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腾跃伶仃洋的钢铁巨龙——科技支撑港珠澳大桥建设

来源: 科技日报    作者:    发布时间:2017-12-11 10:37    编辑:鲍慧祯(实习)

  似蛟龙横空出海,修长的躯干在伶仃洋上蜿蜒而去,没于缭绕的云雾中。沿路,“中国结”“海豚”“风帆”3个巨型景观在水面上熠熠生辉,成为港珠澳大桥的地标性景观。

  这座钢铁巨龙,不仅颜值超高,也很有内涵:世界最长的跨海大桥、最长的沉管海底隧道、最具挑战性的超级工程之一……

  “这些‘世界之最’的背后,是一系列创新攻坚和科技支撑的强力驱动。”港珠澳大桥管理局总工程师苏权科感慨地说,这也是过去数十年,中国桥梁设计、施工、材料研发、工程装备等各项成果的集中展示。

  日前,记者探访进入通车冲刺时段的港珠澳大桥,为你解码潜藏的高科技。

  中国制造:造就120年过硬品质

  港珠澳大桥总长55公里,历史性地将香港、珠海和澳门连在一起。主体工程包含22.9公里主体跨海桥梁,约6.7公里沉管海底隧道,链接隧道与桥梁的东西人工岛。

  踏上还没干透的沥青桥面,湿润的空气中并无刺鼻的味道,这座巨龙承载的高科技,就从脚下延展开来。大桥是建造出来的,也是“制造”而成的。

  “我们先在工厂做好钢管桩、桥梁承台墩身、钢箱梁,待到伶仃洋风平浪静时,再一块块、一层层、一段段地组装。”港珠澳大桥管理局副局长余烈告诉科技日报记者,为满足工程质量、工期和安全的需要,“大型化、工厂化、标准化、装配化”理念贯穿大桥建设。

  作为世界最大的钢结构桥梁,大桥仅主梁钢板用量就高达42万吨。“这相当于10座鸟巢或60座埃菲尔铁塔的重量。”苏权科很懂得把枯燥的数字形象化,“它能抗16级台风、7级地震,同时,港珠澳大桥能‘活到120岁’。”

  以工匠精神追求120年的品质,对防水、防锈、防腐等工序要求更为严苛。没有可借鉴的经验和标准,很多技术和产品也被国外垄断,怎么办?

  “2010年,在科技部科技支撑计划支持下,港珠澳大桥针对关键技术难点,设置五大课题、9个子课题,500多名科研人员集中攻关沉管隧道、人工岛、桥梁钢结构、120年耐久性、科学管理等难点。”港珠澳大桥管理局副总工柴瑞说,5年间,科研人员提出一整套海洋防腐抗震技术,研发出指标达到国际同类水平的止水带……

  岛隧工程:“巨无霸”精准对接不滴漏

  岛隧工程是港珠澳大桥的控制性工程。既要满足30万吨级巨轮通行,又要满足航班降落限高需求,搭建深埋沉管隧道成为大桥的最佳选择。

  “深埋属于沉管施工禁区,没标准可参考。”负责隧道关键技术课题的徐国平说,为打造世界最长的外海深埋沉管隧道,施工方配置国内首条采用深水无人沉放系统的安装船,通过信息和遥控技术,实现管节姿态调整、轴线控制和精确对接。

  通常,沉管隧道最终接头安装至少要半年,但港珠澳大桥只用了一天。6000吨的接头,相当于25架空客A380飞机的重量,负责吊装的是一艘“臂力”达12000吨的起重船,不仅实现管道深海的无人对接,对接误差还控制在0.8毫米,再次刷新世界纪录。

  将33节沉管和最终接头成功“接龙”,建设者们整整花了4年。经验的积累、技术的更新、工艺的改进,创造了外海沉管隧道不漏水的建设奇迹。

  登高俯瞰,两座面积均达10万平方米的东、西人工岛,实现了桥梁和隧道的流畅转换。与传统填海造岛不同,港珠澳大桥选择钢圆筒快速成岛技术。

  “用120个巨型钢圆筒直接固定在海床上插入海底,然后在中间填土形成人工岛。每个钢圆筒直径为22米,大概和篮球场一般大;最高达51米,相当于18层楼高;重达550吨,与一架A380‘空中客车’相当。”苏权科介绍,仅用半年多,两个人工岛就在伶仃洋拔地而起。

  科学管理:救援有道白海豚增加

  乘电瓶车进入隧道,在40多米深、全长6.7公里的海底缓缓行驶,并无压抑和潮热感。洞顶排列多组大型悬挂式射流风机,风机既能吸入洞外空气,也能排出汽车尾气。

  “沉管E11与E12交界处,是沉管隧道的海底最深处,海水深度达42米。”港珠澳大桥管理局高级工程师鲁华英的提示,让人意识到沉管外是波涛涌动的浩瀚海洋。

  港珠澳大桥穿越中华白海豚的栖息和繁衍地,为了不让白海豚“搬家”,港珠澳大桥推行“健康、安全、生态”相融合的管理理念。

  “2009年开建初,我们做了白海豚保护区本底调查,当时约有1000头。”余烈说,通过减少桥隧占用海域面积、声学驱赶保护技术等,尽量减轻对白海豚栖息地干扰。监测显示,8年来没有因施工而伤及一头白海豚,目前数量为1800多头。

  记者看到,隧道顶部防火板被涂上黑色漆,防火板能在1200℃高温下,保证沉管的混凝土结构在2小时内不受破坏。“大桥建成后,管理人员将在人工岛设立海上救援平台,如果隧道内发生事故,救援力量3分钟就能到达;桥面发生意外,5—7分钟内赶到。”苏权科说。

  在东西人工岛隧道入口,立着3道精致如瓷的巨幅遮光罩,是为了让司机进出隧道时适应光线的变化。港珠澳大桥通车后,从珠澳口岸人工岛驶上大桥,行驶22.9公里来到西人工岛,穿过海底隧道,从东人工岛驶出,就能驶上大桥香港段。香港至珠海的陆路通行时间由3小时缩至半小时,香港、澳门、珠海将形成“一小时都市圈”。(记者 刘垠)

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