粤港澳大桥探秘：“技术最复杂”大桥是如何建成的?

这是港珠澳大桥上的“中国结”造型桥塔(6月6日摄)。新华社记者梁旭摄

 如长龙卧波,又似蛟龙跃海。7日,港珠澳大桥实现了主体工程全线贯通,一座长达55公里的钢铁大桥飞跨茫茫大海,历史性地将香港、珠海、澳门连在一起。

它使用的42万吨钢铁足够建造60座埃菲尔铁塔；它使用的108万立方米混凝土,每一粒都可以溯源；它使用的建造方式,是像积木一样一块一块搭上去的……

这座在中国交通建设史上被称为“技术最复杂”的“世纪工程”,一次次挑战着工程师的智慧和建设者的勇气。在挑战中摸索,在摸索中前行,在前行中收获“中国标准”,填补世界空白,成为中国迈入桥梁强国的里程碑。

突破:艰难环境倒逼的创新

港珠澳大桥集桥岛隧为一体,其线路需经过伶仃洋航道和香港国际机场航线。一方面既要满足30万吨级巨轮通行,另一方面又要满足航班降落限高需求。搭建深埋沉管隧道成为最佳选择。

“既有案例都是浅埋,深埋属于沉管施工‘禁区’,没有任何标准可参考。”港珠澳大桥主体工程总工程师苏权科说,隧道由33节沉管和最终接头组成,全长6.7公里,是世界上最长的外海深埋沉管隧道。

从2013年5月2日首节E1沉管开始浮运安装,到今年5月2日最终接头安装,34次“深海之吻”,大桥建设者们整整花了4年。

“由于没有经验,第一个管节的沉放时间整整持续96个小时,大家连续四天五夜没有合眼休息,眼皮‘打架’就用风油精擦在眼睑下提神。当成功的那一刻,所有人都累瘫了。”中交联合体港珠澳大桥工程岛隧项目部副总工尹海卿说。

经验的积累、技术的更新、工艺的改进,最终创造了外海沉管隧道滴水不漏的建设奇迹。“海底基床泥沙软硬不一,沉管安装上去会因沉降不一产生断裂。我们研发出挤密砂桩复合地基设计方法,整个海底基槽的总体沉降控制在10厘米以内,差异沉降控制在1厘米以内。”尹海卿说。

高空俯瞰,两座面积达20万平方米的东、西人工岛实现了桥梁和隧道的流畅转换。与传统填海造岛方案不同,港珠澳大桥选择了“钢圆筒围岛”的快速成岛方案。

“传统方案不仅工期长,而且挖走大量淤泥还会给海洋生态造成灾害性污染,稍有偏移也会对桥梁和隧道产生灾难性破坏。”苏权科说,将120个直径达22米的大钢圆筒打入海床,围出岛的形状,然后再在中间填“土”成岛,既牢固又高效。

质量:以工匠精神追求120年的品质

港珠澳大桥建设者们开创性地提出“120年使用年限”,打破了国内大桥的“百年惯例”,新材料、新工艺的集成创新显得尤其重要。

“混凝土就是大桥的骨肉。总施工量约108万立方米的混凝土浇筑工程被分为了几个标段同时进行施工,至少需要16个混凝土搅拌站同时工作。”港珠澳大桥管理局工程管理部工程师鲁华英说,再好的厨师煮面也有煮硬或者煮软的时候,而搅拌混凝土就容不得这样的变动。

为了统一标准,港珠澳大桥管理局与港澳合作,首创混凝土认证制度,从源头石头的采购,到机械的管理,物料的防护,到搅拌的程序都固化为一整套质量控制体系,最终确保混凝土到达现场的温度、湿度、流动性达到统一。

和其他跨海大桥不同的是,港珠澳大桥是像“搭积木”一样拼装出来的。先在中山、东莞等地的工厂里把桥墩、钢箱梁、钢管桩统统做好,再等到伶仃洋风平浪静时一块块、一层层、一段段地组装起来。

“外海作业,风高浪急,台风频仍,传统施工方式既不能满足质量的需要,也无法满足工期的需要,更对施工者的生命安全构成极大威胁。”港珠澳大桥管理局党委副书记韦东庆说,以“大型化、工厂化、标准化、装配化”为核心的建设理念在港珠澳大桥得以全面体现。

被称为“海上大熊猫”的中华白海豚栖息和繁衍之地就位于港珠澳大桥海豚钢塔之下。为了实现“不让白海豚搬家”的目标,港珠澳大桥推行了将“健康(Health)、安全(Safety)、生态(Environment)”相融合的HSE一体化管理理念,制定一套规则引领设计、规范施工。

大桥的建设似乎并未对“小主人们”构成影响。港珠澳大桥管理局副局长余烈说,港珠澳大桥施工以来,中华白海豚的数量有增无减,已从2009年的1400头增加到2016年约2100头。

影响:“超级工程”变身行业升级“超级引擎”

“在建设过程中,港珠澳大桥实施了我国交通史上前所未有的大规模招标工作,可以说,正是这个超级平台的超级体量,支撑了行业转型升级的需求。”港珠澳大桥管理局计划合同部部长高星林说。

以大桥建设所必需的钢材为例,港珠澳大桥因采用钢箱梁结构,其所需42万吨钢材如按照传统工艺生产,耗时将超过10年,而采用自动化生产线进行标准化、工厂化的生产与施工,又对钢铁行业提出了很高的投资要求。能否将工程的需要与产业的需求结合,尤为关键。

中铁山桥、武船重工、中铁宝桥和上海振华等国内企业承担了钢箱梁和组合梁生产任务。这些企业为此专门赴国外考察,随后对整个生产线进行全面改造,引入自动化生产线,并配上焊接机器人,最终按工期要求完成了任务。

“国内许多钢铁企业都对这个项目感兴趣,对双方来说都是难得的机遇。”高星林说。

国内钢铁企业不仅通过港珠澳大桥项目建设积累了丰厚的经验,还以新的“中国标准”得到了国外的认可。中铁山桥、武船重工、中铁宝桥等企业依靠改进升级后的生产线,相继接到了挪威、德国的订单。

此外,作为一项使用新工艺、新技术、新材料的“超级工程”,港珠澳大桥还成为国内企业实现尖端领域和空白领域重要突破的“超级引擎”。以沉管隧道关键部件止水带为例,该产品长期为国外垄断、价格高昂,正是通过港珠澳大桥相关项目,国内对该技术实现突破,产品指标达到国际同类水平。

作为平台,“超级工程”也是国内先进技术的最佳应用场。“我们期待,越来越多的大型工程能够像港珠澳大桥一样,在发挥引领中国制造转型升级上发挥‘超级引擎’作用。”苏权科说。(记者周强、胡林果、王攀)