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港珠澳大桥

2017-06-23何可宁

环境 2017年6期
关键词:人工岛海底隧道珠海

何可宁

作为目前世界上最长、也是中国建设史上里程最长、投资最多、施工难度最大的跨海桥梁,港珠澳大桥是我国继三峡工程、青藏铁路、南水北调、西气东输、京沪高铁之后又一重大基础设施项目,2015年英国《卫报》兴奋地将它称为“新的世界七大奇迹”之一。

港珠澳大桥全长49.968公里,主体工程“海中桥隧”长35.578公里,其中让人叹为观止的海底隧道长约6.75公里。在2017年全面建成后,这座大桥将连接起世界上最具活力的经济区,在促进香港、澳门和珠江三角洲西岸地區经济的进一步发展中具有重要的战略意义,是中国从桥梁大国走向桥梁强国的里程碑之作。

回顾历史,振奋人心

回顾港珠澳大桥的建设历史,这期间也真可谓是一波三折,既有种种意外造成的延宕,也有突破重重阻碍带来的惊喜。现在就让我们一起来看一看从提出建造意向开始,30多年来都有哪些重要节点吧,必须承认的是,其中很多振奋人心的时刻真的是让世界都为之瞩目。

在1983年,香港的建筑师胡应湘最早提出了建造港珠澳大桥的想法。

2005年初,确定单Y桥型和港珠澳三地落脚点。

2009年12月15日,总投资达720多亿元的港珠澳大桥正式开工建设。

2011年12月14日,港珠澳大桥香港段工程正式动工。

2012年7月31日,港珠澳大桥珠海连接线项目正式开工,并已于2016年1月先行通车。2012年12月17日,港珠澳大桥主桥墩开钻,标志着港珠澳大桥主桥墩施工正式拉开序幕,其工艺在内地尚属首创。

2013年5月6日,世界最大的外海深埋沉管隧道——港珠澳大桥岛隧工程首节沉管顺利与西人工岛暗埋段对接,完成首个“海底之吻”壮举。沉管隧道首次“海底之吻”共分为三步:管节出坞、管节浮运和管节安装。首节(E1)沉管长112.5米,宽37.95米,高11.4米,吃水深度约为11.3米,总重量为47000吨。

2016年6月29日,主体桥梁成功合拢;2016年9月27日,港珠澳大桥主体桥梁正式贯通。

截至2017年3月6日,在总共33个海底沉管中,已完成的海底沉管有32个;4月10日,港珠澳大桥珠海连接线最后一项控制性工程,世界最大的断面公路隧道——拱北隧道全隧贯通,标志着港珠澳大桥珠海连接线主体工程实现全线贯通。预计全线通车后,珠海至香港陆路通行时间将由3小时变成半小时。拱北隧道被称为世界上施工难度最大的隧道工程,尤其是暗挖段,虽然长度仅为255米,两三分钟就可以走完全程,但却创造了多项新的记录。

到了2017年4月13日,香港特区政府路政署公布,全长12公里的香港接线将于4月内全线贯通;5月2日,重达6000吨的港珠澳大桥沉管隧道最终接头在经过16个多小时的吊装沉放后安装成功。至此,经过我国交通建设者6年多的持续奋战,世界最大的沉管隧道——港珠澳大桥沉管隧道顺利合龙。

诸多特征,可圈可点

如此雄伟,如此壮观的一座大桥,改写着人类历史,其中很多特征都是让人赞叹不已。首先在使用寿命上,内地大桥一般使用寿命都是五六十年,杭州湾大桥主体工程提高到100年,而根据香港的标准,港珠澳大桥的设计使用寿命是120年,也就是在120年之内能够完全满足使用功能,可以放心使用,没有计划之外的大修。

其次是大桥的主体结构,它跨越珠江口伶仃洋海域,按六车道高速公路标准建设,是以公路桥的形式连接香港、珠海及澳门的大型跨海通道。大桥的起点是香港大屿山,经大澳,跨越珠江口,最后分成Y字形,一端连接珠海,一端连接澳门。整座大桥的主体桥梁工程包括青州航道桥、江海直达船航道桥、九洲航道桥三座通航斜拉桥和20公里通航孔桥。三个通航桥各具特色,其中青州航道桥设计是港珠澳大桥最具特色的部分,为双塔空间双索面钢箱梁斜拉桥,主梁采用扁平流线型整体式钢箱梁,索塔采用横向H形框架结构,163米的塔上端采用象征港珠澳三地紧密相连的“中国结”造型钢结构结形撑。

再次在位于珠海拱北湾南侧的珠澳口岸还建有一座人工岛,这座由人工填海筑成的人工岛投资约23亿元人民币,是港珠澳大桥主体工程与珠海、澳门两地的衔接中心。到了2017年年底大桥全部建成后,珠海、澳门两地的口岸均设于此。据大桥施工方的相关负责人介绍,人工岛的填海工程包括人工岛护岸、陆域形成、地基处理及海巡交通船码头等几大部分,工程填海面积208.87万平方米,护岸长6079.344米。项目完成后,形成的陆域标高为+4.8米,可抵御珠江口300年一遇的洪潮。人工岛将成为集交通、管理、服务、救援和观光功能为一体的综合运营中心,并设置观景平台供游客观景揽胜。

最后在港珠澳大桥设计中,防撞和防风问题也是工程研究重点。大桥设计有3个通航孔,每个可防3万吨冲击力,另外还建有防撞墩,它们可防30万吨撞击。有关方面表示,建成后的大桥保证大撞不倒,中撞可修。在防台风方面,根据沿海海域台风的特点,港珠澳大桥能抗击每秒51米的风速,这相当于最大风力16级。同时大桥建成后还可以抗击8级地震,总体来说是非常坚固的。

海底隧道,最终对接

作为一座跨海大桥,在建造时,港珠澳大桥最大的技术难点在于海底隧道的建设。大桥的海底隧道采用两孔一管廊截面形式,是迄今为止世界上埋深最深、规模最大、单节管道最长的海底公路沉管。这些沉管全部采用工厂法流水预制,完成舾装后拖运至施工地点进行安装。

今年5月2日,是一个激动人心的日子。这一天,在近30米深的伶仃洋海底,港珠澳大桥海底隧道长12米的最终接头成功安装到位。接头焊缝完成焊接后,5.6公里长的海底隧道预计将在5月底全线合龙。

最终接头是港珠澳大桥沉管隧道贯通的控制性枢纽,它的施工、吊装、沉放对接是全线合龙的最后一环,也是大桥建设中技术难度最大的工序。如果这个对接完成欠妥,那么整个隧道就无法投入使用。所以在施工时,最终接头采用全新的整体预制安装结构,设计新颖,施工难度大、风险高,从加工到吊装持续时间长达大半年。

与其他沉管管节不同,最终接头构件采用世界首个“三明治”梯形钢壳混凝土沉管结构,高11.4米,底板长9.6米,重达6000吨。它安装在海底隧道的29号和30号两节沉管之间,像个楔子一樣把沉管隧道连为一体。为防止海水渗漏,最终接头的中间断面以及接头两端的外圈,都装有橡胶材料的止水带,具有120年使用寿命,安装精度以毫米计。

有关专家介绍说:“这个接头具有伸缩性,沉放到位后,再通过千斤顶分别将它往两侧顶,与沉管对接,确保严丝合缝。这种难度堪比海底‘穿针,太空对接。我们的测量团队必须掌握得十分精确,才能取得胜利。”

而且最终接头在水下安装成功后,工作并没有最终完成,要永久性做到滴水不漏,在接下来的15天内,经过特殊培训的160名焊工还将接力完成近2300米长的对接口四周的焊缝焊接。接头焊缝焊接完成后,还要在接头隔舱内灌注混凝土和水泥浆,使之在海底不会变形且受力稳固,然后拆除接头两端的钢封门,届时整条海底隧道才能真正实现贯通。

链接

港珠澳大桥创造的世界之最

1. 最长

大桥全长5664米的海底隧道,由33节钢筋混凝土结构的沉管对接而成,是世界上最长的海底沉管隧道。

2. 最大

沉管隧道浮在水中的时候,每一节的排水量能达到约75000吨,而辽宁号航母满载时的排水量也只有67500吨。

3. 最重

全部沉管使用的钢筋量相当于建造一个埃菲尔铁塔,重达75000吨,在它们下面,已预先安装好256个液压千斤顶。

4. 最精心

海上的气候条件,很大程度上决定了沉管浮运和对接的成败。工程方一年多前就与国家海洋局海洋环境预报中心合作,做精细化、小区域的海洋环境预报,每天坚持监测预报,花费达3000万元,只为每个沉管找两三天的作业时间。

5. 最精细

在沉管隧道安装之前,还要在挖好的基槽中做碎石基床基础,即要在40米深的海底,铺设一条42米宽、30厘米厚的平坦“石褥子”,而这条“石褥子”的平整度误差要控制在4厘米以内。

6. 最精准

全部沉管的对接共进行了33次,耗时3年,都在海平面以下13米至44米不等的水深处开展。水下受多种介质影响,环境十分复杂,但每次对接误差都严格控制在2厘米以内。

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