苏权科:在伶仃洋上打一枚“中国结”
——港珠澳大桥主体工程总工程师央视励志开讲
2017-08-07
——港珠澳大桥主体工程总工程师央视励志开讲
2017年5月2日,港珠澳大桥6公里长的水下沉管隧道以及全长55公里的港珠澳大桥,全线合龙了,这座跨海大桥的跨海集群工程被国外媒体称为“新世界七大奇迹”之一。节目邀请到总工程师苏权科,为我们分享港珠澳大桥的前世今生。
从上世纪80年代初提出要在伶仃洋上建一个跨海通道的设想,到现在已经过去了34年。为什么要建这样一座桥呢?一是给珠江东西岸建立连通,使其产业互补。另外,给香港找一个往珠江西岸、包括粤西地区辐射的腹地。在建这座桥的时候,我们也调研了美国西海岸靠近旧金山的湾区,大家知道,斯坦福、硅谷都在那里。这个湾区的宽度、长度跟我们的伶仃洋很相像,也是六七十公里。但是湾区在发展初期到上个世纪六七十年代,就完成了5座桥。而我们伶仃洋上,从虎门口以下一座桥都没有。这是中国经济发展很重要的地方,建这么一座桥,是非常有必要的。
为建桥做了7年的前期论证
建这样一座桥很难,从虎门口到珠江出海口的伶仃洋,有六十多公里。以前在海上面没建过任何建筑,就是说,里面地质情况、水文情况,还有自然灾害等我们都不太清楚。而且它连接的是香港、澳门和广东,它的政治制度、管理体制、技术标准,包括我们用的钱都不一样。所以要建这样一座桥,会有很多问题。不要说这样一座桥,就是一个其他的跨海工程,前期工作也要经过很多论证研究。需要证明:第一,技术上可行;第二,对环境没有颠覆性的影响;第三,在经济效益上来说可行。我们做了前期7年的论证,在三地范围内,选了13个人,还有香港、澳门两位兼职的,建立一个团队,叫前期工作协调小组办公室,做前期论证。比如说,要建这座桥方案怎么定,三地有什么需求,建一个什么标准,还存在着什么问题,对周围建设环境的限制和影响。这其中,比如第一个问题是选址,路线怎么走。当时,香港人从路网连接以及今后物流发展的需求角度考虑,定在香港机场旁边的散石湾这个点。广东省考虑带动横琴的发展,就希望这个桥建成以后能够连到横琴岛。但是横琴岛在澳门西边,大家知道澳门的地方很小,当时澳门就很纠结,他说你从我上面建个高架桥,把我这弄成两半了,我以后发展,我要修一些地方怎么修?从地面上根本不可能。
所以,我们沿着澳门的沿海岸,从头到尾跑了一遍以后,很失望地往回走,刚好走到澳门口岸和拱北口岸之间,发现有一块地方。我们拿步子来回量了一下,有将近七十米。这个办法好,我们说能不能我从这地底下穿过去。穿过拱北以后,再从前面出来,连到我们的陆上去,这样的话不是就不影响澳门了吗?同时还可以通过横琴大桥连接到横琴。这个方案拿出来之后,经过专家论证,三家就接受了。终于把这个路线走向的问题定下来了。
研究员对近1200头白海豚进行标识
没想到在网上一查,就在前几个月,公布了路线要穿过的这个地方是中华白海豚保护区。这时候,世界上对白海豚的研究都比较少,我们以前对白海豚也一无所知。所以又要组织研究团队、科研力量来想,我们在这里建桥,对白海豚有什么影响?建完以后,白海豚还能不能保持它的数量?研究人员三百多次出海跟踪,拍了三十万张照片,对将近一千两百头白海豚都进行了标识,把白海豚的习性全摸清。比如前面有船,它的眼睛基本上是看不见的,它靠声呐反射来判断前面有没有障碍物。所以施工中有严重的震动,把它声呐震坏了,它就会撞死。所以,我们就研制了一套措施,第一观察,第二驱赶。我们针对性地制定,对于海豚比较讨厌的声音,就叫它离开,观测五百米之内没有海豚了,我们才在这个地方施工,制定了严格的技术保证规程,才把白海豚保护问题解决了。到今天为止,没有因为我们的施工而伤害一头白海豚。在这么多年过去以后,白海豚的数量还增加了。
好不容易定了这样一条线,接下来建一个什么方案呢?一般来说,确定桥梁方案的关键是便宜。我们大部分的装备也有了,所以能建桥尽量建桥,但是它的位置刚好就在香港机场的起落线下面。还有,我们的航道是黄金水道,每天有四千多艘船要过,所以大跨径桥梁建不成,建小的就不能满足通航要求,所以最后决定在这个地方建隧道。一般情况下,建沉管隧道要贴着海床面挖个槽,把它放下去埋住就行了,这样的受力非常好,因为它本身有浮力,对地基要求不高,结构上也合理。我们要通航三十万吨的油轮,它要求富余水深要有30米的空间,挖槽要挖到50米,就成了深埋沉管。深埋以后,上面有覆盖,有十几米到二十米覆盖层,这时候它的荷载大了,对地基要求高了。
96个小时之后,终于达到了要求
国际上,这样的沉管接近禁区,有些技术我们没有,国际上也是没有的。把沉管放下去以后,对接时可以自动调整,这样的一个设备叫EPS(遥控水下调节架)。我们第一次研究出来,经过评审要去制造的时候,国外某个公司看到了,马上说,你这是侵权,我已经在半年前,在中国申请了这个技术的保护,开出了很高的技术转让费,或者让我的人来给你做这部分工作。但无论哪个要价,都是我们承受不起的,把施工费用、安装费用都给他也不够,我们只好自己来研发另外的安装系统来代替它。但是,所有的创新都是不容易的。
2013年5月2日,这一天,我们第一个沉管预制好以后,拖到海上。当然我们提前也做了很多演练,但真正到了现场以后,安装相当困难,前后对接了多次都不行。90多个小时过去了,我们选的气象窗口眼看就过了,这样的话,天气、风浪等条件就会越来越恶劣。还要不要坚持再做?我们不能留下遗憾,所以最终还是决定再做一次。经过96个小时,终于达到了要求,我们的沉管顺利地安放好了。
港珠澳大桥有120年的设计使用寿命。我们华南地区有一个做耐久性研究的单位,1987年,在湛江建了一个暴露试验站,就是把我要用的工程石块,混凝土都放在里边,每年都放一些。在我们做的时候,有20多年的数据,建立了我们自己的耐久性设计方程,我们叫港珠澳模型,然后跟我们前20年的数据来比对、修正。这样,我们就把120年的混凝土结构耐久性问题,在华南地区解决了。
在上世纪八、九十年代的时候,日本人建立了本四联络桥,世界上建跨海大桥都在参考日本的本四桥。1990年到2000年之间,丹麦又建了很多很好的工程,这时候,我们就参考它的经验。经过14年的努力,我们的团队形成了一个港珠澳大桥专用技术标准体系,希望把这个标准进一步完善,为以后的跨海工程形成一个中国桥隧工程的新标准。粤港澳大湾区,其实就是“海上丝绸之路”的一个起点。我们希望,通过港珠澳大桥的建设,使我们中国的桥梁,以及桥梁的标准,也能够走向世界。
李雪源据央视综合频道《开讲啦》节目整理