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        港珠澳大橋:拉近粵港澳時(shí)空距離

        2017-10-21 19:16:25鄧媛雯
        今日文摘 2017年19期
        關(guān)鍵詞:剛性大橋工程師

        鄧媛雯

        從開(kāi)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(zhǎng)約55公里,其中主體橋梁工程長(zhǎng)達(dá)22.9公里,是繼三峽工程、青藏鐵路之后,我國(guó)又一重大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目,也是中國(guó)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(zhǎng)、鋼結(jié)構(gòu)橋體最長(zhǎng)、橋面鋪裝面積最大的跨海大橋,被英國(guó)《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(zhǎng)超過(guò)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(guó)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(guó)工程建設(shè)標(biāo)注了全新的高度。

        中國(guó)著名橋梁專家譚國(guó)順說(shuō):“港珠澳大橋建設(shè)從原材料到施工現(xiàn)場(chǎng)多艘3000多噸級(jí)的吊船等眾多大型裝備,全部是國(guó)產(chǎn)的,能建成這樣一座世界矚目的橋梁,不僅僅代表中國(guó)橋梁的最先進(jìn)水平,更是這個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力體現(xiàn),港珠澳大橋?qū)⑹侵袊?guó)走向世界的又一張新名片。”

        在海底鋪上“席夢(mèng)思”

        “雖然有建設(shè)跨江隧道的歷史,然而,來(lái)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(jiàn)過(guò)幾張沉管隧道施工的現(xiàn)場(chǎng)圖片。”中交港珠澳大橋島隧工程項(xiàng)目副總工程師高紀(jì)兵說(shuō)。

        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(kāi)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(guò)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(wèn)題?!绷著Q解釋說(shuō),近8萬(wàn)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(guò)無(wú)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(mèng)思”。

        為了鋪好“席夢(mèng)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(lái)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?;矇K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(zhǎng)180米,寬37.95米,高11.4米,單節(jié)重約8萬(wàn)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?;膷u建成了世界最大的沉管預(yù)制廠,并創(chuàng)下了澆筑百萬(wàn)方混凝土無(wú)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(chǎng),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(shuō),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(méi)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(guò)程中,最終接頭無(wú)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(shuō)得清楚”。

        今年5月2日22時(shí)許,經(jīng)過(guò)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(guó)速度。

        逼出來(lái)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(lái),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(shuō),“剛性結(jié)構(gòu)好比一塊長(zhǎng)條積木,而柔性結(jié)構(gòu)好比樂(lè)高小塊積木拼接的積木條”。工程師們通過(guò)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(zhǎng)、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(guó)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(guò)兩年努力,總長(zhǎng)5.6公里,由33節(jié)、每節(jié)重7萬(wàn)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(guó)工程師的創(chuàng)新是被逼出來(lái)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(guó)公司商談合作,這家公司開(kāi)出的咨詢費(fèi)高達(dá)1.5億歐元,并且,施工過(guò)程及時(shí)間節(jié)點(diǎn)均由對(duì)方掌控。

        外國(guó)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(guó)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(guò)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(wàn)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(wàn)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

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