港珠澳大橋創(chuàng)下多項(xiàng)第一 “兩島一隧”鑄就世界工程奇跡

陳治家、李妍

在大海上建兩座10萬平方米的人工島要多久？中國建橋人的答案是215天。從2011年5月15日到2011年12月7日，120個(gè)鋼圓筒一步一步在風(fēng)浪不息的伶仃洋上，圈出了兩座島，從設(shè)計(jì)到施工，這樣的建島方式在全球尚屬首例。這并不是港珠澳大橋島隧建設(shè)上唯一的世界第一；為了建設(shè)海底隧道，施工方建設(shè)了全球首例深埋沉管隧道；為了對接34個(gè)隧道結(jié)構(gòu)，數(shù)萬噸沉管在13米至44米不等的水深處進(jìn)行無人對接，誤差控制在2厘米內(nèi)，被喻為“海底穿針”。一個(gè)個(gè)這樣的工程奇跡，造就了港珠澳大橋的順利完工。

文/廣州日報(bào)全媒體記者陳治家、李妍(署名除外)

港珠澳大橋究竟是怎樣建成的？港珠澳大橋管理局副局長余烈將其簡潔形象地概括為“海上搭積木”。由于大橋主體工程集橋、島、隧于一體，面臨諸多世界級(jí)技術(shù)挑戰(zhàn)，包括海中快速成島、隧道基礎(chǔ)處理與沉降控制、隧道管節(jié)沉放對接、大規(guī)模工廠化制造、海上埋置式承臺(tái)施工、水下結(jié)構(gòu)止水等。港珠澳大橋管理局總工程師蘇權(quán)科介紹說，來自全國各地的上千位工程建設(shè)精英參與攻關(guān)300多項(xiàng)科研項(xiàng)目，自主研發(fā)，打破國外技術(shù)壁壘，多項(xiàng)技術(shù)走在世界前列，用智慧和汗水澆筑了這一舉世矚目的超級(jí)工程。

突破革新：

打好島隧建設(shè)第一戰(zhàn)

港珠澳大橋沉管隧道是中國第一條外海沉管隧道，也是目前世界上規(guī)模最大的公路沉管隧道和世界唯一的深埋沉管隧道。建設(shè)這條海底沉管隧道，不僅需要在松軟地基上建成當(dāng)今世上最長、埋深最大的海底沉管隧道，還要在水深10余米且軟土層厚達(dá)幾十米的深海中建造兩個(gè)人工島，實(shí)現(xiàn)海中橋隧轉(zhuǎn)換銜接。決定島隧命運(yùn)的第一戰(zhàn)，就是要以最快速度在海中建起兩個(gè)離岸人工島。

這兩個(gè)10萬平方米的人工島，如果按照傳統(tǒng)拋石填海的方法，不僅工期長，而且在通航繁忙的伶仃島航道附近水域安排大量船舶施工，安全風(fēng)險(xiǎn)極高。而且這里正是中華白海豚的主要棲息地，一旦開挖，對它們生存環(huán)境的污染將不可避免。

“如果按照傳統(tǒng)辦法，也可以完成任務(wù)，但工期就難保證。所以一定要找條出路。”從項(xiàng)目籌備開始，建設(shè)團(tuán)隊(duì)在總工程師林鳴的帶領(lǐng)下尋找一個(gè)全新方案，在盡量少用船舶、簡化工藝的情況下解決在深海筑島的難題。“要實(shí)現(xiàn)環(huán)保、確保質(zhì)量、確保工程進(jìn)度，就要考慮大型化、標(biāo)準(zhǔn)化、預(yù)制化。”林鳴說。

在一次技術(shù)交流會(huì)上，一個(gè)奇思妙想閃過林鳴的腦海——用大直徑鋼圓筒圍成人工島。簡單來說，就是以大的鋼圓筒止水圍島，島內(nèi)填入砂料并加固地基，圓筒外再用混凝土塊體等加固防護(hù)，最后，堅(jiān)實(shí)的人工島“拔海而起”。

這靈光一閃，打通了整個(gè)島隧工程難題的出路。然而，這樣一個(gè)史無前例的創(chuàng)新工藝，在國內(nèi)外根本沒有規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)可以參考，嚴(yán)謹(jǐn)起見，新方案提出后，項(xiàng)目部特意邀請全國工程勘察設(shè)計(jì)大師王汝凱做鋼圓筒建島不成立的反向研究，主要包括鋼圓筒的穩(wěn)定計(jì)算理論、鋼圓筒筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、振沉技術(shù)及振沉工藝、止水方案等。經(jīng)過三個(gè)月的研究，結(jié)論是大圓筒快速成島施工方法是可行且有效的。

沉管隧道：

重量相當(dāng)于33艘中型航母

港珠澳大橋沉管隧道是目前世界上唯一的深埋沉管隧道。而外海沉管隧道核心技術(shù)和話語權(quán)一直掌握在少數(shù)幾家外國公司手里。一開始，為穩(wěn)妥起見，林鳴曾請了歐洲一家頂級(jí)沉管隧道技術(shù)公司的專家到現(xiàn)場，在對方表示需要增加一年工期和十多億元咨詢費(fèi)后，林鳴決定自己干。

在快速成島的同時(shí)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在珠海牛頭島建起了世界最大的沉管預(yù)制廠。從2012年5月管節(jié)預(yù)制開工，到2017年3月，兩條生產(chǎn)線花了五年多的時(shí)間，澆筑出33個(gè)巨型沉管和一個(gè)最終接頭。

據(jù)了解，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)沉管長180米，寬37.95米，高11.4米，重約80000噸，是迄今為止世界最大的沉管，排水量超過一艘中型航母。要把這么些龐然大物拖運(yùn)在海里安裝，顯然又是一個(gè)世界級(jí)挑戰(zhàn)。林鳴說，浮運(yùn)沉放作業(yè)要靠天吃飯，珠海年均三次臺(tái)風(fēng)、冬季季候風(fēng)給這項(xiàng)工作帶來了很大困難。首次沉放是2013年5月2日開始的，施工團(tuán)隊(duì)在沒有成熟經(jīng)驗(yàn)可借鑒的情況下，經(jīng)歷了連續(xù)96小時(shí)不眠不休的攻堅(jiān)，最終完成沉放安裝，為后續(xù)作業(yè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。