粵港澳大橋探秘：“技術(shù)最復(fù)雜”大橋是如何建成的?

這是港珠澳大橋上的“中國結(jié)”造型橋塔(6月6日攝)。新華社記者梁旭攝

 如長龍臥波,又似蛟龍躍海。7日,港珠澳大橋?qū)崿F(xiàn)了主體工程全線貫通,一座長達(dá)55公里的鋼鐵大橋飛跨茫茫大海,歷史性地將香港、珠海、澳門連在一起。

它使用的42萬噸鋼鐵足夠建造60座埃菲爾鐵塔；它使用的108萬立方米混凝土,每一粒都可以溯源；它使用的建造方式,是像積木一樣一塊一塊搭上去的……

這座在中國交通建設(shè)史上被稱為“技術(shù)最復(fù)雜”的“世紀(jì)工程”,一次次挑戰(zhàn)著工程師的智慧和建設(shè)者的勇氣。在挑戰(zhàn)中摸索,在摸索中前行,在前行中收獲“中國標(biāo)準(zhǔn)”,填補(bǔ)世界空白,成為中國邁入橋梁強(qiáng)國的里程碑。

突破:艱難環(huán)境倒逼的創(chuàng)新

港珠澳大橋集橋島隧為一體,其線路需經(jīng)過伶仃洋航道和香港國際機(jī)場航線。一方面既要滿足30萬噸級(jí)巨輪通行,另一方面又要滿足航班降落限高需求。搭建深埋沉管隧道成為最佳選擇。

“既有案例都是淺埋,深埋屬于沉管施工‘禁區(qū)’,沒有任何標(biāo)準(zhǔn)可參考。”港珠澳大橋主體工程總工程師蘇權(quán)科說,隧道由33節(jié)沉管和最終接頭組成,全長6.7公里,是世界上最長的外海深埋沉管隧道。

從2013年5月2日首節(jié)E1沉管開始浮運(yùn)安裝,到今年5月2日最終接頭安裝,34次“深海之吻”,大橋建設(shè)者們整整花了4年。

“由于沒有經(jīng)驗(yàn),第一個(gè)管節(jié)的沉放時(shí)間整整持續(xù)96個(gè)小時(shí),大家連續(xù)四天五夜沒有合眼休息,眼皮‘打架’就用風(fēng)油精擦在眼瞼下提神。當(dāng)成功的那一刻,所有人都累癱了。”中交聯(lián)合體港珠澳大橋工程島隧項(xiàng)目部副總工尹海卿說。

經(jīng)驗(yàn)的積累、技術(shù)的更新、工藝的改進(jìn),最終創(chuàng)造了外海沉管隧道滴水不漏的建設(shè)奇跡。“海底基床泥沙軟硬不一,沉管安裝上去會(huì)因沉降不一產(chǎn)生斷裂。我們研發(fā)出擠密砂樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)方法,整個(gè)海底基槽的總體沉降控制在10厘米以內(nèi),差異沉降控制在1厘米以內(nèi)。”尹海卿說。

高空俯瞰,兩座面積達(dá)20萬平方米的東、西人工島實(shí)現(xiàn)了橋梁和隧道的流暢轉(zhuǎn)換。與傳統(tǒng)填海造島方案不同,港珠澳大橋選擇了“鋼圓筒圍島”的快速成島方案。

“傳統(tǒng)方案不僅工期長,而且挖走大量淤泥還會(huì)給海洋生態(tài)造成災(zāi)害性污染,稍有偏移也會(huì)對橋梁和隧道產(chǎn)生災(zāi)難性破壞。”蘇權(quán)科說,將120個(gè)直徑達(dá)22米的大鋼圓筒打入海床,圍出島的形狀,然后再在中間填“土”成島,既牢固又高效。

質(zhì)量:以工匠精神追求120年的品質(zhì)

港珠澳大橋建設(shè)者們開創(chuàng)性地提出“120年使用年限”,打破了國內(nèi)大橋的“百年慣例”,新材料、新工藝的集成創(chuàng)新顯得尤其重要。

“混凝土就是大橋的骨肉。總施工量約108萬立方米的混凝土澆筑工程被分為了幾個(gè)標(biāo)段同時(shí)進(jìn)行施工,至少需要16個(gè)混凝土攪拌站同時(shí)工作。”港珠澳大橋管理局工程管理部工程師魯華英說,再好的廚師煮面也有煮硬或者煮軟的時(shí)候,而攪拌混凝土就容不得這樣的變動(dòng)。

為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),港珠澳大橋管理局與港澳合作,首創(chuàng)混凝土認(rèn)證制度,從源頭石頭的采購,到機(jī)械的管理,物料的防護(hù),到攪拌的程序都固化為一整套質(zhì)量控制體系,最終確�；炷�土到達(dá)現(xiàn)場的溫度、濕度、流動(dòng)性達(dá)到統(tǒng)一。

和其他跨海大橋不同的是,港珠澳大橋是像“搭積木”一樣拼裝出來的。先在中山、東莞等地的工廠里把橋墩、鋼箱梁、鋼管樁統(tǒng)統(tǒng)做好,再等到伶仃洋風(fēng)平浪靜時(shí)一塊塊、一層層、一段段地組裝起來。

“外海作業(yè),風(fēng)高浪急,臺(tái)風(fēng)頻仍,傳統(tǒng)施工方式既不能滿足質(zhì)量的需要,也無法滿足工期的需要,更對施工者的生命安全構(gòu)成極大威脅。”港珠澳大橋管理局黨委副書記韋東慶說,以“大型化、工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化”為核心的建設(shè)理念在港珠澳大橋得以全面體現(xiàn)。

被稱為“海上大熊貓”的中華白海豚棲息和繁衍之地就位于港珠澳大橋海豚鋼塔之下。為了實(shí)現(xiàn)“不讓白海豚搬家”的目標(biāo),港珠澳大橋推行了將“健康(Health)、安全(Safety)、生態(tài)(Environment)”相融合的HSE一體化管理理念,制定一套規(guī)則引領(lǐng)設(shè)計(jì)、規(guī)范施工。

大橋的建設(shè)似乎并未對“小主人們”構(gòu)成影響。港珠澳大橋管理局副局長余烈說,港珠澳大橋施工以來,中華白海豚的數(shù)量有增無減,已從2009年的1400頭增加到2016年約2100頭。

影響:“超級(jí)工程”變身行業(yè)升級(jí)“超級(jí)引擎”

“在建設(shè)過程中,港珠澳大橋?qū)嵤┝宋覈�交通史上前所未有的大�?guī)模招標(biāo)工作,可以說,正是這個(gè)超級(jí)平臺(tái)的超級(jí)體量,支撐了行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的需求。”港珠澳大橋管理局計(jì)劃合同部部長高星林說。

以大橋建設(shè)所必需的鋼材為例,港珠澳大橋因采用鋼箱梁結(jié)構(gòu),其所需42萬噸鋼材如按照傳統(tǒng)工藝生產(chǎn),耗時(shí)將超過10年,而采用自動(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化的生產(chǎn)與施工,又對鋼鐵行業(yè)提出了很高的投資要求。能否將工程的需要與產(chǎn)業(yè)的需求結(jié)合,尤為關(guān)鍵。

中鐵山橋、武船重工、中鐵寶橋和上海振華等國內(nèi)企業(yè)承擔(dān)了鋼箱梁和組合梁生產(chǎn)任務(wù)。這些企業(yè)為此專門赴國外考察,隨后對整個(gè)生產(chǎn)線進(jìn)行全面改造,引入自動(dòng)化生產(chǎn)線,并配上焊接機(jī)器人,最終按工期要求完成了任務(wù)。

“國內(nèi)許多鋼鐵企業(yè)都對這個(gè)項(xiàng)目感興趣,對雙方來說都是難得的機(jī)遇。”高星林說。

國內(nèi)鋼鐵企業(yè)不僅通過港珠澳大橋項(xiàng)目建設(shè)積累了豐厚的經(jīng)驗(yàn),還以新的“中國標(biāo)準(zhǔn)”得到了國外的認(rèn)可。中鐵山橋、武船重工、中鐵寶橋等企業(yè)依靠改進(jìn)升級(jí)后的生產(chǎn)線,相繼接到了挪威、德國的訂單。

此外,作為一項(xiàng)使用新工藝、新技術(shù)、新材料的“超級(jí)工程”,港珠澳大橋還成為國內(nèi)企業(yè)實(shí)現(xiàn)尖端領(lǐng)域和空白領(lǐng)域重要突破的“超級(jí)引擎”。以沉管隧道關(guān)鍵部件止水帶為例,該產(chǎn)品長期為國外壟斷、價(jià)格高昂,正是通過港珠澳大橋相關(guān)項(xiàng)目,國內(nèi)對該技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破,產(chǎn)品指標(biāo)達(dá)到國際同類水平。

作為平臺(tái),“超級(jí)工程”也是國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)的最佳應(yīng)用場。“我們期待,越來越多的大型工程能夠像港珠澳大橋一樣,在發(fā)揮引領(lǐng)中國制造轉(zhuǎn)型升級(jí)上發(fā)揮‘超級(jí)引擎’作用。”蘇權(quán)科說。(記者周強(qiáng)、胡林果、王攀)