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“新世界七大奇迹”之一港珠澳大桥背后的科技支撑

文章来源:网络    发布时间:2018-10-25  【字号:      】

港珠澳大桥新华社记者 梁旭摄港珠澳大桥 新华社记者 梁旭摄

  一听到港珠澳大桥即将开通的消息,来自北京宽凳科技的技术人员跃跃欲试,希望载有高精地图采集设备的测绘车早日驶上大桥,让这项“世纪工程”尽快出现在他们绘制的国内首张高精地图上。作为我国又一交通工程奇迹,科技与创新的不断碰撞是这座大桥与生俱来的基因与烙印。

  中国制造支起世界之最

  港珠澳大桥被英国《卫报》誉为“新世界七大奇迹”之一。有人评价,它是交通工程界的“珠穆朗玛峰”。对于这座目前世界上综合难度最大的跨海大桥而言,每项荣誉的背后,都是一组组沉甸甸数据的支撑。

  全长55公里,世界总体跨度最长的跨海大桥;海底隧道长5.6公里,世界上最长的海底公路沉管隧道;海底隧道最深海平面下46米,世界上埋进海床最深的沉管隧道;对接海底隧道的每个沉管重约8万吨,世界最重的沉管;世界首创的深插式钢圆筒快速成岛技术。

  此外,大桥还囊括了世界首创主动止水的沉管隧道最终接头、世界首创桥—岛—隧集群方案、世界最大尺寸高阻尼橡胶隔震支座、世界最大难度深水无人对接的沉管隧道等多项世界之最。

  曾参与指挥建设东海大桥、杭州湾大桥等工程的老桥梁专家谭国顺用“集大成者”来形容港珠澳大桥。他表示,“世界之最”的背后,是港珠澳大桥在建设管理、工程技术、施工安全和环境保护等领域填补诸多“中国空白”乃至“世界空白”,进而形成一系列“中国标准”的艰苦努力。

  港珠澳大桥打破了国内通常的“百年惯例”,制定了120年的设计标准。在海洋地质标准的技术、工艺无法满足施工需要的情况下,中国科研人员依靠1986年以来湛江地区累积形成的海洋水文数据攻克了大量技术难题,并结合伶仃洋实际,创造性地提出了“港珠澳模型”等一整套具有中国特色、世界水平的海洋防腐抗震技术措施,最终保障了“120”指标的达成。

  “我们采用了当前世界上最好的高性能环氧钢筋、不锈钢筋、高性能海工混凝土、合理的结构、工厂化制造等,集目前国内国际最好的耐久性技术,来保证港珠澳大桥达到120年的使用标准,这在中国也是绝无仅有的。”港珠澳大桥总设计师孟凡超自豪不已。

  集成“桥、岛、隧”,瞄准高精尖

  早在大桥尚在设计阶段时,就面临既要保障珠江口伶仃洋主航道繁忙时候超过4000艘轮船的绝对畅通,同时还要保证所在海域附近香港机场每天1800多架航班的正常起降的“硬门槛”。为了克服这两点,就得建造海底隧道。而要链接大桥与隧道,就不得不建人工岛,因此桥、岛、隧缺一不可。

  “隧道出来出了水面不能直接接到桥,就必须有一个人工岛。人工岛就是桥搭在人工岛上,人工岛上再伸到海底去,这样就是一个桥梁和隧道转化的人工岛,由此形成了一个桥岛隧组合的方案。”港珠澳大桥管理局总工程师苏权科回忆,当初大桥几乎是被“逼”成为世界最大规模的桥岛隧集群工程。

  “从规模上来说,这是个巨型化的规模,世界级的工程,是国际上最大的一个单体跨海交通项目,集桥、岛、隧于一体。这是我们过去没有碰到过的,在国际上也是极罕见的桥岛隧一体、或者说多专业集成的跨海工程。”孟凡超表示。

  港珠澳大桥全长6.7公里的海底沉管隧道由33个巨型沉管组成,每节管道长180米,仅单节沉管就重达8万吨。“岛隧工程是我国首条外海沉管隧道,也是世界唯一的深埋隧道。作为一个开创性的工程,施工条件极为复杂,极具挑战性,没有经验可以借鉴。”港珠澳大桥岛隧工程总监办总监胡昌炳说。

  在这种情况下,“深插式钢圆筒快速成岛”这一在世界范围内都属首创的新技术被正式提出。根据设计,120个巨型钢筒被直接固定在海床上插入海底,然后在中间填土形成人工岛。每个圆钢筒的直径22.5米,几乎和篮球场一样大。其高度55米,相当于18层楼的高度。

  另外,大桥深水无人对接的公路沉管隧道同样堪称世界最大难度,沉管在海平面以下13米至48米不等的海底无人对接,对接误差必须控制在2厘米以内。

  “凝聚着全体建设者智慧和心血,融入了全体建设者精神和灵魂的港珠澳大桥未来120年甚至更长时间将屹立于珠江口伶仃洋上,见证粤港澳三地的融合与发展,见证祖国的强盛。”面对9年多来披荆斩棘、攻坚克难无数的大桥,港珠澳大桥管理局局长朱永灵深情不已。

  整体设计和关键技术全部自主研发

  400多项新专利,7项世界之最,整体设计和关键技术全部自主研发,科研创新可谓港珠澳大桥建设中的题中之义。在这一大国重器的背后,不光有千千万万建设者的汗水,更有不少为其提供强有力科技支撑的团队。

  不久前,横亘在伶仃洋面上的大桥经受了强台风“山竹”的考验,不但主体桥梁、海底隧道、人工岛,就连桥面上护栏、路灯都安然无恙,再次刷新了中国制造的水平。在这一成就的背后,清华大学土木工程系教授李克非团队对于长期耐久性设计的攻关贡献良多。经过一年多时间的反复论证,李克非和他的团队的设计成果凝结为港珠澳工程混凝土构件的耐久性质量控制指标。

  2010年,大病初愈的华南理工大学教授张肖宁收到了港珠澳大桥管理局的委托,受命承担港珠澳大桥16公里连续钢箱梁和大跨径钢箱梁结构桥梁的沥青铺装技术研究任务。“钢箱梁桥面铺装是路面工程中极为特殊的铺装类型,是直接提供舒适安全的车辆行驶条件的重要工程,是代表桥梁建设水平的‘面子’工程。”张肖宁说。

  华南理工大学派出导师,利用节假日等休息时间在工程营地报告厅内为大桥建设者上课,在7年多的时间里为大桥岛隧工程项目培养了56位工程硕士。

  “世纪工程的完工,超级难题的解决,是千千万万的人努力的结果。”李克非表示。在大桥设计和建造的14年当中,共有21家企事业单位,以及清华大学、华南理工大学、同济大学、西南交通大学、东南大学、南京大学、长安大学、中山大学等8所高等院校,在包括水文、气象、地质、地震、测绘、环境等各方面展开了51项专题研究。

  如今,中国的桥梁和高铁一样,已经成为中国走向世界的一张名片。而随着这张名片一同递出的,是我们身为国人的自信心。

  (本报记者 王忠耀 吴春燕)《光明日报》( 2018年10月24日 08版)




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