他改变了世界对中国工程师的认识
2019-02-26杨学义
杨学义
林鸣 1957年10月出生,江苏兴化人,中国交建总工程师,港珠澳大桥岛隧工程项目总经理、总工程师。曾参与珠海大桥、珠海淇澳大桥、福建刺桐大桥、武汉白沙洲大桥、江苏润扬大桥、南京长江三桥等大型桥梁建设。
珠江入海口的伶仃洋,曾以悲壮、屈辱的底色渲染了民族的历史画卷。500多年前,文天祥行军至此,面对山河破碎,留下“人生自古谁无死,留取丹心照汗青”的千古名句;180年前,这片海上发生了虎门销烟,随即鸦片战争爆发,中华民族的大门用不堪的方式被叩开,近代中国的屈辱史就此拉开序幕……
在即将迎来新中国七十华诞之际,这片见证了沧桑巨变的海上腾起了一条东方“巨龙”——港珠澳大桥,将香港、澳门和珠海紧紧联结在一起。为了让飞机、船舶正常通行,“巨龙”的身躯有6.7公里被埋在海下。这6.7公里就是港珠澳大桥岛隧工程,其总工程师是林鸣。
伶仃洋是世界最复杂的海域之一。这里航线密集、帆樯如云,还是中华白海豚的栖息地,而台风频繁侵袭、淤泥堆积严重、海床构造复杂,更让这片大海深不可测,港珠澳大桥也因此成为世界难度最大的工程之一。为了修建这条隧道,林鸣和他的团队在伶仃洋上奋战了7年,创造了500多项发明专利。
勇于创新,用建内河码头的方法建珠海大桥
林鸣参与建设的三座大桥,都与珠海有关。
1991年的一个夜晚,初到珠海的林鸣无助地站在海岸旁,望着海上黢黑一片。远处的珠海大桥正在紧张施工中,亮起点点星火,近处岸边的海浪却咆哮似地一个接着一个打来。这个初见一点也不美好:“这片海,让我望洋兴叹!”
来珠海之前,林鸣没跟海打过交道,而是跟河干了10年。1981年,林鸣大学毕业后到交通部第二航务工程局(简称二航局)工作,当时二航局的主营业务是修建长江内河码头。10年下来,林鸣跑遍了长江沿线的码头。“但突然有一天,我们发现没活儿可干了。”那是上世纪80年代中后期,国内港航工程建设疲软,长江上的码头基本上都停工了。1991年的全国交通会议上,交通部为二航局找出路,一位领导问:“珠海有座桥,分三段,中间那一段给别人3400万,说干不了,因为水宽有3公里,你们有没有兴趣?”
“当时我们快‘饿疯了,毫不犹豫地说:有兴趣啊!”林鸣向《环球人物》记者回忆往事,笑言当初颇有天不怕地不怕的闯劲儿,斗志昂扬地奔赴珠海。直到他们实地一看,才傻了眼,有了望洋兴叹那一幕。“这活儿怎么干啊?”他还记得第一天晚上住在工程招待所里,颇受冷遇。在别人看来,建码头和建桥完全是两码事,来的是帮“外行”。
林鸣不服气。他和局里专家一起摸索建桥方法,水下2.2米桩基在现在看来是“小儿科”,但全局10位教授级高工开了三四次重要会议研究,才理出头绪。由于不熟悉传统建桥方法,他只能将建码头的方法移过来,没想到竟产生奇效。“许多搞桥梁的方法都是靠手工,零打碎敲,一块块拼。我们搞港口码头的,一般都是大块大块地整体吊装,速度很快。”最终,林鸣率队只用不到一年时间,便将珠海大桥难度最大的中间段建造完成。
这座大桥让第一次担任项目经理的林鸣一举成名,还让他收获了一条终身受益的经验:做工程不能局限于既有领域,要结合其他领域,改革传统方式,不断创新。
初战告捷的林鸣开始准备修建珠海淇澳大桥。大桥位于海洋环境复杂得多的伶仃洋上,这一次林鸣没了好运气。“当时装备不行,经验不够,我也没有开好头。”林鸣说,“桥墩打了一个月,也没有打好;我们建的海洋平台,倒在了海里,又去打捞;当时这片海很漂亮,我提出填海,结果被填成了泥滩。”淇澳大桥项目进程缓慢,工程持续了8年,林鸣也在中途被撤换。
这是林鸣第一次见识到伶仃洋的凶猛。多年后,命运使然,港珠澳大桥岛隧工程项目部就建在了淇澳大桥旁边。林鸣有晨跑的习惯,他每天都要从自己的滑铁卢旁边跑过,借此卧薪尝胆。他许下一个愿望:将来一定要在建成的港珠澳大橋跑上一次……
“逢山开路、遇水搭桥”
著名桥梁专家茅以升说:“从一座桥的修建上,就可以看出当地工商业的荣枯和工艺水平。从全国各地的修桥历史,更可看出一国政治、经济、科学、技术等各方面的情况。”如今,林鸣对《环球人物》记者说:“经济发展,交通先行;交通发展,桥梁先行。”中国桥梁的发展,是新中国70年发展的一个缩影。
1949年9月,中国人民政治协商会议第一届全体会议通过了建造长江大桥的议案,后来成为“一五”计划重点建设项目。武汉长江大桥的修建与苏联有密不可分的关系。大桥设计组曾赴莫斯科请专家做技术鉴定,苏联也派出专家来华援助,并帮助改造山海关桥梁厂,中国钢桥技术迈进一大步。1957年,武汉长江大桥建成通车,毛泽东在诗词中称赞:“一桥飞架南北,天堑变通途。”
1956年,国家做出建设南京长江大桥的决定。然而大桥修建期间,中苏关系恶化,苏联撤回所有专家,中国开始自力更生。中国工程师针对长江下游的复杂情况,设计了4种正桥基础建造方式。当时潜水员只能穿着简单设备,在深达65米的水下进行清基作业。由于苏联拒绝继续为中国供应桥梁钢材,鞍山钢铁公司在1963年自主研制出符合大桥建设要求的“16锰”桥梁钢,这是中国人的“争气钢”。大桥开工不久,又赶上了三年困难时期,周恩来特批南京长江大桥可以继续招工,购买设备,避免工程下马。1968年,大桥通车。1969年9月,毛泽东视察南京军区,站在大桥上问时任南京军区司令员许世友,大桥能否满足战备需要?为检验大桥质量,许世友从苏北调来一个装甲团,118辆坦克浩浩荡荡开过桥面,用震撼人心的方式验收大桥质量。
从香港一侧俯瞰,港珠澳大桥经东人工岛“钻”入海底,又从西人工岛“跃”出海面。在两岛之间的海面上,往来船只顺利通行。
改革开放后,桥梁建设迎来春天。一些施工企业在援外工程或承包海外工程时,接触到国外六七十年代的先进桥梁技术。林鸣认为,经过上世纪80年代的积累,中国桥梁在90年代进入大跨径时代,上海南浦大桥是一个标志。“为了让黄浦江上的大船顺利通行,大桥建得有十几层楼那么高。”1991年,南浦大桥建成通车。也是在1991年,林鸣在珠海开启了他的桥梁生涯。
“到了新世纪,我们就开始拥有一些跻身世界前十的大桥了。到了2010年左右,我们基本追上了世界的脚步。”几座著名跨海大桥的修建,让中国追赶世界的步伐加速。2005年,全长32.5公里的东海大橋建成通车,这是中国第一座外海跨海大桥。2008年的杭州湾跨海大桥和2011年的青岛胶州湾大桥,刷新了世界跨海大桥的长度纪录。2018年10月23日,长度再破纪录的港珠澳大桥正式开通时,习近平总书记对大桥建设者们说:“一个国家筚路蓝缕、坎坷奋进到今天这一步,逢山开路、遇水搭桥,你们是最形象的体现。”
林鸣认为,经过多年积累,中国在跨海桥梁建设上积累了丰富经验,日趋成熟。港珠澳大桥的最大难题是岛隧工程,这是中国此前尚未涉足的领域,“逢山开路、遇水搭桥”,正是林鸣的建设团队攻克难关的写照。
发明“半刚性”结构,以事实回应外国质疑
“整个工程做下来,最困难的是初期,一筹莫展。”林鸣回忆说。最初,岛隧工程项目部四处搜集国内外资料,只得到一篇发表在国外专业期刊上介绍沉管制作的文章和相关照片。接着,他们抓住一切机会,向有过沉管预埋工程经验的国际公司咨询,倒也有国外公司告知过一些施工操作要点,但支付的是高昂的咨询费。
向国外学习是降低工程风险的必要环节,按照项目部预想,下一步要与国外公司合作。但到了施工方案审核阶段,那些曾经接触过的咨询公司集体消失了。有一些是看到港珠澳大桥岛隧工程的施工难度后,望而却步;而有一些则是手握核心技术,漫天要价。一家掌握核心技术的荷兰公司,不负责安装、不提供设备,只做咨询,就开价1.5亿欧元,当时相当于15亿元人民币。林鸣咬着牙说给他们3亿元人民币,只需要他们给一个框架,对方答:“那就只能给你们唱首祈祷歌了。”对方还补充:“如果这次合作不成功,再来找我们就不是这个价了。”
国外公司报价远远超过工程预算,项目部只得另寻他路,他们将目光转移到一些沉管隧道领域专家,不惜重金聘请。荷兰一位专家要求每天1.2万元人民币报酬,飞机头等舱往返,林鸣请来了;日本一位专家要求每天9000元人民币报酬,五星级酒店住宿,林鸣也请来了。
不过,专家终究只能提供一些个人经验,项目部所得无异于管中窥豹。“我们只好从‘头脑风暴开始,漫无目的地讨论问题,最终找到一些技术点和大致的攻克方向。”一面是重金买技术,一面是白手起家,两条路都不容易走,林鸣和项目部选择了后者。
和修建珠海大桥类似,没有得到外界帮助的林鸣,反而摆脱了很多成熟经验的束缚。工程第一步,是在隧道两端修建两座10万平方米的人工岛,最稳妥的办法是筑堤围岛,但要花掉两年半时间,而整个工程仅有7年时间。林鸣大胆提出将120多个巨型钢圆筒插入海床围岛,最终这一方案创造了不到1年时间快速成岛的纪录。当时,世界上成熟的沉管隧道结构有刚性和柔性两种,但都不适合港珠澳大桥,林鸣将两种结构的优点结合起来,发明一种“半刚性”结构,这个方案遭到国内外很多专家的质疑,外国专家甚至说“你们有什么资格创造一种新结构?”但最后事实证明,只有这种结构最适合。
沉管E15 的两次回撤
岛隧工程的海底隧道由33节沉管构成,每一节沉管被命名为E1到E33,都是重达近8万吨。从安装E1到E33,发生了不少惊心动魄的故事。
林鸣有一颗“大心脏”。2000年,润扬大桥开工建设,需要开挖锚碇,其中悬索桥的北锚碇由近6万平方米混凝土浇筑而成,这需要先挖一个9个半篮球场大、16层楼高的大基坑,工人在大坑深处作业。而大坑外面,就是汹涌奔腾的长江。在挖到20米时,出现漏水情况,此时一旦水涌进来,所有人都会被吞没,后果不堪设想。工人们都被吓跑了,后来经过论证得知,这是地下水,不是长江水,但没有工人敢回来。林鸣拿起小板凳,坐到坑底,以此告诉工人,坑底安全性是经过反复论证的。后来,润扬大桥如期通车,林鸣也因此得名“定海神针”。
在伶仃洋上,林鸣也是一枚“定海神针”。
在所有管节中,命运最曲折的是E15。2014年11月15日,E15从船坞出航,准备安装到提前挖好的海底基槽中。出航当天,海底基槽发现3到4厘米的淤泥,在这种情况下铺设,会造成对接精度偏差。不过出发前,前方潜水员说浮泥减少了,于是项目部决定出发。
港珠澳大桥岛隧工程示意图。
E15到达指定位置,坏消息传来:基槽淤泥再次增多。有人根据国外经验,认为对接虽会有偏差,但不影响工程质量。林鸣却不这么看,管节一旦沉入大海,出现问题后果不堪设想。但是,放弃安装的决定也不容易做,因为回拖费用高达数千万元,而且沉管回拖在世界上没有先例,后续还需挖掉淤泥重新铺设海底基床。林鸣还是痛下决心:回航。他不能容忍用大桥质量作赌注。
2015年2月24日,E15再次出航。出发前,一切监控数据正常。但船队即将到达施工现场时,前方竟传来比第一次更糟糕的消息:基槽有超过2000平方米的淤积物,占到整个管节总面积的1/4,泥沙厚度达到八九十厘米。这个消息像晴天霹雳一般,“可我们还是要适应,而且从心理上进一步加强对它的适应,我们面临的挑战非常大”。林鸣再次做出回撤的决定,现场很多人哭了。
项目部后来分析认为,这次淤积物产生的原因是海底基槽边坡上的回淤物“塌方”。项目组下决心建立一套回淤预警预测系统。3月24日,E15再次出海,经过多轮调整后,终于与E14精准对接。
E15对接后,林鸣产生了一个强烈的愿望:建立一台高精度清淤设备,既能把50米深基床上的淤泥清理干净,还不会移动基床上的石子。他们仅用了4个月便研制出这套设备。后来在安装E22时,遇到了和E15相似的情况,在这台设备的帮助下,E22并没有遭遇E15那样曲折的命运,而是顺利完成对接。
挫折造就了一项新技术诞生,中国海底清淤技术向前迈进一大步,岛隧工程进度也大幅加快。2015年底,随着E24精准安装,港珠澳大桥创造了一年完成10个管节安装的世界纪录。
“取一部残经回来,会后悔的!”
经过4年的努力,33节沉管全部安装完成了,岛隧工程的最后一步是安装连接E29与E30之间的最终接头。2017年5月2日22时30分,百余位记者见证了最终接头的吊装沉放,并第一时间向全世界报道了港珠澳大桥海底隧道全面对接完成的消息。
但从工程角度说,只有最终接头贯通测量数据合格,才意味着隧道对接完成。但整整一个晚上,贯通数据迟迟未出,第二天清晨6时,林鸣按捺不住了,打电话给测量人员。测量人员半天说不出话来,林鸣感觉事情不妙,逼问之下,他得知:贯通数据显示,偏差在10厘米以上,不过沉管结构并未受到影响,内部滴水不漏。
8时,项目主要负责人都赶到现场,看到了现场测量结果:横向偏差17厘米。“都说说吧!”林鸣让每个人都发表意见,大家普遍认为17厘米的偏差没有超出设计范围,而且最终接头的安装没有先例,国内外都没有权威参照标准,更重要的是,隧道内部并未漏水,所以这样的偏差是可以接受的。
港珠澳大桥涉及香港、澳门和珠海三地政府,施工遵照英国、欧洲和中国大陆三个标准“就高不就低”原则。7年里,林鸣对所有细节极尽严苛,工程到最后一步,这个偏差无异于是他的眼中钉、肉中刺。“九九八十一难都过了,最后取一部残经回来,会后悔的!”林鸣说。两种选择摆在面前:第一,就此收尾,最终接头的17厘米偏差永远存在,但不影响使用;第二,将最终接头取出,重新安装。但第二种选择又面临一个巨大风险:一旦重新安装失败,整个工程将功亏一篑。
“重新对接!”所有人发言结束后,林鸣一锤定音。《环球人物》记者采访林鸣时,很难理解他的决定:“既然滴水不漏,不影响使用,为何还要冒着巨大风险重新安装呢?”林鸣说:“如果不这样做,中国工程师就没什么特点了。”多年来,林鸣接触过的国外同行普遍对德国、日本工程师的作品、技术和工匠精神高度认可,而中国工程师在同行眼中往往非常“粗糙”,“一些同时期建造的大桥,国外的还很结实,中国的却需要修整了”。
“别人这么说我们,我们中国人心里肯定不舒服。”当时,全世界都在关注着最终接头,这17厘米偏差无疑会加深外界对中国工程师“粗糙”的刻板印象。林鸣痛下决心,一定要将这个黑标签抹去。
林鸣这样做,不是为了赌一口气,而是来自对中国技术的自信。这个最终接头前前后后研制了3年时间,可实现逆向操作,相当于可以服用一剂“后悔药”。
2016年,林鸣(中)和工作人员在港珠澳大桥施工现场。
决策会后,逆向操作开始了,一切按部就班地进行。不过,惊心动魄的一幕还是发生了。晚上7时,最终接头与管节中间的水密门漏水了,水柱有6米多高,这大大出乎监控室内工作人员的意料,一旦“大堤决口”,整个工程的工期将大大延长。
“定海神针”林鸣再次出现。他让现场人员紧急查明事故原因,最终发现是焊接口崩掉了一个缺口,而整体结构并没有受影响。这回林鸣没有开会,而是当机立断,继续安装。他将所有人的注意力拉回到技术分析层面:“焊接出了问题,不会影响大局,要继续干。”
最终接头4日完成精调。2017年5月5日早晨7时,林鸣收到最终贯通数据:东西向偏差0.8毫米,南北向偏差2.5毫米。毫米级偏差,这是让人不可思议的精确度!
当《环球人物》记者走进林鸣的办公室,第一眼就看到墙上悬挂着四个醒目的大字“平安是福”。他的办公桌上,整齐堆放着书籍和资料,还摆着一张大桥施工的照片,上面写着“鸡蛋里挑骨头”。这本是一句工作人员对他的抱怨,他却摆在自己每天可以看到的醒目位置。其实,“鸡蛋里挑骨头”和“平安是福”本来就是一回事,正是这种苛刻才造就了港珠澳大桥的卓越。
2018年1月1日清晨,林鸣像往日一样开始晨跑,与以往不同的是,这次他的脚下不再是淇澳大桥,而是刚刚竣工的港珠澳大桥。他的脚下还是那片伶仃洋,但他再也不必望洋兴叹了。他花了3个多小时,一口气跑了29.18公里,成为这座大桥上的第一位跑者。
70年,中国桥梁从未停止奔跑,从世界桥梁的跟跑者一路跑成了领跑者。
新中国大桥里程碑
1957 武汉长江大桥
10月通车,中国跨越长江天堑第一桥。
1968 南京长江大桥
9月铁路桥通车,12月公路桥通车,长江上第一座由中国自主设计建造的公铁两用桥梁。
1991 上海南浦大桥
12月通车,中国依靠自己力量设计施工的第一座现代化的大跨径桥梁。
2005 东海大桥
5月通车,中國第一座外海跨海大桥。
2008 杭州湾跨海大桥
5月通车,全长36公里,创造当时世界最长跨海大桥纪录。
2011 青岛胶州湾大桥
6月通车,全长36.48公里,刷新了杭州湾跨海大桥的纪录。
2018 港珠澳大桥
10月通车,世界上里程最长、寿命最长、钢结构最大、施工难度最大、沉管隧道最长、技术含量最高、科学专利和投资金额最多的跨海大桥。