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细数港珠澳大桥的“世界之最”

2018年02月07日11:27 来源:中国经济报告

  【作为世界首例集桥梁、隧道和人工岛于一体的超级工程,港珠澳大桥创下了多项“世界之最”。英国《卫报》将港珠澳大桥评为“新世界七大奇迹”之一

  □蔡丽君

  2017年对于港珠澳大桥来说是极不平凡的一年。回首8年前,伶仃洋还是一片汪洋。今日,长桥飞跨,霓虹映彩。2017年12月31日,港珠澳大桥主体工程举行全线亮灯仪式,标志着大桥主体工程已经基本具备通车条件。

  桥面双向六车道,宽阔平坦。行驶过程中,汽车会经过三座通航斜拉大桥,即九洲桥、江海桥、青州桥,它们分别对应着“风帆”、“海豚”、“中国结”的造型。三座斜拉桥蔚为壮观,尤其青州桥镶嵌的两个巨大“中国结”,大气磅礴又不失精巧别致,成为港珠澳大桥最耀眼的标志之一。

  港珠澳大桥的由来

  1997年亚洲金融危机后,香港特区政府为振兴香港经济,寻找新的经济增长点,认为有必要尽快建设连接香港、澳门和珠海的跨海陆路通道,以充分发挥香港、澳门的优势,并于2002年向中央政府提出了修建港珠澳大桥的建议。

  2009年12月15日,港珠澳大桥正式动工。这是“一国两制”框架下粤港澳三地首次合作建设的世纪工程,全长55公里,包括13.4公里的珠海连接线、29.6公里的桥岛隧主体工程、约12公里的香港连接线以及与之配套的粤港澳三地口岸。此桥可抗16级台风、8级地震,可以让30万吨巨轮通过。

  港珠澳大桥是世界上最长的跨海大桥,是世界公路建设史上技术最复杂、施工难度最高、工程规模最庞大的桥梁。

  港珠澳大桥的“七宗最”

  作为中国从桥梁大国走向桥梁强国的里程碑之作,港珠澳大桥被业界誉为桥梁界的“珠穆朗玛峰”。尤其是大桥的主体工程集桥梁、隧道和人工岛于一体,面临诸多世界级技术挑战,包括海中快速成岛、隧道基础处理与沉降控制、隧道管节沉放对接、海上埋置式承台施工、水下结构止水、超长钢桥面铺装、交通工程系统集成等。在海上建桥难度可想而知,除桩基外,大桥主体部分包括桥墩、桥身都是在岸上预制完成,然后搬运过去拼装,与“搭积木”的过程类似。

  1. 世界上最长的跨海大桥。港珠澳大桥集桥梁、隧道和人工岛于一体,全长55公里,是世界总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底沉管隧道最长的跨海大桥;设计使用寿命120年,打破了世界上同类型桥梁的“百年惯例”。建成通车后,港珠澳三地车程将由原来的三个多小时缩短至半小时。

  2. 世界上最长的海底沉管隧道。中国交建联合体承建的海底隧道全长5664米,由33节钢筋混凝土结构的沉管对接而成。这是迄今世界最长、埋入海底最深、单个沉管体量最大、设计使用寿命最长、综合技术难度最高的沉管隧道。也是中国第一条外海沉管隧道,堪称港珠澳大桥“最难啃的骨头”,被英国《卫报》誉为“新世界七大奇迹”之一。

  为了预留30万吨级航道,沉管隧道最大埋深40多米,是世界第一次尝试沉管深埋。在教科书上,沉管隧道只有刚性、柔性两种结构体系,不能满足工程需求。经过国内外顶尖团队的共同研发,开发出全新的“半刚性”沉管结构,把沉管深埋的构想变成现实,并且在世界范围内第一次做到了沉管隧道“滴水不漏”。

  3. 世界上最大断面的公路隧道。港珠澳大桥珠海连接线的核心控制性工程——拱北隧道是世界上最大断面的公路隧道;采用双向六车道设计,全长2741米,由海域人工岛明挖段、口岸暗挖段以及陆域明挖段三种不同结构的隧道连接而成。其中,拱北隧道暗挖段采用双层公路隧道设计,隧道开挖断面高21米、宽19米,面积约为336.8平方米,是同类型公路隧道的3倍多;全长仅有255米,可工期却长达五年;而且它的造价也十分惊人,255米的综合造价就超过了4亿元人民币,相当于每米近160万元。承建方中铁十八局在暗挖段采用国内首创、全球罕见的“曲线管幕+冻结法”施工,攻克了一系列世界级难题,创造了“零误差”的曲线管幕施工纪录。

  4. 世界上最大的沉管超级工厂。2012年2月,世界最大的现代化沉管预制厂在珠海牛头岛上落成。在这个无水无电的荒岛上,建设者们仅用了14个月,就建起了一座占地56万平方米的超级工厂。厂内设置了两条300多米长的流水生产线,集成了钢筋加工、钢筋笼绑扎、混凝土浇筑、管节一次舾装及管节起浮横移等156道工序。

  每节沉管重 8 万吨,相当于一艘航空母舰。沉管隧道浮在水中的时候,每一节的排水量约75000吨,而辽宁号航母满载时的排水量也只有67500吨。沉管预制由工厂标准化生产,使用钢筋量相当于埃菲尔铁塔。沉管在海平面以下13米至44米不等的水深处进行无人对接。对接在环境复杂的海底进行,受多种环境介质影响,共需对接33次。沉管连接处橡胶止水带可用120年,对接误差控制在2厘米以内。

  5. 世界上最大的八向震锤。为了完成人工岛的建造,港珠澳大桥工程团队启用了世界上最大的八向震锤,这个超级武器能够轻易吊起1600吨的重物。在世界范围内首次使用深插式钢圆筒快速成岛技术,用巨型震锤吊起120个巨型钢筒,然后直接固定在海床上插入到海底,在中间填土形成人工岛。每个圆钢筒的直径为22.5米,几乎和篮球场一样大;高达55米,相当于18层楼的高度;而重量达到550吨,相当于一架空中客车A380。

  6. 世界上最大的起重船。为了确保最终接头的成功安装,上海振华重工自主建造的世界最大起重船“振华30”前来助阵。这艘船是由30万吨油轮改装而成,船身长约297.55米,宽约58米,行深(船底到主甲板)约28.8米,排水量约15.8万吨,主甲板面积相当于2.5个标准足球场。最终接头的重量为6000吨,而“振华30”拥有世界第一的单臂架12000吨的吊重能力和7000吨360度全回转的吊重能力。

  7. 世界上最大橡胶隔震支座。针对港珠澳大桥跨度大、地势复杂的特殊工况,中国南车旗下株洲时代新材料科技股份有限公司自主研制出长宽各1.77米的世界最大尺寸的高阻尼橡胶隔震支座。该支座承载力约3000吨,为港珠澳大桥抵抗16台风、8级地震及30万吨巨轮撞击安装一枚“定海神针”。

  促进一体化协同发展

  从2015年的经济规模数据看,粤港澳大湾区就已超过旧金山湾区,略次于纽约湾区和东京湾区。而且粤港澳大湾区在占地面积、人口规模、港口集装箱吞吐量、机场旅客吞吐量上要远远超出上述三大湾区,增长速度、发展潜力、纵深幅度、辐射广度等更具比较优势。

  一体化协同发展是未来粤港澳大湾区发展的新课题。如今的粤港澳大湾区宏图展现,港珠澳大桥必将促进大湾区形成“闭合环状”的都市经济圈,共同迎来开放、联动、合作、共享的大发展。

  (作者单位为美国旧金山州立大学物理与天文系)