飞桥横渡 超级工程中国造

张毓书

港珠澳大桥沉管隧道的最终接头是大桥的控制性工程，也是岛隧工程最重要的节点，那惊心动魄38小时的终接告诉了全世界，在这里，没有不可能。这，也让总工程师林鸣想起了一段往事……

在科技一直不断发展的阶段，我们国家也是依靠创新不断进步，可是高新技术领域仍还匮乏，比如海底沉管隧道技术还不够成熟。为此，我们的工程师们去到了有着世界上唯一这样技术的荷兰进行合作协商。一行人到了荷兰，没想到，一听说我们欲购买其核心技术便斩钉截铁地拒绝了，他们说“我们只提供技术咨询。”但令人更吃惊的是，荷兰方面表示，“技术咨询费15亿。”当然，我们定是不能接受这么高价格的。但荷兰态度强硬地说：“没有商量的余地！”这般傲慢激怒了我们的工程师，当即表态“不买”！

林鸣总工说，“沉管隧道最重要的深水测控系统，是测控最终接头在深海中的位置、姿态、运动特征、端面间距等重要数据的‘眼睛，当初我们对这套测控方法一无所知，只能到欧洲购买，但两国的两家公司报价相差只有几块钱，报价都很高是国际工程界的潜规则，我们没有办法，只能自己搞！”随后一行人返回到我们的国家，他们立志自己国家的难题自己解，事情自己办！

把不可能“死磕”成可能

全世界任何一个隧道所有者和设计师都明白，建造100%水密的隧道意味着怎样的挑战。一位欧洲著名岛隧专家曾说，全世界的节段式沉管漏水率平均值为10%左右。也就是说，10个接头中有一个漏水。这位专家认为，目前尚没有沉管隧道100%不漏水的纪录。然而，“奇迹”在港珠澳大桥沉管隧道中出现了：这条5.6公里的海底隧道，在攻破重重技术难关之后，保证了40米水压下的“滴水不漏”，打破了世界纪录。

港珠澳大桥沉管隧道长达5664m，由33个钢筋混凝土结构的管节和一个最终接头对接而成，从规模到结构设计，每一个管节都如同一艘轻型航空母舰，标准管节长180米，宽37.95米，高11.4米，重约8万吨，并具备不漏水、抗水压、防腐蚀的高强防御力。今天的港珠澳大桥，在这样一种没有技术和任何前经验的形势下，其沉管隧道的规模、施工难度、质量及精度要求却皆达到“世界级”，成为交通工程界的新高峰。那么，相对于技术要求更简单的全线修桥方案，工程师们为什么会择难舍易呢？又是怎样把不能变成了可能？前方高能，请先平复激动情绪继续阅览……

在設计初始，设计师们首先考虑的是相比修建海底隧道而言更为“稳妥”的全桥方案，但却受到了客观条件的制约。港珠澳大桥桥址横穿全球最重要的贸易航道之一伶仃航道，特别是靠近香港一方，船只来往密集，目前需要满足10万吨级油轮通航，未来需要满足30万吨油轮的通行要求。在此情况下，如果要建桥，此段桥面高度必须高于80米、桥塔高度必须达到200米。但因为临近香港机场，航空限高要求周围建筑不允许超过88米，该方案被否。正因如此，才有了建设“海底隧道”的大胆构想，并最终将这一方案付诸实施。如此大体积、高精度的沉管隧道要如何制造？应该使用什么材料才能满足120年的寿命要求？如何控制沉管隧道制造的质量和标准？这些都是工程师们面临的重要难题。别着急，随后，被称为“超级工厂”的沉管预制厂应需而生了！而承担着港珠澳大桥沉管预制重要使命的巨型沉管，也在这占地面积达56万平方米的工厂中孕育而出。

港珠澳大桥沉管隧道的设计与制造是中国工程师的一次大胆畅想，是中国交通行业一次开创性的挑战。基于港珠澳大桥120年设计使用寿命、巨型沉管管段混凝土需一次性浇筑的要求，沉管隧道的生产必须采用工厂预制的方法。港珠澳大桥开建前，也只有厄勒海峡隧道工程是唯一采用“工厂法预制沉管”并成功实现通车的大桥。但相比之下，港珠澳大桥沉管断面尺寸大，存在部分曲线管节，而且是深埋式沉管，其难度更是世界罕见。在此情况下，建造一座能够满足沉管预制要求的工厂是首要任务，而这座工厂的建造过程殊为不易。沉管预制厂选址于桂山牛头岛，由珠海淇澳码头出发需乘船一个半小时方能到达。

早在2011年，那里还是一片乱石沙地，无水无电，是名副其实的“荒岛”。接到沉管预制厂的设计任务时，设计团队仅有一本不到30页的英文参考文献。在如此恶劣的情况下，项目部1000多名建设者凭借专业及毅力，采取“边勘察、边设计、边施工”的高强度作业方法，耗时短短14个月，便让一座世界上最大的沉管预制工厂拔地而起，形成一个“点线面”有序联动、高效运转的大系统：点，两套世界最大的液压钢模板、精良的设备、创新技术工艺；线，两条集成沉管生产、加工、运输全部工序、长达300余米的流水生产线；面，“L”形整体布局，车间与浅坞纵向布置，浅坞与深坞并排布置。

沉管预制厂的投产，标志着我国第一次真正意义上实现了流水线式的沉管隧道预制施工。从2012年开工至2016年为止，在沉管预制厂中成功预制了33节沉管，混凝土总浇筑量达到100万方，钢筋使用量达33万吨。该生产规模不只在我国的桥梁史上具有里程碑意义，更为未来同类工程提供了经验与借鉴。

“黄袍加身”，沉管隧道如巨龙稳卧深海中

此外，还有两样秘密武器：首先是量身定做的管节模板。两套特大型全液压钢模由世界顶级模板设计企业德国PERI公司设计，在上海振华重工定制生产，制造用时6个月。每套模板系统配置1套底模、1套内模、1套侧模、2套端模、针形梁和相应的液压系统，具有极高的加工精度、现场安装精度和液压系统同步稳定性，能够有效控制沉管保护层厚度，以保护沉管结构中的钢筋不被腐蚀，为120年的设计使用寿命打下基础；第二样便是156道的精良工序铸造百年品质。每一节标准管节由8个小管段组成，每个小管段历经钢筋加工、绑扎、顶推、模板闭合、浇筑等工序制成。8个小管段预制完成后，将它们依顺序连接，通过“顶推”工序进入浅坞，在浅坞中进行一次舾装和深坞中的二次舾装，完成管内临时通风、照明设施、管线、压载水系统等安装，并进行开裂、渗水、漏水等问题的检测。沉管预制工序共156道，建设者们对待每一个步骤都极尽细心、精心打造，从细节上保障每一节沉管的质量与安全要求。

而24小时不间断连续浇筑3400立方米的混凝土方量的沉管节段，对于保证混凝土不开裂、深沉海底不被海水腐蚀、防腐这些世界难题的解决办法，工程项目部认为，混凝土作为沉管隧道的主要材料，其混凝土配合比是保证沉管质量的关键。必须试验配制出强度、耐久性、施工性、抗裂性都符合设计指标的高性能混凝土。岛隧工程项目部早在沉管预制厂投产前便设立了“沉管预制厂中心试验室”，以承担寻找最优混凝土配合比的使命，项目总经理林鸣更将试验室誉为“桂山岛上的一颗明珠”。

为了寻找这个重要的“混凝土配方”，沉管预制厂中心试验室主任张宝兰博士，带领30余人的试验团队开启了一场艰难的“攻坚战”。他们用近一年时间进行了海量的试验，生产了100多吨混凝土，用坏了4个搅拌机才研制出基础配方。随后，他们进行了 6次现场小尺寸模型试验和2次足尺模型验证，经过累计上百次的调整、优化后，最终配制出满足沉管施工工艺性能的要求，并具有低水化热、低收缩的沉管施工混凝土配合比，极大提高了混凝土的抗裂性能。进入混凝土浇筑阶段，“抗裂战”仍不可松懈，而混凝土入模温度的严格控制是防裂的重要一环。根据港珠澳大桥质量标准“就高不就低”的原则，他们在混凝土浇筑中采用了最为严苛的标准，入模温度夏季控制在25℃，冬季控制在23℃。然而，沉管预制厂处于亚热带季风气候区，夏季长、气温高，要保证稳定的入模温度并非易事。为此，岛隧工程项目部推行了系列温控措施：骨料仓安装喷雾系统、粉料仓安装喷淋系统；分料斗、输送皮带安装冷风机；拌合楼（原料存放处）安装空调；拌合楼安装制冰机，在配合比设计中增加片冰；给罐车、泵送管道船穿上厚“棉衣”。把混凝土当作“娇娃娃”呵护，岛隧工程建设团队让混凝土实现了从原料到生产、输送全过程、全方位的温度控制。截至最后一节沉管预制完成，经检查验收，已完成浇筑的所有沉管节段没有出现一条裂缝。

身处复杂的海洋环境，为了保证30万吨轮船的顺利通航，大桥的沉管隧道最大埋深40余米，即海床下20余米，也就是近10层楼的高度。而在建筑经典理论中，沉管隧道并没有“深埋”的经验，“不漏水”的追求似乎十分遥远……看起来，这是个“不可能的任务”。

“放大招”铸龙，坐实国际新地位

经过一次又一次地改进，岛隧工程项目部终“放大招”！300多个钢剪力键充当沉管“保险锁”。管节接头钢剪力键位于沉管管壁侧墙，长2米多，厚0.85米，重约3吨，呈箱体形，它如同管节之间的“保险锁”，可以保证管节接头匹配端的连接与受力，承受管节外部荷载的接头错动与自身不均匀沉降，以防止沉管因错位而导致漏水。同时，止水带是沉管隧道的“生命线”。作为止水的“最后一道防线”，“止水带”的设计制造及安装质量是影响沉管隧道使用寿命的重要环节，决定着工程的成败。岛隧工程项目部对该部件的要求是：必须紧掐质量的咽喉，做到无可挑剔。

几年来，深埋沉管的“防漏水”问题相继得到解决，但沉管之间大接头的受力问题却一直未有定论，两节沉管在受力时会一同沉降，但受力若超过600吨就可能出现断裂。为解决这个问题，项目部研制出了“记忆支座”，最终突破了这一难题。这“记忆支座”相对于沉管其它构件而言体积很小，长、宽都不足一米，制作材料是锌，每个重量约为200公斤。这个“小部件”有着神奇的功力，它利用力和位移的平衡，让接头如同有了记忆功能，如果超过允许受力的范围，便用轻微的错位来调整，以此避免不可逆的“断裂”。林鸣说道：“‘记忆支座的前景无可限量，这是我交给岛隧工程这所大学的作业中引以为豪的一个。”

正是有了这些秘密武器和“法宝”，让港珠澳沉管隧道在全世界最繁忙的水域之一，日均船舶流量达4000艘次，每天有近500艘次高速客船穿梭于珠江两岸的伶仃洋中得以“藏身”水下40余米，繁忙的航运丝毫不受影响。他长达6.7公里、宽37.95米，高11.4米的庞大体格拥有了“黄袍加身”般无懈可击的硬朗之躯，让自己虽巨如蛟龙，却可以在深海中安然静卧，与海洋环境和谐相融。

沉管隧道建成后，驾车海底穿行得以实现。隧道内设双向六车道，行车时速可达100km/h，完成6.7公里海底穿梭最快仅需4分钟。这对于来往的通行者而言，无疑是一个极佳的体验……

而吸引著全世界目光的最终沉管对接时刻尤其令人惊艳，在这项工程里，总工程师林鸣带着团队承受着强压攻坚克难。他曾在7小时中纠结与筹商最终接头是否进行第二次“对接”，最后选择了与不确定性收益或者损失共存的“重新对接”方案。这7小时里，在不确定性乃至颠覆性的风险下，建造“大国工程”的理念与“央企担当”的价值观经历了最严酷的考验。工程师们又用了27个多小时逆向操作——重新吊起最终接头并准备进行第二次沉放。对未知风险的认知彰显了整个团队面对不确定结果的勇气，与风险抗争的每个环节都可谓步步惊心，终于，使风险化为无形，威胁变成希望。经过上百次精调，发生了奇迹：南北横向偏差只有2.5毫米，是最终接头偏差验收标准（7厘米）的1/28；比第一次沉放17厘米的对接精度提高了66倍！

没有人会告诉你或者教你如何做出一项决策，但林鸣团队告诉了你如何在风险条件下做出好的决策；没有人教你怎样与风险抗争，但他们展示了在面对多方面风险情况下，如何对风险排序并及时作出反应。他们以世界水平的专业精神，为世界沉管隧道建设贡献了“主动止水最终接头”的“中国结构”、“中国预制”以及“中国安装标准”，确立了中国从沉管隧道建设弱国到世界沉管技术领军国家的地位。

新时代，新气象，新作为。120年设计使用寿命的大桥又将站在新的起点，朝着“为用户提供优质服务、运营世界级品牌、创造社会和经济价值”的营运目标昂首出发，为粤港澳大湾区的建设点燃融合发展的引擎。

建设者和白海豚的故事

“它们一来玩，我们就暂停了。”港珠澳大桥的建设，除了备受关注的海底沉管隧道，还有一最吸睛处想必就是保护我们的“中华白海豚”了。港珠澳大桥主体工程自建设以来，直接投入白海豚生态补偿费用8000万元，用于施工中相关的监测费用4137万元，环保顾问费用900万元，渔业资源生态损失补偿约1.88亿元，有关环保课题研究约1000万元，其他约800万元，共计约3.4亿元。

珠江口，伶仃洋，这里是有着“海上大熊猫”美誉的中华白海豚的最大栖息地。就在港珠澳大桥主体工程贯通前不久，广东省海洋与渔业厅发布的《2016年广东省海洋环境状况公报》显示，2016年珠江口中华白海豚国家级自然保护区管理局目击海豚共258群、1890头次，数据库新增识别在珠江口水域栖息的中华白海豚73头。这意味着：港珠澳大桥建设以来，中华白海豚得到了较好的保护。海天之间，人与自然和谐共处，超级工程与中华白海豚相互守望。这是港珠澳大桥在世界最长跨海大桥、世界综合难度最大跨海大桥等纪录之外，创下的另一个令人瞩目的纪录和标杆。

7月7日港珠澳大桥主体工程贯通这天，媒体们穿越了这条近30公里的跨海通道，拍下了大桥的蜿蜒身姿，齐称大桥既像一条奔腾的巨龙，亦像一条飞舞的彩带。但他们可能不知道的是，脚下的这条海上巨龙，其中的非通航孔桥部分，在工可阶段原来有318个桥墩，但到了最终施工阶段，减少到了224个。这一做法，正是为了保护这片海域的中华白海豚。在各个阶段，通过优化设计，减少占用海域面积，减少淤泥产生量，减少打桩作业量，减少在海上的作业时间，将对中华白海豚的侵扰减到了最低。

中华白海豚是我国一级保护动物，也是世界濒危海洋哺乳动物之一，因其数量稀少曾在1988年被列入《中国濒危动物保护红皮书》。珠江口中华白海豚保护区面积为460平方公里，港珠澳大桥穿越了白海豚自然保护区核心区约9公里、缓冲区约5.5公里，共涉及保护区海域约为29平方公里。港珠澳大桥管理局副局长余烈说，对于港珠澳大桥来说，打造绿色环保示范工程，是同建设世界先进跨海通道同等重要的目标。在大桥建设同时保护好中华白海豚，实现“大桥通车、白海豚不搬家”，是大桥建设者的承诺。

从2005年工程前期评估起，一场旷日持久的中华白海豚“保卫战”便已打响。为践行“环保先行”的理念，自项目可研阶段，逐步开展了环境影响评价、中华白海豚保护、海域使用论证、倾倒区选划论证、水土保持以及其他与环保相关的专题研究工作，为施工期环保工作的有序开展奠定了良好基础。

大桥建设“让道”于中华白海豚，桥梁工程施工设计优化并不止非通航孔桥桥墩减少这一项。所有承台均埋入海床面以下，降低阻水率；基础采用钢围堰钢管复合桩工艺，打桩船施打、液压锤沉桩，以减少噪音对白海豚和其他海洋生物的影响；桥梁上部结构采用钢箱梁，岸上工厂化预制，海上拼装，减少海上施工人员和施工船舶对海洋环境的影响，极大地缩短了海上作业时间……岛隧工程是港珠澳大桥的控制性工程，而东西各一座近十万平方米的人工岛，以及长达6.7公里的海底沉管隧道，将对周边海域环境带来巨大变化。如何将对中华白海豚影响降到最低，也是备受考验。东西人工岛采用120个直径22米的大型钢圆筒以液压振沉快速筑岛围堰施工方案；钢圆筒在上海加工制造，现场起吊、振沉，极大缩短施工时间；人工岛挖深由初步设计阶段标高-31米提高至约-16米；沉管基槽开挖边坡由1：7优化至1：5；疏浚总量从工可阶段的约4300万立方米减少至施工阶段的3100万立方米……

伶仃洋上奋战数年，除了对这里的蓝天碧海流连忘返，他们还对这一群小伙伴中华白海豚依依不舍。过去几年里，他们一年十余次见到这些小精灵在海洋里遨游嬉戏，并用手机捕捉到它们灵动的身影。“刚出生的中华白海豚身体呈铅灰色，年轻的会呈灰色，成年的则会呈粉红色。”在CB02合同段项目部乃至港珠澳大桥主体工程的每一条施工船上，都安排有白海豚观察员，他们对这些海上小精灵特征、习性如数家珍。这是一个港珠澳大桥建设中特有的岗位，需要持证上岗。几年以来，大桥管理局会同保护区管理局持续组织参建单位施工人员和管理人员，积极参加白海豚保护知识上岗教育培训和考核。2011年1月至今，成功举办中华白海豚保护知识培训29次，共2544人次参加。在港珠澳大桥的建设过程中，因为白海豚观察员的观察发现，施工船舶为白海豚“让道”的例子不胜枚举。

2011年有一次，东人工岛正在做砂桩施工，观察员突然发现岛旁几百米出现了两头中华白海豚，根据“500米以内停工观察，500米以外施工减速”的原则，迅速通知砂桩作业停工，最后，两头调皮的中华白海豚在该海域一“玩”就是四个多小时，工人們也只好停止施工，等了足足四个多小时。除了众多的白海豚观察员，在港珠澳大桥建设中，还有更多的制度设计在为中华白海豚保驾护航。

为了充实大桥管理局的环保技术力量，加强环保监管力度，提升环保理念和促进各项措施的落实，大桥管理局借鉴国外以及香港的先进管理理念和做法，创新性地引进了环保顾问的咨询机制。建设者们还在施工过程中精心编制施工组织方案，采用先进的大型施工船舶和设备合理组织施工，用尽一切办法保护海洋环境和中华白海豚。

诸如，尽量避免在4—8月白海豚繁殖高峰期，进行大规模疏浚开挖等容易产生大量悬浮物的作业，尽量采用污染较小的挖斗船疏浚施工，采用大型设备以减少施工设备数量，避免集中高强度施工等。

港珠澳大桥主体工程共有超过数十家参建单位、上万名建设者。掌握白海豚生活习性，提升外海施工技能技法，宁可牺牲工期，增加投入，也坚决筑牢国家生态安全屏障，进而实现工程建设与环境保护互补双赢。这是所有参建单位的共识。

“要让白海豚成为港珠澳大桥的形象代表。白海豚不搬家，也是港珠澳大桥项目的建设目标。”大桥主体工程施工多年来，没有发现因施工直接造成中华白海豚伤亡的事故，同时也没有发现重大海洋污染事故或因海洋污染事故造成中华白海豚死亡。

为保护中华白海豚付出这么多资金、这么大成本、这么多劳动，值得吗？值得！作为举世瞩目的超级工程，港珠澳大桥的意义，不仅仅是中国由桥梁大国迈向桥梁强国的里程碑，也是一座代表人类与海洋和谐相处的丰碑。