港珠澳大桥今天正式通车
它创下多项世界第一
铸就世界工程奇迹
最长的跨海大桥
全长55公里,是世界上最长的跨海大桥;设计使用寿命120年,打破了世界上同类型桥梁的“百年惯例”。
最长的钢结构桥梁
港珠澳大桥仅主梁钢用量就达到42万吨,相当于10座鸟巢或者60座埃菲尔铁塔的重量。
最长的海底沉管隧道
海底隧道深埋部分长5664米,由33节钢筋混凝土结构的沉管对接而成,是世界上最长的海底沉管隧道。
最大断面的公路隧道
港珠澳大桥珠海连接线的核心控制性工程——拱北隧道是世界上最大断面的公路隧道;采用双向六车道设计,全长2741米,由海域人工岛明挖段、口岸暗挖段以及陆域明挖段三种不同结构的隧道连接而成。
最大节沉管
每个标准沉管长180米,宽37.95米,高11.4米,重约80000吨,是迄今为止世界最大体量的沉管;沉管浮在水中的时候,每个标准管节的排水量约75000吨,而辽宁号航母满载时的排水量也只有67500吨。
最精准“深海之吻”
数万吨沉管在海平面以下13米至44米不等的水深处无人对接,对接误差控制在2厘米以内,被喻为“海底穿针”。
海上搭积木,海底穿针线
钢塔千吨重,悠然空中来
超级工程的背后,
是一个又一个的超级创新!
港珠澳大桥主体工程集桥、岛、隧于一体,面临诸多世界级技术挑战,包括海中快速成岛、隧道基础处理与沉降控制、隧道管节沉放对接、大规模工厂化制造、海上埋置式承台施工、水下结构止水、超长钢桥面铺装、交通工程系统集成等。在九年的建设期间,全国各地的建设精英云集伶仃洋,不忘初心、牢记使命,历经艰苦卓绝的奋斗,用智慧和汗水浇注了这一举世瞩目的超级工程,在浩瀚伶仃洋上创造了中国桥梁建设的崭新诗篇。
工法创新:
“生产汽车的工序都用在造桥上了”
港珠澳大桥位于珠江口伶仃洋水域,项目涉及水文泥沙、地形地质、白海豚、防洪、防台和满足通航、海事、航空限高等复杂建设难题,是中国交通行业建设项目管理的全新挑战。
为实现港珠澳大桥“建设世界级跨海通道,为用户提供优质服务,成为地标性建筑”的建设目标,在120年设计使用寿命的要求下,港珠澳大桥开创性地提出了四大理念指导工程实践——设计理念:全寿命周期规划,需求引导设计;施工理念:大型化、标准化、工厂化、装配化;管理理念:立足自主创新,整合全球资源,推行伙伴关系;发展理念:绿色环保,可持续发展。
港珠澳大桥管理局副局长余烈介绍,在这些理念指导下,港珠澳大桥施工现场见不到传统的人头攒动、“千军万马”,而创新地形成了一系列的“中国工法”,异地制造,现场安装,“生产汽车的工序都用在造桥上了。”余烈开玩笑地说。
2015年9月6日,桥梁工程完成最后一件上节墩身安装,
主体工程220座墩台全线完工。 新华社发
例如,主桥钢箱梁制造建设团队,按照“车间化、机械化、自动化、信息化”的制造理念,研制了智能化的板单元组装和焊接机器人专用机床,打造了全新的自动化生产线;同时,在中山基地建立了国内首个大型钢箱梁拼装车间,真正做到了“板单元人最少,总拼厂人最好”。通航孔桥钢塔制造则突破传统工艺模式,开发了适应不同焊接工况的自动化焊接设备,实现了“无码装配、无损吊装、无损翻身”。港珠澳大桥钢结构制造实践有力地提升了我国大型钢结构制造工艺水平,彻底改变了传统做法,推动了行业技术进步。
在工程质量管理制度设计上,本次工程参考引进了香港、澳门地区和内地高铁建设对混凝土生产推行的产品认证制度,实行首制件工程认可制;引进设计及施工咨询、质量管理顾问、试验检测中心、测量中心,充实法人质量管理力量。在安全环保管理方面,借鉴石油化工行业的经验,建立了职业健康、安全与环境(HSE)一体化管理体系和HSE应急保障体系,组建了跨境环保联络小组,并与海事部门紧密协作,全面加强海上通航安全监管,为工程建设的安全推进保驾护航。
建设创新:
世界首创2600吨“海豚”完美腾挪
同样,在主桥桥梁建设上,也产生了一系列新技术、新材料和新装备,在多个领域填补了空白,形成了走向世界的“中国标准”,是中国造桥技术的最高体现。特别值得一提的是,隶属于桥梁工程第四大战役的三座通航孔桥桥塔吊装。
如今,行驶在港珠澳大桥—青州大桥段,两个高达160多米的“中国结”熠熠生辉,而把单个重达254吨的钢结构吊装到163米高的桥塔顶端,实现完美对接非常考验大桥建设者的智慧。
2015年8月23日,江海直达船航道桥
“海豚”塔成功吊装。新华社发
为了打赢青州大桥结型撑超高吊装战役,施工单位研发并制造了专门的塔顶吊机,经过精心准备,终于在163米的高空成功将毫米级精度的钢结型撑和厘米级精度的混凝土桥塔完美精确对接;同样在江海桥钢塔战场,需要将重2600吨、高105米的3座巨型“海豚”钢塔稳稳地安放在8平方米的钢结构底座之上,错边量不能超过2毫米。要知道,“海豚”塔加上吊具的吊重已经接近3100吨,需要两艘大型浮吊共同抬吊,在空中完成90度的翻转竖立动作,吊高已经接近浮吊的极限,而当时全国能完成如此吊高和吊重的浮吊仅有“长大海升”号一艘。
为了施工顺利,工程技术人员从测量位置选点等小事抓起,对整个吊装方案进行了超乎想象的细致设计和完善,先后对重型吊具进行了精密设计,确保了空间转体自如舒畅,对浮吊的锚泊系统进行全面升级改造,保证了吊装过程平稳,对吊钩的同步控制系统进行了反复调试,使得巨型钢塔空中姿态完全受控。吊装前还进行了3次大型实战演练,修编了几十版施工技术方案,召开了上百次技术研讨会议。经过不懈的努力、周密的部署和精心的操作,最终3座海豚钢塔稳稳地屹立于伶仃洋上。
管理创新:
三地共建共管史无前例
据港珠澳大桥三地联合工作委员会主席、广东省发展改革委主任葛长伟介绍,2003年8月4日,国务院正式批准三地政府开展港珠澳大桥前期工作,同意粤、港、澳三地成立“港珠澳大桥前期工作协调小组”。2004年3月,港珠澳大桥前期工作协调小组办公室正式成立,全面启动港珠澳大桥各项建设前期工作。
在2003年-2009年六年的前期研究工作期间,港珠澳大桥前期工作协调小组办公室组织开展了大量的专题论证,共完成了专题研究 告51项。在各方的努力下,协调解决了大桥登陆点、桥位方案、桥隧工程方案比较、口岸查验模式论证、投融资方案、通航标准及锚地影响、环境影响评价等关键问题。
大桥整个6年的前期工作由香港牵头;大桥开工后,协调机构调整为三地联合工作委员会,改由广东省牵头。协调管理机制这个演变过程体现了中央政府高度的政治智慧,有利于集成三地的制度优势,也有利于提升国内的技术标准和管理水平。前期工作由香港主导,利用香港的国际化视野、120年设计使用寿命要求、人性化的维养设施以及完善的品质保证体系,有利于大桥主体工程按照“就高不就低”的标准,确立项目的总体建设目标和管理规划。
主体工程由三地共建共管,采用“港珠澳大桥专责小组-三地联合工作委员会-项目法人(大桥管理局)”三个层面的建设协调与决策管理机制。其中专责小组由国家发展改革委牵头,国家有关部门和粤港澳三方政府组成,负责协调与中央事权有关及三方有争拗的事项;三地联合工作委员会由粤港澳三地政府共同组建,广东省人民政府作为召集人,主要协调与项目建设有关的公共事务并对项目法人进行监管;项目法人即港珠澳大桥管理局由三方政府共同担任,负责大桥主体部分的建设、运营、维护和管理的组织实施等工作。
2014年1月19日,大桥首跨钢箱梁完成在深海区的架设。新华社发
为确保工程建设的优质和安全,由交通运输部牵头成立港珠澳大桥技术专家组,在重大技术方案、施工方案的论证以及重大工程问题的处理等方面提供咨询和技术支持。
港珠澳大桥管理局局长朱永灵说,港珠澳大桥位于珠江口伶仃洋水域,项目涉及水文泥沙、地形地质、白海豚、防洪、防台和满足通航、海事、航空限高等复杂建设难题,是中国交通行业建设项目管理的全新挑战。
朱永灵说,像港珠澳大桥这样,在“一国两制”框架下三地共建共管的大桥建设管理模式,在全世界没有先例。
突破革新:
打好岛隧建设第一战
港珠澳大桥沉管隧道是中国第一条外海沉管隧道,也是目前世界上规模最大的公路沉管隧道和世界唯一的深埋沉管隧道。建设这条海底沉管隧道,不仅需要在松软地基上建成当今世上最长、埋深最大的海底沉管隧道,还要在水深10余米且软土层厚达几十米的深海中建造两个人工岛,实现海中桥隧转换衔接。决定岛隧命运的第一战,就是要以最快速度在海中建起两个离岸人工岛。
这两个10万平方米的人工岛,如果按照传统抛石填海的方法,不仅工期长,而且在通航繁忙的伶仃岛航道附近水域安排大量船舶施工,安全风险极高。而且这里正是中华白海豚的主要栖息地,一旦开挖,对它们生存环境的污染将不可避免。
“如果按照传统办法,也可以完成任务,但工期就难保证。所以一定要找条出路。”从项目筹备开始,建设团队在总工程师林鸣的带领下寻找一个全新方案,在尽量少用船舶、简化工艺的情况下解决在深海筑岛的难题。“要实现环保、确保质量、确保工程进度,就要考虑大型化、标准化、预制化。”林鸣说。
2011年9月11日,港珠澳大桥岛隧工程西人工岛
最后一个钢圆筒振沉成功。新华社发
在一次技术交流会上,一个奇思妙想闪过林鸣的脑海——用大直径钢圆筒围成人工岛。简单来说,就是以大的钢圆筒止水围岛,岛内填入砂料并加固地基,圆筒外再用混凝土块体等加固防护,最后,坚实的人工岛“拔海而起”。
这灵光一闪,打通了整个岛隧工程难题的出路。然而,这样一个史无前例的创新工艺,在国内外根本没有规范和经验可以参考,严谨起见,新方案提出后,项目部特意邀请全国工程勘察设计大师王汝凯做钢圆筒建岛不成立的反向研究,主要包括钢圆筒的稳定计算理论、钢圆筒筒体结构设计、振沉技术及振沉工艺、止水方案等。经过三个月的研究,结论是大圆筒快速成岛施工方法是可行且有效的。
沉管隧道:
重量相当于33艘中型航母
港珠澳大桥沉管隧道是目前世界上唯一的深埋沉管隧道。而外海沉管隧道核心技术和话语权一直掌握在少数几家外国公司手里。一开始,为稳妥起见,林鸣曾请了欧洲一家顶级沉管隧道技术公司的专家到现场,在对方表示需要增加一年工期和十多亿元咨询费后,林鸣决定自己干。
在快速成岛的同时,项目团队在珠海牛头岛建起了世界最大的沉管预制厂。从2012年5月管节预制开工,到2017年3月,两条生产线花了五年多的时间,浇筑出33个巨型沉管和一个最终接头。
据了解,每个标准沉管长180米,宽37.95米,高11.4米,重约80000吨,是迄今为止世界最大的沉管,排水量超过一艘中型航母。要把这么些庞然大物拖运在海里安装,显然又是一个世界级挑战。林鸣说,浮运沉放作业要靠天吃饭,珠海年均三次台风、冬季季候风给这项工作带来了很大困难。首次沉放是2013年5月2日开始的,施工团队在没有成熟经验可借鉴的情况下,经历了连续96小时不眠不休的攻坚,最终完成沉放安装,为后续作业积累了宝贵经验。
2017年3月7日,海底隧道最后一节沉管
安装取得圆满成功。新华社发
另外,港珠澳大桥海底隧道巨大的沉管对地基的处理又是一个世界级难题:一旦地基不结实,后果不堪设想。为了避免海底不稳定的淤泥对于隧道铺设的影响,建设者们要先在海底给这些巨型沉管建条“轨道”。第一步就要清理海底深厚的淤泥,之后开挖一条基槽并用碎石铺设基床。然后将一节节巨型沉管在“轨道”上精准对接,并在两侧和上部回填碎石。
“这里的海底表面淤泥含水量高达50%~60%,石头基本都陷在泥汤里。”林鸣说,在40多米深的海底,挖一条误差不能超过2厘米的基槽,就像在海底“绣花”。在一个个世界级难题被攻克后,当时开出天价咨询费的欧洲公司后来特意邀请林鸣去做交流,并在公司升起了中国国旗。
200多天建成两座10万平方米人工岛
从2011年5月15日在西人工岛打下第一个钢圆筒,到2011年12月7日东人工岛第120个钢圆筒振沉完毕,最终200多天内,两个10万平方米的离岸人工岛横卧在伶仃洋面上,以这么快的速度在海中开敞水域筑成两个10万平方米的人工岛,在世界上也属罕见,堪称奇迹。
2017年7月4日拍摄的建设中的东人工岛。新华社发
两个人工岛建设共用了120个直径22.5米、高40.5米~50.5米、重达500吨的钢圆筒,以及242个副格,最大入土深度达29米,每个钢圆筒都相当于一栋高层住宅楼。“工欲善其事,必先利其器”,要想把巨大的钢圆筒深插入海底,必须要有配套的振沉设备——岛隧工程采用8台APE600液压振动锤联动振沉系统,这又是世界首创。通过这些创新技术,两个10万平方米的人工岛在215天内即完成岛体成岛,比传统抛石围堰工法施工效率提高近5倍,且最大限度地减小了对海洋环境的污染。
林鸣说,在岛隧建设中,项目技术团队先后研发出“快速成岛工艺、半刚性沉管结构、复合地基处理、深水深槽沉管安装施工”四项核心技术。
如何保证隧道滴水不漏?
港珠澳大桥海底隧道与陆地隧道最大的不同之处就是四周都是海水。为此,沉管隧道采用世界上最为可靠的防水措施,目前,已经经受了4年考验,滴水不漏。
说到市民对海底隧道漏水的担忧,港珠澳大桥管理局总工程师苏权科称,在海底隧道施工设计时就考虑了多道控制措施。首先是防止海水倒灌入人工岛,设计时,首先把人工岛挡浪墙的标准按照三百年一遇的海浪标准设计。加上人工岛面标准高度比平均水位高4.5米至5.0米,整个挡浪墙比现在的水位高8米左右,相当于三层楼高。为了防御“漏网之水”,设计师还在人工岛内设置了环岛排水与越浪泵房,及时将越过挡浪墙的海水抽到大海。“有了这两个设施,就可以完全将海水控制在隧道洞口之外。”
工人们在入海隧道的路面上进行防水作业。
此外,为了控制住雨水入隧,分段设置截水沟。首先,在隧道东、西岛洞口外斜坡处及暗埋段口段各设置几道横向截水沟,收集隧道敞开段的路面汇水,并通过洞口雨水泵房提升排放。其次,在沉管隧道路面低侧设置纵向排水边沟,以疏排运营期消防水、冲洗废水等,并通过隧道W形纵坡二处最低点设置的废水泵房,提升外排。“层层设卡,可确保海水和雨水都进不了隧道,且废水得以有效排放”。
除了做到了滴水不漏,这条40多米长的海底隧道的温度常年保持在26℃左右,而且通风良好,光线柔和,行驶在其中可谓“如沐春风”。而且隧道内的手机通讯信号正常,可以享受4G上网。
隧道内发生火灾怎么办?
港珠澳大桥海底隧道分左右两个行车洞,中间有一个服务管廊,三者之间各自封密相互独立,互不干扰。该隧道的最大功能就是控制风险,出发点是以人为本,便于逃生救援。
海底隧道消防救援设施由众多系统构成,包括火灾 警系统、消防设备联动控制系统、消防灭火系统、隧道通风排烟系统、救援与疏散系统、供水管网设施、相关配套系统。火灾发生时根据火灾规模及现场实际情况,各系统按预定紧急预案启动,进行火灾扑救及现场救援。
海底隧道每个行车洞头顶两边的消防管道上,每隔两三米就有一个智能自动消防喷头,一旦隧道内的温度、烟雾达到一定的监控标准,智能消防喷头会第一时间自动打开灭火。“隧道防火设计考虑了主动防火和被动防火两种方式。”苏权科说,主动防火包括手提式灭火器、“泡沫+水喷雾”等消防系统;被动式防火系统主要是指结构防火保护,整个隧道的主体结构耐火极限温度为1200℃、持续2小时。
中间服务管廊每隔67.5米安装了3个一组的电动排烟阀,一旦发生火灾并出烟雾时,监控感应系统就会通过电脑指令打开就近的电动排烟阀,通过人工岛上的大型轴流风机抽出;隧道内人员可及时拉开常闭式安全门进入安全通道,进入人工岛安全区域。此外,为了防止隧道火灾发生,该项目在设计时禁止危险品车辆驶入隧道。
在东西人工岛及港珠澳大桥桥头管理区,都设有交通、消防救援力量,其中在西人工岛上的医疗急救站,一旦发生事故救援力量均可第一时间赶赴现场。如果海底隧道内发生事故,救援力量在3分钟内就能到达,桥面上发生事故,最快5~7分钟内也能赶到,第一时间进行救援。碰到严重伤亡事故,在第一时间急救后,根据事发地距离远近,除了桥上及时派出急救人员,还采取就近原则,将伤员送往港珠澳三地医院治疗。
保障:
桥上一键可拨打紧急救援电话
港珠澳大桥看起来设计简洁,但有很多为安全保驾护航的特色设计:桥身中有“小火车”奔跑,及时完成检修维护;桥身坚硬,但桥墩支架上装有柔软有弹性的橡胶,碰到地震能“借力打力”确保大桥安全。6.7公里的海底隧道中每隔135米就有一个逃生门,可用于穿行隧道,还有消防自动喷淋系统、烟雾智能监测系统……
由于港珠澳大桥在大海上的主体部分就达近30公里,为了快速处理桥上出现的情况和进行维修保养,在大桥主桥箱梁内、梁底均配备了快速移动的电动检查小车,这些“小火车”可以大大提高维养效率。这样的维养设计意识也是在内地大桥少见的,梁内可跑“小火车”的大桥也是国内仅有的。桥面上的主塔外侧设置可拆卸的检查车,塔内还设置了爬梯、电梯,墩内、墩外设置爬梯,全面实现可达、可检、可维,通过常规巡查及时发现钢结构锈蚀等问题,及时维护。
声明:本站部分文章内容及图片转载于互联网、内容不代表本站观点,如有内容涉及侵权,请您立即联系本站删除。