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騰躍伶仃洋的鋼鐵巨龍——科技支撐港珠澳大橋建設
2017-12-11 07:54:23 來源: 科技日報
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  似蛟龍橫空出海,修長的軀幹在伶仃洋上蜿蜒而去,沒于繚繞的雲霧中。沿路,“中國結”“海豚”“風帆”3個巨型景觀在水面上熠熠生輝,成為港珠澳大橋的地標性景觀。

  這座鋼鐵巨龍,不僅顏值超高,也很有內涵:世界最長的跨海大橋、最長的沉管海底隧道、最具挑戰性的超級工程之一……

  “這些‘世界之最’的背後,是一係列創新攻堅和科技支撐的強力驅動。”港珠澳大橋管理局總工程師蘇權科感慨地説,這也是過去數十年,中國橋梁設計、施工、材料研發、工程裝備等各項成果的集中展示。

  日前,記者探訪進入通車衝刺時段的港珠澳大橋,為你解碼潛藏的高科技。

  中國制造:造就120年過硬品質

  港珠澳大橋總長55公裏,歷史性地將香港、珠海和澳門連在一起。主體工程包含22.9公裏主體跨海橋梁,約6.7公裏沉管海底隧道,鏈接隧道與橋梁的東西人工島。

  踏上還沒幹透的瀝青橋面,濕潤的空氣中並無刺鼻的味道,這座巨龍承載的高科技,就從腳下延展開來。大橋是建造出來的,也是“制造”而成的。

  “我們先在工廠做好鋼管樁、橋梁承臺墩身、鋼箱梁,待到伶仃洋風平浪靜時,再一塊塊、一層層、一段段地組裝。”港珠澳大橋管理局副局長余烈告訴科技日報記者,為滿足工程質量、工期和安全的需要,“大型化、工廠化、標準化、裝配化”理念貫穿大橋建設。

  作為世界最大的鋼結構橋梁,大橋僅主梁鋼板用量就高達42萬噸。“這相當于10座鳥巢或60座埃菲爾鐵塔的重量。”蘇權科很懂得把枯燥的數字形象化,“它能抗16級臺風、7級地震,同時,港珠澳大橋能‘活到120歲’。”

  以工匠精神追求120年的品質,對防水、防銹、防腐等工序要求更為嚴苛。沒有可借鑒的經驗和標準,很多技術和産品也被國外壟斷,怎麼辦?

  “2010年,在科技部科技支撐計劃支持下,港珠澳大橋針對關鍵技術難點,設置五大課題、9個子課題,500多名科研人員集中攻關沉管隧道、人工島、橋梁鋼結構、120年耐久性、科學管理等難點。”港珠澳大橋管理局副總工柴瑞説,5年間,科研人員提出一整套海洋防腐抗震技術,研發出指標達到國際同類水平的止水帶……

  島隧工程:“巨無霸”精準對接不滴漏

  島隧工程是港珠澳大橋的控制性工程。既要滿足30萬噸級巨輪通行,又要滿足航班降落限高需求,搭建深埋沉管隧道成為大橋的最佳選擇。

  “深埋屬于沉管施工禁區,沒標準可參考。”負責隧道關鍵技術課題的徐國平説,為打造世界最長的外海深埋沉管隧道,施工方配置國內首條採用深水無人沉放係統的安裝船,通過信息和遙控技術,實現管節姿態調整、軸線控制和精確對接。

  通常,沉管隧道最終接頭安裝至少要半年,但港珠澳大橋只用了一天。6000噸的接頭,相當于25架空客A380飛機的重量,負責吊裝的是一艘“臂力”達12000噸的起重船,不僅實現管道深海的無人對接,對接誤差還控制在0.8毫米,再次刷新世界紀錄。

  將33節沉管和最終接頭成功“接龍”,建設者們整整花了4年。經驗的積累、技術的更新、工藝的改進,創造了外海沉管隧道不漏水的建設奇跡。

  登高俯瞰,兩座面積均達10萬平方米的東、西人工島,實現了橋梁和隧道的流暢轉換。與傳統填海造島不同,港珠澳大橋選擇鋼圓筒快速成島技術。

  “用120個巨型鋼圓筒直接固定在海床上插入海底,然後在中間填土形成人工島。每個鋼圓筒直徑為22米,大概和籃球場一般大;最高達51米,相當于18層樓高;重達550噸,與一架A380‘空中客車’相當。”蘇權科介紹,僅用半年多,兩個人工島就在伶仃洋拔地而起。

  科學管理:救援有道白海豚增加

  乘電瓶車進入隧道,在40多米深、全長6.7公裏的海底緩緩行駛,並無壓抑和潮熱感。洞頂排列多組大型懸挂式射流風機,風機既能吸入洞外空氣,也能排出汽車尾氣。

  “沉管E11與E12交界處,是沉管隧道的海底最深處,海水深度達42米。”港珠澳大橋管理局高級工程師魯華英的提示,讓人意識到沉管外是波濤涌動的浩瀚海洋。

  港珠澳大橋穿越中華白海豚的棲息和繁衍地,為了不讓白海豚“搬家”,港珠澳大橋推行“健康、安全、生態”相融合的管理理念。

  “2009年開建初,我們做了白海豚保護區本底調查,當時約有1000頭。”余烈説,通過減少橋隧佔用海域面積、聲學驅趕保護技術等,盡量減輕對白海豚棲息地幹擾。監測顯示,8年來沒有因施工而傷及一頭白海豚,目前數量為1800多頭。

  記者看到,隧道頂部防火板被涂上黑色漆,防火板能在1200℃高溫下,保證沉管的混凝土結構在2小時內不受破壞。“大橋建成後,管理人員將在人工島設立海上救援平臺,如果隧道內發生事故,救援力量3分鐘就能到達;橋面發生意外,5—7分鐘內趕到。”蘇權科説。

  在東西人工島隧道入口,立著3道精致如瓷的巨幅遮光罩,是為了讓司機進出隧道時適應光線的變化。港珠澳大橋通車後,從珠澳口岸人工島駛上大橋,行駛22.9公裏來到西人工島,穿過海底隧道,從東人工島駛出,就能駛上大橋香港段。香港至珠海的陸路通行時間由3小時縮至半小時,香港、澳門、珠海將形成“一小時都市圈”。(記者 劉垠)

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【糾錯】 責任編輯: 陳聽雨
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