(gè)沉管已經(jīng)全部安放到水里，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何的接縫，可以自豪地說(shuō)我國(guó)的第一條外海沉管隧道做到了“滴水不漏”。

在工廠里還集成了當(dāng)今世界多項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)和裝備，一是流水化的鋼筋生產(chǎn)加工生產(chǎn)線，二是全斷面澆筑液壓模版，三是混凝土生產(chǎn)及控裂系統(tǒng)，四是管節(jié)頂推系統(tǒng)。流水化的鋼筋生產(chǎn)線一是為了提高鋼筋的加工精度，提高效率，同時(shí)新的加工設(shè)備可以節(jié)約人員，減少能耗。在施工中最大限度地減少了水泥的用量，都用礦粉和粉煤灰來(lái)替代水泥，這也是從節(jié)約、環(huán)保以及混凝土的性能等方面進(jìn)行的綜合考慮。

最大程度地減少水泥用量實(shí)際上就是最大限度地減少了水泥生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)二氧化碳的排放。島隧工程開(kāi)工七年通過(guò)不懈努力，解決了一些技術(shù)上的難題，也在綠色施工方面取得了一定成績(jī)。島隧工程被交通運(yùn)輸部評(píng)為2014年綠色循環(huán)低碳公路的主題性項(xiàng)目，也是第五批綠色施工的示范項(xiàng)目。“