港珠澳大橋背后的科技支撐
光明日?qǐng)?bào)記者 王忠耀 吳春燕
一聽(tīng)到港珠澳大橋即將開(kāi)通的消息，來(lái)自北京寬凳科技的技術(shù)人員躍躍欲試，希望載有高精地圖采集設(shè)備的測(cè)繪車(chē)早日駛上大橋，讓這項(xiàng)“世紀(jì)工程”盡快出現(xiàn)在他們繪制的國(guó)內(nèi)首張高精地圖上。作為我國(guó)又一交通工程奇跡，科技與創(chuàng)新的不斷碰撞是這座大橋與生俱來(lái)的基因與烙印。
中國(guó)制造支起世界之最
港珠澳大橋被英國(guó)《衛(wèi)報(bào)》譽(yù)為“新世界七大奇跡”之一。有人評(píng)價(jià)，它是交通工程界的“珠穆朗瑪峰”。對(duì)于這座目前世界上綜合難度最大的跨海大橋而言，每項(xiàng)榮譽(yù)的背后，都是一組組沉甸甸數(shù)據(jù)的支撐。
全長(zhǎng)55公里，世界總體跨度最長(zhǎng)的跨海大橋；海底隧道長(zhǎng)5.6公里，世界上最長(zhǎng)的海底公路沉管隧道；海底隧道最深海平面下46米，世界上埋進(jìn)海床最深的沉管隧道；對(duì)接海底隧道的每個(gè)沉管重約8萬(wàn)噸，世界最重的沉管；世界首創(chuàng)的深插式鋼圓筒快速成島技術(shù)。
此外，大橋還囊括了世界首創(chuàng)主動(dòng)止水的沉管隧道最終接頭、世界首創(chuàng)橋—島—隧集群方案、世界最大尺寸高阻尼橡膠隔震支座、世界最大難度深水無(wú)人對(duì)接的沉管隧道等多項(xiàng)世界之最。
曾參與指揮建設(shè)東海大橋、杭州灣大橋等工程的老橋梁專(zhuān)家譚國(guó)順用“集大成者”來(lái)形容港珠澳大橋。他表示，“世界之最”的背后，是港珠澳大橋在建設(shè)管理、工程技術(shù)、施工安全和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域填補(bǔ)諸多“中國(guó)空白”乃至“世界空白”，進(jìn)而形成一系列“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)”的艱苦努力。
港珠澳大橋打破了國(guó)內(nèi)通常的“百年慣例”，制定了120年的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在海洋地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)、工藝無(wú)法滿足施工需要的情況下，中國(guó)科研人員依靠1986年以來(lái)湛江地區(qū)累積形成的海洋水文數(shù)據(jù)攻克了大量技術(shù)難題，并結(jié)合伶仃洋實(shí)際，創(chuàng)造性地提出了“港珠澳模型”等一整套具有中國(guó)特色、世界水平的海洋防腐抗震技術(shù)措施，最終保障了“120”指標(biāo)的達(dá)成。
“我們采用了當(dāng)前世界上最好的高性能環(huán)氧鋼筋、不銹鋼筋、高性能海工混凝土、合理的結(jié)構(gòu)、工廠化制造等，集目前國(guó)內(nèi)國(guó)際最好的耐久性技術(shù)，來(lái)保證港珠澳大橋達(dá)到120年的使用標(biāo)準(zhǔn)，這在中國(guó)也是絕無(wú)僅有的�！备壑榘拇髽蚩傇O(shè)計(jì)師孟凡超自豪不已。
集成“橋、島、隧”，瞄準(zhǔn)高精尖
早在大橋尚在設(shè)計(jì)階段時(shí)，就面臨既要保障珠江口伶仃洋主航道繁忙時(shí)候超過(guò)4000艘輪船的絕對(duì)暢通，同時(shí)還要保證所在海域附近香港機(jī)場(chǎng)每天1800多架航班的正常起降的“硬門(mén)檻”。為了克服這兩點(diǎn)，就得建造海底隧道。而要鏈接大橋與隧道，就不得不建人工島，因此橋、島、隧缺一不可。
“隧道出來(lái)出了水面不能直接接到橋，就必須有一個(gè)人工島。人工島就是橋搭在人工島上，人工島上再伸到海底去，這樣就是一個(gè)橋梁和隧道轉(zhuǎn)化的人工島，由此形成了一個(gè)橋島隧組合的方案�！备壑榘拇髽蚬芾砭挚偣こ處熖K權(quán)科回憶，當(dāng)初大橋幾乎是被“逼”成為世界最大規(guī)模的橋島隧集群工程。
“從規(guī)模上來(lái)說(shuō)，這是個(gè)巨型化的規(guī)模，世界級(jí)的工程，是國(guó)際上最大的一個(gè)單體跨海交通項(xiàng)目，集橋、島、隧于一體。這是我們過(guò)去沒(méi)有碰到過(guò)的，在國(guó)際上也是極罕見(jiàn)的橋島隧一體、或者說(shuō)多專(zhuān)業(yè)集成的跨海工程�！泵戏渤硎�。
港珠澳大橋全長(zhǎng)6.7公里的海底沉管隧道由３３個(gè)巨型沉管組成，每節(jié)管道長(zhǎng)180米，僅單節(jié)沉管就重達(dá)8萬(wàn)噸。“島隧工程是我國(guó)首條外海沉管隧道，也是世界唯一的深埋隧道。作為一個(gè)開(kāi)創(chuàng)性的工程，施工條件極為復(fù)雜，極具挑戰(zhàn)性，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒�！备壑榘拇髽驆u隧工程總監(jiān)辦總監(jiān)胡昌炳說(shuō)。
在這種情況下，“深插式鋼圓筒快速成島”這一在世界范圍內(nèi)都屬首創(chuàng)的新技術(shù)被正式提出。根據(jù)設(shè)計(jì)，120個(gè)巨型鋼筒被直接固定在海床上插入海底，然后在中間填土形成人工島。每個(gè)圓鋼筒的直徑22.5米，幾乎和籃球場(chǎng)一樣大。其高度55米，相當(dāng)于18層樓的高度。
另外，大橋深水無(wú)人對(duì)接的公路沉管隧道同樣堪稱世界最大難度，沉管在海平面以下13米至48米不等的海底無(wú)人對(duì)接，對(duì)接誤差必須控制在2厘米以內(nèi)。
“凝聚著全體建設(shè)者智慧和心血，融入了全體建設(shè)者精神和靈魂的港珠澳大橋未來(lái)120年甚至更長(zhǎng)時(shí)間將屹立于珠江口伶仃洋上，見(jiàn)證粵港澳三地的融合與發(fā)展，見(jiàn)證祖國(guó)的強(qiáng)盛�！泵鎸�(duì)9年多來(lái)披荊斬棘、攻堅(jiān)克難無(wú)數(shù)的大橋，港珠澳大橋管理局局長(zhǎng)朱永靈深情不已。
整體設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)全部自主研發(fā)
400多項(xiàng)新專(zhuān)利，7項(xiàng)世界之最，整體設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)全部自主研發(fā)，科研創(chuàng)新可謂港珠澳大橋建設(shè)中的題中之義。在這一大國(guó)重器的背后，不光有千千萬(wàn)萬(wàn)建設(shè)者的汗水，更有不少為其提供強(qiáng)有力科技支撐的團(tuán)隊(duì)。
不久前，橫亙?cè)诹尕暄竺嫔系拇髽蚪?jīng)受了強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“山竹”的考驗(yàn)，不但主體橋梁、海底隧道、人工島，就連橋面上護(hù)欄、路燈都安然無(wú)恙，再次刷新了中國(guó)制造的水平。在這一成就的背后，清華大學(xué)土木工程系教授李克非團(tuán)隊(duì)對(duì)于長(zhǎng)期耐久性設(shè)計(jì)的攻關(guān)貢獻(xiàn)良多。經(jīng)過(guò)一年多時(shí)間的反復(fù)論證，李克非和他的團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)成果凝結(jié)為港珠澳工程混凝土構(gòu)件的耐久性質(zhì)量控制指標(biāo)。
2010年，大病初愈的華南理工大學(xué)教授張肖寧收到了港珠澳大橋管理局的委托，受命承擔(dān)港珠澳大橋16公里連續(xù)鋼箱梁和大跨徑鋼箱梁結(jié)構(gòu)橋梁的瀝青鋪裝技術(shù)研究任務(wù)�！颁撓淞簶蛎驿佈b是路面工程中極為特殊的鋪裝類(lèi)型，是直接提供舒適安全的車(chē)輛行駛條件的重要工程，是代表橋梁建設(shè)水平的‘面子’工程�！睆埿幷f(shuō)。
華南理工大學(xué)派出導(dǎo)師，利用節(jié)假日等休息時(shí)間在工程營(yíng)地報(bào)告廳內(nèi)為大橋建設(shè)者上課，在7年多的時(shí)間里為大橋島隧工程項(xiàng)目培養(yǎng)了56位工程碩士。
“世紀(jì)工程的完工，超級(jí)難題的解決，是千千萬(wàn)萬(wàn)的人努力的結(jié)果�！崩羁朔潜硎�。在大橋設(shè)計(jì)和建造的14年當(dāng)中，共有21家企事業(yè)單位，以及清華大學(xué)、華南理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、西南交通大學(xué)、東南大學(xué)、南京大學(xué)、長(zhǎng)安大學(xué)、中山大學(xué)等8所高等院校，在包括水文、氣象、地質(zhì)、地震、測(cè)繪、環(huán)境等各方面展開(kāi)了51項(xiàng)專(zhuān)題研究。
如今，中國(guó)的橋梁和高鐵一樣，已經(jīng)成為中國(guó)走向世界的一張名片。而隨著這張名片一同遞出的，是我們身為國(guó)人的自信心。
《光明日?qǐng)?bào)》（ 2018年10月24日 08版）
