港珠澳大桥桥梁主体工程将于7月份正式启动（图）

港珠澳大桥内地主建的长达23公里的桥梁主体工程将于7月份正式启动。 
　　港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域，是连接香港、珠海及澳门的大型跨海通道。它是我国目前里程最长、投资最多、施工难度最大的跨海桥梁。而穿越主航道的海底隧道以及将其与桥梁衔接的人工岛（简称“岛隧工程”），则是整个工程中最复杂的部分。日前，羊城晚报记者独家“探营”，揭秘港珠澳大桥的诸多创举。 
　　　　打地基 
　　　　“开路船”形如钻井平台 
　　在淤泥层中，每隔一定间距就打一根挤密砂桩，对淤泥地基进行排水加固，把“嫩豆腐榨成老豆腐。”在40米深的海底，还要铺设一条42米宽、30厘米厚的平坦“石褥子”，以供将来安放沉管隧道。 
　　“这里是深圳港、广州港的主航道，航道跨距达到4100米；是30万吨巨轮的必经之地，是世界上最繁忙的水域之一；同时也临近香港机场飞机的起落航线，航空限高只有88米，假若修桥，光桥塔就需要200多米高，会严重影响航班飞行。因此，一定要修海底隧道。” 中交股份联合体港珠澳大桥岛隧工程项目常务副总工程师尹海卿告诉记者。尽管施工地域的地基均是淤泥，水域通航环境复杂，还要穿越中华白海豚保护区，建隧道的造价是桥梁的三倍———这条隧道，还是得建。 
　　即将铺设隧道的海域，埋藏着一个巨大的技术难题。“海底全是软土，先要对软土进行加固，使沉管安放在固定的基础上，并减少日后的沉降和不均匀沉降，非常难！”尹海卿说。这里的海底表面淤泥含水量高达50%-60%，石头抛上去基本都陷在泥汤里，不做处理的话隧道根本没法安置在上面。为此，工程人员想出了特别的方法———在淤泥层中，每隔一定间距就打一根挤密砂桩，对淤泥地基进行排水加固，把“嫩豆腐，榨成老豆腐。”密实的砂桩打入海底40米下的硬土层，“这在国内是没有先例的。”尹海卿说。这样大规模地使用水下挤密砂桩技术，世界上也罕见。 
　　安放隧道，要求基础极其精确。因此对基槽开挖精度提出了很高的要求。“通常的工程，挖深一点没关系，可这里多一点少一些都不行，只允许有50厘米的误差。”尹海卿说，在大海深处实现这样的精度，非常难。此外，通常施工工具都会留“牙齿印”，也会挖出弧形，可这里却要求挖出光滑的平面。“参与施工的挖泥船配备了精挖系统，带有平挖的功能，用电脑控制挖出的‘牙齿面’。此外，每挖一斗，都要在电脑上做好标识。”尹海卿说，这样才能避免水下挖泥位置的漂移。 
　　解决隧道的基础施工问题还不止面临这些挑战，在沉管安装前，还要做碎石基床基础。在40米深的海底，要铺设一条42米宽，30厘米厚的平坦“石褥子”，误差在4厘米以内，“每个石子，大约2-6厘米直径，铺好这张‘褥子’非常难。我们用上了GPS精确定位！” 岛隧工程项目副总工程师翟世鸿说。解决这一难题，还多亏了上海一家企业自主研发的抛石整平船。该船是目前全球最大、最先进的抛石整平船，其外形与钻井平台类似，作业时不受风浪影响，身形硕大、非常壮观。 
　　　　人工岛 
　　　　120支钢筒围成海上绿洲 
　　“我们把直径22米、高50多米，重达500吨的钢筒，用激震力达4000吨的八个液压锤‘敲’进30多米深的海底。”两个人工岛由120支钢筒围成，其中西岛用了61支钢筒，东岛59支。 
　　由桥梁到隧道，港珠澳大桥的一个重要组成部分便是衔接二者的人工岛。 
　　如何建造人工岛，传统的观念来看，就是将土石方沉入海底。然而，港珠澳大桥东西二岛的施工却采用了一种特别的方法———用钢筒围出一个岛来。“这种方法更环保，挖泥少、成岛速度快，也不需要太多工程设备。”翟世鸿解释道。“我们把直径22米、高50多米，重达500吨的钢筒，用激震力达4000吨的八个液压锤‘敲’进30多米深的海底。”尹海卿说，这是我国完全自创的方法，是世界上首次采用的人工岛施工方法。两个人工岛由120支钢筒围成，其中西岛用了61支钢筒，东岛59支。每支钢圆筒都在上海制造，这些庞然大物需要长途跋涉才能到达现场。 
　　钢筒敲进去了，另一个难题却冒出来———钢筒是圆柱形，两个钢筒之间必然有间隙。为此，工程人员设计出一个特别的结构，在钢筒制作时就做好宽榫槽，每两个钢筒中间，插一个钢片，连在一起就成了“金钟罩”。“钢板很薄很柔软，也很高，打下去会晃，为此我们特地在天津做了一个1：1的模型试验，发现用两台200千瓦的震动锤敲下去效果很好。”尹海卿介绍。 
　　围成蚝贝状的钢筒，加了钢片的链接，又各填200万立方米的沙子，抽出水分，就实现了快速筑岛。“原本计划成岛需要两年多时间，如今看来当年就可以铸成，并且效果很好。”尹海卿说，钢筒外围还会抛石加固，形成一个斜坡，往后即便钢筒锈蚀，也不会影响人工岛的使用。 
　　目前，东西两岛已经铸造完毕，衔接隧道的一头已做好。将来，上桥过海的车辆由此离开桥面进入海底隧道，再从另一个人工岛钻出来重新驶上大桥。 
　　　　沉管隧道 
　　　　33艘“航母”水下接龙 
　　港珠澳大桥用上了世界上最大的沉管隧道。近6公里长的海底沉管隧道共由33段沉管组成，每段沉管重达7.4万吨，堪比一艘航空母舰。水下定位系统将保证海底对接误差不超过2厘米。 
　　解决了隧道地基和与桥隧连接的人工岛问题，港珠澳大桥用上了世界上最大的沉管隧道。 
　　“我们的沉管隧道也面临多个挑战，第一个就是要跨越珠江口的主航道，这要求埋得深，约为46－47米。但埋得越深，沉管隧道上面海水带来的荷载就越大，另外，三车道的公路隧道宽度大，也加重了沉管的荷载。第二，隧道两头总要慢慢抬高最终‘出水’，这样就不免遭遇柔软土层，要保证建成后120年内总沉降量不超过十几厘米的话，就要求软土地基必须处理好。第三，沉管的设计寿命要达到120年，这对原材料也提出了严格的要求。第四，沉管隧道是自防水结构，高11.4米，宽37.95米的空腔段面，要求一次成形。”尹海卿慨叹，沉管隧道看起来容易，其实很不简单。 
　　在珠海桂山牛头岛上，占地80亩左右的沉管预制厂已经浇筑好第一段沉管，到处都是密密匝匝的钢筋。“每节沉管管段，光钢筋就需要800吨，绑扎很艰难！”尹海卿告诉记者，绑钢筋、打混凝土的过程也非常困难。“我们控制石子、黄沙、水泥的温度，并且在制造混凝土的过程中加入冰水、冰屑，降低入模温度。要把混凝土硬化控制在65度，让内部温度慢慢传递出来，防止裂缝。” 
　　港珠澳大桥近6公里长的海底沉管隧道共由33段沉管组成，每个180米长标准管节由8个节段组成，每段沉管重达7.4万吨，堪比一艘航空母舰。预制场拥有两条生产线，每两个月可以生产两个沉管。这庞然大物如何运送？尹海卿介绍：“传统的做法是做一个大的坞坑，沉管做好后放水让它浮起来，‘漂’到目的地。可我们这个工程管节有33个，差不多6公里长，显然不可能按老套路办。”一个沉管完成预制后，两端用钢板密封，漂浮在水面上。之后，通过大型拖轮拖运至安装位置，待管节定位就绪后，向管节内灌水压载，使之下沉。然后把沉放的管节在水下连接起来。经覆土(石)回填后，筑成隧道。沉放过程中，沉管将会由水下定位系统进行定位，保证两个沉管海底对接时的误差控制在2厘米以内。对接完成后，对接端的止水带将通过水力压接密封，使管节一个个紧密连接起来。这个过程，需要3年。 
　　“国际上建造的沉管隧道，沉放过程中一不小心就会出大事。水越深风险越大。”尹海卿说，港珠澳大桥的沉管管节多，水又深，如何做到万无一失？尹海卿说，首先从管节两端的封门来看，采用组合式钢结构、止水带和焊接双道止水，盖结构拆装方便，还不会漏水。其次，位于繁忙航道上，铺设过程中可能要封航，可能要管制。尹海卿透露，未来岛隧施工方将和海事局等机构成立总体协调机制，保证施工安全进行。 
　　　　老工程师感言： 
　　　　把“不可想象”一步步实现 
　　“这些年，我国的工业水平不断提高，技术在不断前进，好多工程是十几年前无法想象的。” 
　　尹海卿，这位头发花白的老工程师，在谈起港珠澳大桥时，眼中饱含深情与自豪。在他看来，曾经以为是玩笑的设想，通过理性分析，都有可能变为现实。“虽然施工设计中吸取了国外的经验，但港珠澳大桥的设计建造，主体上是我们国家自己做。” 
　　“这样的工程，有很多具体问题在国际上也是一片空白，由我们国内的设计施工团队自己做，也逼着我们把‘不可想象’的事一步步去实现！”尹海卿说。港珠澳大桥工程的设计施工，调动了全国许多科研院校和工程单位。比如沉管隧道的设计复核计算，由同济大学和清华大学共同完成。 
　　此外，同济大学还做了离心模型试验、上海交大做了管节浮运安装数模分析、华工做水文观测、大连理工和武汉理工做沉放试验…… 
　　“当初提出钢筒筑岛的设想后，有些院士都抱怀疑态度，觉得不可能。可是最后我们做到了，国外的专家也竖起了大拇指。”尹海卿说，港珠澳大桥工程，推动了我国人工岛筑岛及诸多工程领域的技术进步，“我国的水运工程不比任何一个国家差，但是外海深水工程，与发达国家相比还是落后的，这也是该继续努力的方向。” 
　　　　资料： 
　　　　港珠澳大桥 
　　港珠澳大桥东接香港特别行政区，西接广东省珠海市和澳门特别行政区，是国家高速公路网规划中珠江三角洲地区环线的组成部分和跨越伶仃洋海域的关键性工程，将形成连接珠江东西两岸新的公路运输通道。 
　　港珠澳大桥工程于2009年12月15日开工，总投资超700亿元，设计使用寿命120年，将于2016年完成。大桥主体工程采用双向6车道的桥隧结合方案，全长约29.6公里，海底隧道长约6余公里。 
　　大桥工程包括三项：海中桥隧工程；香港、珠海和澳门三地口岸；香港、珠海、澳门三地连接线。 
　　海底隧道建成后，行车道宽3x3.75米,高超过5米,中间设有通风管,每隔90米就会有一个互通的逃生通道。在桥面的内地部分,车辆将靠右行驶,到香港口岸后再通过地标来转换驾驶道,靠左行驶。此外,在大桥上将设置人工救援设备,桥上若发生交通事故,救援力量5—7分钟即可抵达,在隧道内,救援速度被要求在3分钟内。在人工岛和口岸一带,也都有专业救援设备候命。防止撞击也被列入大桥重要考量因素之一,大桥被要求“大撞不倒,中撞可修”,而人工岛附近水域设置了人工浅滩,可防30万吨的巨轮碰击。