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中国经济 正文

中国“基建狂魔”的港珠澳样板

作者:文|择 之   

  

  建造周期历时八年的港珠澳大桥已全线贯通,即将通车。这将是世界上最长的跨海大桥,被英国《卫报》称为“现代世界七大奇迹”之一。一桥连三地,跨海变坦途,这个连接珠江东西岸、最早由香港商人胡应湘提出的宏伟蓝图将被中国工程师实现。过去,从珠海前往香港,陆路将花费近四小时,港珠澳大桥能使时间压缩至半小时,两岸三市的交通运输联系将更为密切,经济要素将得以高效流转。但有人提出,港珠澳三地互不通用的车牌和取得粤港牌照的车辆仅为少数,通车后大桥使用率或许无法保障,其经济、社会效益因此降低,成为又一座“面子工程”。但抛开大桥未来的经济影响不谈,其本身就已经因为建造难度之大,面临挑战之多而成为中国工程史上的一个奇迹。

在复杂海域打通最长沉管隧道
  虽然港珠澳大桥被冠以大桥之名,但其本身是多环节的复杂交通系统,包括香港接线和屯门西绕道,总长度为55公里。大桥主体是桥岛隧结合的一体化工程,东起香港石散石湾,西至珠澳口岸,包括一条长约6公里的海底沉管隧道。
  港珠澳大桥坐落于伶仃洋,是船舶通行极为密集的海域,三十公里宽的海面分布了5条航道,由东到西是铜鼓航道、伶仃西航道、青洲航道、江海航道和九洲航道。其中,伶仃西航道是伶仃洋唯一供排水量10万吨以上船舶通行的深海航道,并在未来计划供30万吨油轮满载通航。
  据纪录片《超级工程》介绍,若在这条航道上修建跨海大桥,需要满足桥面高度达80米,才不会阻碍30万吨船舶的通行。但伶仃西航道东侧就是香港国际机场,一座如此高的桥梁显然会对进出港航班的安全造成影响。因此,中国工程师大胆尝试以修建隧道的方式解决深海航道与相邻机场航线之间的矛盾。
  由于大桥选址附近没有天然岛屿作为隧道出入口,工程师只能通过填海的方式开辟两座人工岛。考虑到阻水率等因素,人工岛的长度需要控制在1公里以内,否则从珠江上游冲刷而来的泥沙会在人工岛附近形成河道淤积。因此,沉管隧道方案成为唯一的选择,能将人工岛长度控制在625米。
  所谓沉管隧道就是先在海床上疏浚出一条基槽,然后将事先制造的混凝土管节依次沉放于基槽中并进行对接,再在管节两侧和顶部进行回填固定。
  然而,与成熟的盾构技术相比,中国还未有在海上建造沉管隧道的经验。更何况,建造这条长达6公里的沉管隧道需要多达33节管节,其中标准管节长达180米,是世界上建造沉管隧道所用过的最长管节。如此长的管节,其建造本身就是一个难题。中国的工程师们将一节管节分为8个长度为22.5米的单元,分段制造,再拼接成整体。这种模块化的大型构件制造方式体现了中国先进的工业生产能力。但如何将这些重量超过了国产航母的管节准确沉放在基槽,并进行对接是中国工程师面临的又一个挑战。港珠澳大桥管理局工程师苏权科在文章“China’s Hong Kong Zhuhai Macao Bridge(HZMB) Link: Stretching the Limits of Immersed Tunnelling”中表示,厄勒海峡隧道和韩国釜山隧道使用过的经验是在基槽铺设一层砾石,但在这里却因为地质复杂而不适用。
  因为要满足大型船舶的通行要求,沉管隧道需要深入海平面40米的深度,根据地质勘探,海床下是10米-20米深不等的淤泥质土、粉砂土层、粉质黏土和中粒砂等不同的土层犬牙交错。因为坚固度的不同,这些土层会对管节的沉放带来不同的影响。面对这些不同,工程师们采取了不同的固定方式:边缘与人工岛相连的管节因为坐于松软的淤泥上,不易固定,工程师们选择在基槽底部打入多根长度不等的桩,与海平面下40米左右的基岩相连;中央段的管节因为土层相对坚固而铺设砾石层后直接将管节沉放;从边缘到中央的几段过渡管节则采用挖去软泥灌入砾石、打入水泥搅拌桩或挤密砂桩等多种方案组合。
  凭借这些方案和技术,中国工程师成功建造这条长约6公里的世界最长海底沉管隧道,为港珠澳大桥的贯通攻克最艰难的一段。

巧妙的人工岛堆填方案
  沉管隧道的两端与两个人工岛相连。在伶仃洋这样的地质条件下,填海造出两个长625米,宽160米的人工岛也并非易事。海床下的疏松的淤泥就像纪录片《超级工程》里所形容的“水豆腐”一样,使常规手段如抛石或沉箱无法准确地在海床上坐稳。但总量超过800万立方米的淤泥使将其清理也变得不可能,因为对海床进行如此大规模的工程将是对海洋的巨大污染。
  中国工程师采用以圆钢筒围岛,再进行堆填的方案。先依据人工岛的范围向海底打入120个圆钢筒直接固定在海底基岩上,形成相对稳定的空间,再向内堆填就不会受松软的淤泥的影响。每个圆钢筒的直径达22.5米,高度为55米,相当于28层楼的高度,重550吨,相当于一架空客A380客机。

120年使用寿命史无前例
  港珠澳大桥的西端,与西人工岛相连的是长约22.9公里的桥梁工程,包括三座通航孔桥,分别对应青洲、江海、九洲三条航道,以及非通航孔桥。
  参与大桥设计施工的中交公路规划设计院有限公司工程师孟凡超等人在《中国工程科学》的一篇论文中强调,在复杂的气候、水文、地址条件下,如何使大桥满足120年设计使用寿命,需要工程师们对大桥进行独特的耐久性设计。
  这是中国桥梁建造史上从未有过的高要求,因此,在港珠澳大桥上使用的提升或保证耐久性的防护措施比其它桥梁都要周密。在海上修建大桥需要应对海水氯离子、硫酸盐和镁盐等对桥梁钢筋结构的侵蚀。工程师们在港珠澳大桥使用的钢管复合桩上使用高性能环氧涂层;在大桥索塔下下塔柱采用耐海洋腐蚀的不锈钢钢筋;在钢箱梁外表面采用“环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+氟碳面漆”组合。通过这些周密的防腐涂层设计,使大桥能在120年设计使用寿命里不被复杂的海洋环境侵蚀。
  港珠澳大桥是中国桥梁建设史上规模最大、技术最复杂、标准最高的工程,但中国工程师运用他们的智慧克服了一个接一个的困难和挑战,创造了现代世界的一大奇迹。正如中国高铁能够飞驰在风沙飞扬的兰新线,大雪纷飞的哈大线,甚至是热带地区的海南环岛线,港珠澳大桥的成功修建,是中国工程师向世界发出的信号:我们可以在任何复杂的环境下修建一座世界级的桥梁。未来,中国的桥梁建造走向世界,将更加自信。如此,更不负世人对我们国家“基建狂魔”这一美誉。

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