苏权科:在伶仃洋上打一枚中国结
2018-10-30苏权科
苏权科
编者按:10月23日,港珠澳大桥开通仪式在广东珠海举行。习近平出席仪式并宣布大桥正式开通。这座大桥跨越伶仃洋,东接香港,西接广东珠海和澳门,总长约55公里,是粤港澳三地首次合作共建的超大型跨海交通工程,从设计到建设,前后历时14年,凝结了中国人无数的辛劳与智慧。
从上世纪八十年代初,提出要在伶仃洋上建一个跨海通道的设想,到现在已经过去了三十五年。
为什么要建这样一座桥呢?一方面是连通珠江东西岸,使这一地区的产业能够互补。另一方面,也给香港找一个往珠江西岸包括往粤西地区辐射的腹地。
在建这座桥的时候,我们调研了美国西海岸的一个湾区——就是靠近旧金山的湾区,斯坦福、硅谷都在那里。这个湾区的宽度、长度跟伶仃洋很相像,也都是六七十公里。
但是美国西海岸湾区在上个世纪的六七十年代,就已经架设了五座桥。而我们的伶仃洋上,从虎门口以下一座桥都没有,但这又是中国经济发展很重要的地方。建设这么一座桥,是非常有必要的。
困难,从论证阶段开始
建这么一座桥同样也是很难的,从虎门口到珠江出海口的伶仃洋,有六十多公里。以前在这一区域没有任何建筑,这意味着我们不清楚这里的地质情况、水文情况以及自然灾害情况等等。而且它连接的是香港、澳门和广东,三地的政治制度、管理体制,包括技术标准,甚至使用的货币都不一样。
作为世界上最长的跨海大桥,港珠澳大桥的前期论证工作需要证明三点。第一,技术上是否可行;第二,对环境有没有颠覆性的影响;第三,是否能取得较高的经济效益。
为此,我们做了前期七年的论证,在香港、珠海、澳门三地范围内,我们选了十三个人,此外还有香港、澳门两位兼职的,共同建立一个团队,叫前期工作协调小组办公室,来做前期论证。论证内容包括设计方案怎么定,三地有什么需求,建立一个什么标准,对周围建设环境的限制和影响等等。
论证遇到了第一个问题就是选址,大桥线路到底应该怎么规划。三地考虑各不相同。
香港考虑到路网连接以及以后物流发展的需求,就选定了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,希望大桥能够连到横琴岛。但是横琴岛在澳门西边。众所周知,澳门的地方很小,不到四十平方公里,就是一个澳门半岛,加两个氹仔岛和路环岛。
当时澳门方面很纠结,一方面,如果在澳门上空建高架桥,则会把澳门一分为二,这影响到了澳门之后的建设与发展。另一方面,从地面上连接根本不可能。而从它的地下钻过去,甚至从澳门半岛和氹仔岛之间的水域底下穿过去连到横琴,同样并不可行,考虑到今后要修地铁,这一方案也被否决了。
为此,我们沿着澳门的海岸线,从头至尾都跑了一遍以后,无意中发现澳门口岸和拱北口岸之间的一块地方,有将近七十多米宽适合建桥。当时,我们提出大桥可以从这里的地底下穿过,然后再连到澳门的陆上。这样的话就不会影响澳门的建设与发展了。同时,这一方案还可以通过横琴大桥连接到横琴。经过专家论证以后,港、珠、澳三方都接受了这一方案。最终,路线问题就确定了下来。
刚确定了路线之后,又遇到了一个新问题。这一路线要穿过中华白海豚保护区。其实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。为此,我们需要论证在这里建桥,或者建工程的话,对白海豚有什么影响。建完了以后,白海豚还能不能活蹦乱跳,能否保持它的数量。
为此,我们的研究人员三百多次出海跟踪,拍了三十万张照片,将这一区域的近一千两百头白海豚,都进行了标识,把白海豚的习性全部摸清。比如前面有船,它的眼睛基本上是看不见的,它靠发出的声纳到对面,反射回来以后,来判断它前面有没有障碍物。施工中如果有严重的震动,会让白海豚声纳受损,从而失去方向,甚至会撞死。基于这种情况,我们就研制了一套措施,第一要先观察,第二驱赶。我们针对性地制定它比较讨厌的声音,叫它要离开,而观测五百米之内没有白海豚了,我们才在这个地方开始施工,并订了严格的技术保证规程,才把这个白海豚保护问题解决了。
所以到今天为止,没有因为我们在这里施工,而伤害一个白海豚。白海豚的数量,不仅没有减少,而且不断在增加。
“只有中国能够生产,只有在中国”
前两个重大的问题解决了,还有最关键的问题就是建设方案如何确定。由于大桥位于伶仃洋的主航道上,刚好在香港机场的起落线下面,所以建大跨径桥梁的话,影响了飞机的起落。
同时,这个航道是个黄金水道,每天有四千多艘船要过,所以大跨径桥梁建不成,但如果建小的,就不能满足通航要求,最后我们决定建隧道。
但新的问题又出现了。我们决定采用建设沉管隧道的方式来施工。通常建沉管隧道,需要贴着海床面挖个槽,把它放下去埋住就可以了,这样的话受力会非常好,因为它本身有浮力,对地基要求也不高,结构上也很合理。
我们要通航三十万吨的油轮,它要求富余水深要有三十米的空间,挖槽要挖到五十米,这个地方叫深埋沉管。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。
这样的沉管在国际上已经接近了技术禁区。有些技术我们是没有的,(其中)有些国际上也是没有的;还有一些技术国外有,但是对我们封锁。在水下把沉管放下去以后,对接可以自动调整,这个设备叫EPS(遥控水下调节架)。第一次研究出来,经过评审要去制造的时候,国外某个公司他看到了,就马上指控你侵权。
早在半年前,这一公司在中国申请了这一技术的保护,我们引进需要很高的技术转让费,或者是让这一公司参与大桥的建设。但无论怎么样,这一价格都是我们无法承受的。这也逼迫我们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号,我们第一个沉管预制好以后,拖到海上。发现安装相当困难,前后对接两次都失败了。
九十多個小时过去了,眼看气象窗口期就要过去了,我们的人员也连续干了九十个小时,还要不要坚持再做?我们不能留下遗憾,所以我们还是再做一次。最后经过九十六个小时,终于达到了要求,把我们的沉管顺利地安放好了。
在珠江口建一座桥,海上恶劣的天气,使我们每年能施工的天气,也就不足一半了,就迫使我们想应该怎么办。我们是不是能够用大型设备,把它集中预制好了以后,直接在海上去安下来,就形成了一个“搭积木式”的方法。
这样的工程我们就叫大型化、工厂化、标准化、装配化,四化建设。为此,我们开发自动化生产线,用机器人焊接,自动化控制,然后在工厂里边,来精密地制造钢箱梁,形成了世界上最好的钢箱梁自动化生产线。
2015年的时候,从丹麦到德国有一条海峡通道,叫费马恩海峡。费马恩海峡给公众公示的时候,就提及了我的这个方案,如果十八公里要采用桥梁结构的话呢,就要用钢结构,这么大的钢结构呢,只有中国能够生产,只有在中国。
港珠澳大桥,有个一百二十年的设计使用寿命。
我们华南地区有一个研究单位,其实从上世纪九十年代,就开始做耐久性研究。而且在1987年的时候,就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,有二十几年的数据,建立了我们自己的耐久性设计方程,我们叫港珠澳模型,然后跟我们的前二十年的数据来比对、来修正。这样我们就有了一百二十年的混凝土结构,耐久性问题,起码在华南地区这个情况下,是解决了。
经过十四年的努力,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,使以后的跨海工程,形成中国桥隧工程的一个新标准。
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,以及中国的标准,也能够走向世界。