港珠澳大橋背后的科技支撐

　　光明日報記者 王忠耀 吳春燕

　　一聽到港珠澳大橋即將開通的消息，來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)備的測繪車早日駛上大橋，讓這項“世紀工程”盡快出現(xiàn)在他們繪制的國內(nèi)首張高精地圖上。作為我國又一交通工程奇跡，科技與創(chuàng)新的不斷碰撞是這座大橋與生俱來的基因與烙印。

　　中國制造支起世界之最

　　港珠澳大橋被英國《衛(wèi)報》譽為“新世界七大奇跡”之一。有人評價，它是交通工程界的“珠穆朗瑪峰”。對于這座目前世界上綜合難度最大的跨海大橋而言，每項榮譽的背后，都是一組組沉甸甸數(shù)據(jù)的支撐。

　　全長55公里，世界總體跨度最長的跨海大橋；海底隧道長5.6公里，世界上最長的海底公路沉管隧道；海底隧道最深海平面下46米，世界上埋進海床最深的沉管隧道；對接海底隧道的每個沉管重約8萬噸，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人對接的沉管隧道等多項世界之最。

　　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家譚國順用“集大成者”來形容港珠澳大橋。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)境保護等領(lǐng)域填補諸多“中國空白”乃至“世界空白”，進而形成一系列“中國標準”的艱苦努力。

　　港珠澳大橋打破了國內(nèi)通常的“百年慣例”，制定了120年的設(shè)計標準。在海洋地質(zhì)標準的技術(shù)、工藝無法滿足施工需要的情況下，中國科研人員依靠1986年以來湛江地區(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)合伶仃洋實際，創(chuàng)造性地提出了“港珠澳模型”等一整套具有中國特色、世界水平的海洋防腐抗震技術(shù)措施，最終保障了“120”指標的達成。

　　“我們采用了當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，集目前國內(nèi)國際最好的耐久性技術(shù)，來保證港珠澳大橋達到120年的使用標準，這在中國也是絕無僅有的。”港珠澳大橋總設(shè)計師孟凡超自豪不已。

　　集成“橋、島、隧”，瞄準高精尖

　　早在大橋尚在設(shè)計階段時，就面臨既要保障珠江口伶仃洋主航道繁忙時候超過4000艘輪船的絕對暢通，同時還要保證所在海域附近香港機場每天1800多架航班的正常起降的“硬門檻”。為了克服這兩點，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。

　　“隧道出來出了水面不能直接接到橋，就必須有一個人工島。人工島就是橋搭在人工島上，人工島上再伸到海底去，這樣就是一個橋梁和隧道轉(zhuǎn)化的人工島，由此形成了一個橋島隧組合的方案。”港珠澳大橋管理局總工程師蘇權(quán)科回憶，當初大橋幾乎是被“逼”成為世界最大規(guī)模的橋島隧集群工程。

　　“從規(guī)模上來說，這是個巨型化的規(guī)模，世界級的工程，是國際上最大的一個單體跨海交通項目，集橋、島、隧于一體。這是我們過去沒有碰到過的，在國際上也是極罕見的橋島隧一體、或者說多專業(yè)集成的跨海工程。”孟凡超表示。

　　港珠澳大橋全長6.7公里的海底沉管隧道由３３個巨型沉管組成，每節(jié)管道長180米，僅單節(jié)沉管就重達8萬噸。“島隧工程是我國首條外海沉管隧道，也是世界唯一的深埋隧道。作為一個開創(chuàng)性的工程，施工條件極為復雜，極具挑戰(zhàn)性，沒有經(jīng)驗可以借鑒。”港珠澳大橋島隧工程總監(jiān)辦總監(jiān)胡昌炳說。

　　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，120個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。每個圓鋼筒的直徑22.5米，幾乎和籃球場一樣大。其高度55米，相當于18層樓的高度。

　　另外，大橋深水無人對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米不等的海底無人對接，對接誤差必須控制在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120年甚至更長時間將屹立于珠江口伶仃洋上，見證粵港澳三地的融合與發(fā)展，見證祖國的強盛。”面對9年多來披荊斬棘、攻堅克難無數(shù)的大橋，港珠澳大橋管理局局長朱永靈深情不已。

　　整體設(shè)計和關(guān)鍵技術(shù)全部自主研發(fā)

　　400多項新專利，7項世界之最，整體設(shè)計和關(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。在這一大國重器的背后，不光有千千萬萬建設(shè)者的汗水，更有不少為其提供強有力科技支撐的團隊。

　　不久前，橫亙在伶仃洋面上的大橋經(jīng)受了強臺風“山竹”的考驗，不但主體橋梁、海底隧道、人工島，就連橋面上護欄、路燈都安然無恙，再次刷新了中國制造的水平。在這一成就的背后，清華大學土木工程系教授李克非團隊對于長期耐久性設(shè)計的攻關(guān)貢獻良多。經(jīng)過一年多時間的反復論證，李克非和他的團隊的設(shè)計成果凝結(jié)為港珠澳工程混凝土構(gòu)件的耐久性質(zhì)量控制指標。

　　2010年，大病初愈的華南理工大學教授張肖寧收到了港珠澳大橋管理局的委托，受命承擔港珠澳大橋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。“鋼箱梁橋面鋪裝是路面工程中極為特殊的鋪裝類型，是直接提供舒適安全的車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。”張肖寧說。

　　華南理工大學派出導師，利用節(jié)假日等休息時間在工程營地報告廳內(nèi)為大橋建設(shè)者上課，在7年多的時間里為大橋島隧工程項目培養(yǎng)了56位工程碩士。

　　“世紀工程的完工，超級難題的解決，是千千萬萬的人努力的結(jié)果。”李克非表示。在大橋設(shè)計和建造的14年當中，共有21家企事業(yè)單位，以及清華大學、華南理工大學、同濟大學、西南交通大學、東南大學、南京大學、長安大學、中山大學等8所高等院校，在包括水文、氣象、地質(zhì)、地震、測繪、環(huán)境等各方面展開了51項專題研究。

　　如今，中國的橋梁和高鐵一樣，已經(jīng)成為中國走向世界的一張名片。而隨著這張名片一同遞出的，是我們身為國人的自信心。

　　《光明日報》（ 2018年10月24日 08版）