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港珠澳大桥隧道滴水不漏 64项创新打造超级工程

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港珠澳大桥隧道滴水不漏 64项创新打造超级工程

发布日期:2016-07-13 10:33 来源:http://www.xsjjyy.com 点击:

港珠澳大桥隧道滴水不漏 64项创新打造超级工程

  6月29日凌晨,被英国《卫报》誉为“现代世界七大奇迹”之一的港珠澳大桥主体桥梁宣告成功合龙。这意味着,离港珠澳大桥最终“蛟龙出海”已为时不远。

  作为连接香港、珠海和澳门的超大型跨海通道,从研究、设计、施工到最终接近完成,港珠澳大桥历经十余年的漫长的岁月。在这过程中,中国的设计者、建设者们承担着难以想象的压力,遭遇过外国设计方案不符合实际情况、沉管沉放“三次回拖两次安装”等各种问题,也面临着新设计方案不被理解,外在因素导致需要多方沟通的局面。

  最终,诸多问题被一一克服,中国的工程师们以脚踏实地、勇于创新、不断挑战自我的精神,让这一中国的“超级样板”工程,将于2017年正式向人们展示他的巍巍身姿。

  导读

  最终,港珠澳大桥以64项创新技术,贡献予世界沉管隧道工程。中国是沉管隧道工程的后来者,然而,“如积薪耳,后来者居上”,这背后是中国工程人员的勤奋、智慧和不屈的斗志。

  跨过珠海,连接澳门半岛,最终通向香港大屿山,港珠澳大桥这一“世纪工程”正在伶仃洋上缓缓的升起。

  据了解,港珠澳大桥岛隧工程建设已接近尾端,2017年将正式开通。届时,从珠海到香港只需要30分钟路程。

  这一项工程从某种意义上来说是建筑史上的奇迹:需要试验及需突破界限部分占到工程总量的一半,以及为应对特殊挑战实现技术创新占工程总量的15%,这在中国工程史上是第一次。

  总设计师刘晓东按照技术困难的难易程度列出一个谱系:从应用惯例和标准组件的传统技术,到那些需要实践或实验的项目,再到那些拥有真正难以突破的界限并需要应对一些特殊挑战的项目。

  在港珠澳岛隧工程项目中,应用惯例和标准组件包括:桥梁;人工岛陆域形成,软基加固,消浪结构等;沉管预制厂土木结构;沉管基槽开挖、沉管回填、沉管附属工程等约占比35%,涉及造价75亿元人民币。

  需要实验及需突破界限部分是工程主要部分包括:沉管基础、沉管预制、沉管岛上段等,占比约50%。

  而为应对特殊挑战部分,需要技术创新的,其中很多都是世界上第一次,比如深插钢圆筒、半刚性沉管结构、外海沉管安装系统、沉管最终接头等,占比15%,占投资30多亿元人民币。

  最终,港珠澳大桥以64项创新技术,贡献予世界沉管隧道工程。

  中国是沉管隧道工程的后来者,然而,“如积薪耳,后来者居上”,这背后是中国工程人员的勤奋、智慧和不屈的斗志。

  滴水不漏的海底隧道

  2015年12月,港珠澳大桥岛隧工程有位特殊客人来访——香港土木工程署前任署长刘正光。他曾主持设计建造了香港青马大桥、汲水门大桥和汀九大桥,这三座桥梁都被誉为世界级的大桥。鉴于此,他荣获我国桥梁工程界的最高奖——“茅以升”奖,并在国际桥梁界享有盛名。

  长期以来,这位获得英国桥梁硕士学位的第一位华人,一直对中国大陆工程界颇有微词,特别是在一些大型的国际会议上,批评大陆工程的质量,并不掩饰其观点。

  在参观的前一天,他给岛隧工程总指挥林鸣打电话,询问参观隧道需不需要穿雨衣水靴。林鸣回应说“并不需要”。第二天,刘正光虽然没有穿雨衣,但还是穿了一双雨鞋。

  随后,刘正光从西人工岛进入隧道,在Element1(以下element简写E)入口处乘坐电瓶车达到E24沉管。出乎他的意料,24节沉管的192个接头没有一点点渗漏的痕迹,整个隧道内既没有“雨”更没有“河”,甚至没有水印的痕迹。

  当他与林鸣见面时,第一句话是:“沉管隧道没有不漏水的,没有想到你们的隧道能够滴水不漏”。第二句话则是“我们香港工程界要向你们学习”。

  刘正光对港珠澳大桥沉管隧道不漏水感到诧异是有根据的。

  “在全球范围来说,设计隧道时都要确保水密性。但是,建造几公里长而且保证100%水密性的隧道又是另外一回事。在许多国家,隧道所有者和设计师都明白建造100%水密的隧道意味着什么样的挑战。” 汉斯·德威特(Hans de Wit)对记者说。这位资深沉管隧道专家是荷兰隧道工程咨询公司(Tunnel Engineering Consultants,TEC)的运营总监,也是国际隧道协会国际沉管隧道工作小组成员。

  “在全球范围,基于无数的案例研究表明,在隧道中出现一些漏水是很常见的。”荷兰特瑞堡集团(Trelleborg AB,TEP) 工程产品商业开发和市场部经理路德·波柯特(Ruud Bokhout)对记者说。

  一位欧洲著名岛隧专家依据经验给出一个数值:全世界的节段式沉管漏水率平均值为10%左右。也就是说,10个接头中有一个漏水。这位专家认为,目前尚没有沉管隧道100%不漏水的纪录。

  而港珠澳大桥隧道共要制造安装33节沉管,几百道工序不仅环环相扣,还要重复千百遍,只要一个环节出问题,漏水将不可避免。

  创新:从防止过度沉降开始

  事实上,截至7月12日,港珠澳大桥已经完成27节沉管的安装,建成隧道总长度为4702.5米,是总长度的80%以上。以每节沉管有8个接头计算,27节沉管约有216个接头,如果按照10%漏水平均值,一二十个接头漏水在正常值范围。

  然而,这一切并没有发生。

  打破沉管隧道漏水的“常规”,从工程开始就成为中国工程师的信念。

  “沉管隧道为什么漏水?无论是哪个环节都是基础出了问题。”岛隧工程总指挥林鸣说。“举个例子,港珠澳大桥的地质环境是厚软土地基,所以沉管基础刚度协调及不均匀沉降控制非常困难。合同规定港珠澳大桥沉降标准是20公分,而国外同类标准是30公分以上。”

  为了实现沉降标准达标,中国工程师在如何使软土层变硬上做文章,进行了多项有价值的创新,用技术突破打破隧道漏水的玻璃窗。他们在40多米深的水下为沉管基床底部铺上2到3米的块石并夯平,创造一种新的复合地基,使沉管的沉降值大大缩小,平均值在5公分左右;他们的沉管预制水准被国际同行评价“绝对是世界一流的”。

  中国的工程人员完美的回答了一个问题,但这仅仅是开端。

  汉斯·德威将定义港珠澳大桥岛隧组合工程是“全球最具挑战的跨海项目,其中岛隧工程是迄今为止最为复杂的一项工程”。

  他列举岛隧工程面对的诸多挑战:比如,“海底隧道长度——它是当今世界最长的公路隧道;隧道沉管管节的制作——每个沉管大约重75000吨,是当今世界之最;要在规定时间和最深水下50米的海况条件下完成沉管的连续安装,并达到苛刻要求的安装精度!局部施工区域属于极为松软而且类型多样的土质,深埋隧道管节要承受20米深的覆土荷载!还有隧道极大的管节单幅跨度,等等。这些都使得港珠澳大桥岛隧工程比其它要难得多”。

  虽然上述诸多挑战前所未遇,但比设计施工更严峻的是中国工程师在此前没有外海深水隧道工程设计施工经验,甚至只极个别人见过桥岛隧组合工程。

  这些注定了前方的困难重重。


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