港珠澳大橋驗收！「超級工程」背後有啥「超級技術」

　　2018年02月07日 14:38 　來源：中國科普博覽

　　2月6日，港珠澳大橋島隧工程及整個主體工程正式交工驗收。驗收結果表明，港珠澳大橋主體工程質量保證體系完善，符合設計及技術規範要求，工序控制嚴格，工程質量可靠，具備通車試運營條件，同意交付使用。

　　歷時7年，被英國《衛報》稱為「現代世界七大奇迹」，是集橋、島、隧為一體的超大型跨海通道，全長55公里（其中海底隧道長約6.75公里），設計使用壽命120年。港珠澳大橋沉管隧道是世界最長的公路沉管隧道和全球唯一的深埋沉管隧道，生產和安裝技術有一系列創新，為世界海底隧道工程技術提供了獨特的樣本和寶貴的經驗。

　　

　　1月3日，港珠澳大橋燈火璀璨。圖/視覺中國

　　喜聞樂見：「粵港澳一小時生活圈」將實現

　　第十二屆全國人大五次會議上，國務院總理李克強在政府工作報告中，首次從官方層面提出「粵港澳大灣區」概念。在剛剛舉行的廣東省十三屆人大一次會議上，廣東省發展和改革委主任何寧卡透露，《粵港澳大灣區發展規劃綱要》已順利完成，有望在近期獲批。也就是說，美好願景離我們越來越近了，人們喜聞樂見的「粵港澳一小時生活圈」很快就能實現。

　　不知道有多少人和小編一樣，大橋建成的第一反應就是：香港的燒鵝！珠海的海鮮！澳門的甜點！我終於可以一路吃著，撒歡玩過去了！屆時，香港至珠海的陸路通行時間將由三小時縮短至30分鐘。

　　匠人匠心：九年如一日的堅守

　　大橋的建成固然是一大樂事，為許多人提供了生活和交通的便利。如今工程完工，作為建設者，中交港珠澳大橋島隧工程項目總工程師林鳴卻頗為感慨：「我們的團隊一方面為大橋主體工程完工感到高興，但更多的是不舍，是與這段歲月的惜別。」林鳴說出了眾多大橋建設者的心聲。

　　現在，只要你檢索「港珠澳大橋」，就會發現有幾個關鍵詞格外醒目。「世界最長」、「里程最長」、「投資最多」、「難度最大」、「抵抗8級地震」、「抵抗16級颱風」、「建設期間，誕生了400多項新專利」等。在這些無數榮光的背後，項目建設者付出了艱苦努力。正是由於他們不斷探索、不斷攻關，工程在建設管理、工程技術、施工安全和環境保護等領域填補了多項空白。

　　前無古人：「半剛性」管節結構設計

　　在2018年新年賀詞中，習近平主席列舉了一系列舉世矚目的國家工程，其中就包括了港珠澳大橋。這項「超級工程」還出現在了央視紀錄片《輝煌中國》的第一集。

　　

　　圖：央視紀錄片《輝煌中國》

　　港珠澳大橋的設計使用壽命是一百二十年，超過了我們身邊絕大多數的橋樑，凝聚了橋樑設計師和施工人員的智慧和汗水，展現了中國最高的工程水平。不同於許多跨海大橋，港珠澳大橋是一座橋—島—隧一體的大橋，其島隧工程由沉管隧道、東西人工島三大部分組成，其中沉管隧道是目前世界上綜合難度最大的沉管隧道之一。

　　但若要問港珠澳隧道與其他的海底隧道最大的不同在哪裡？回答一定是它的結構設計方案，也即使得這座大橋的海底隧道「前無古人」的關鍵所在——「半剛性」管節的結構設計與實施方案。

　　清華大學土木工程系地下工程研究所宋二祥教授團隊，為其中的可行性論證提供了關鍵的技術支撐。以下是「半剛性」管節設計介紹：

　　1、隧道沿線地質情況

　　例如，隧道兩側填築了兩個人工島，用於海上大橋和海底隧道接駁，人工島附近隧道位置較高，由人工島過渡到深埋段的中間過渡段的地質條件變化較大，若處理不好極易產生不均勻沉降。

　　

　　圖：隧道沿線地質情況

　　針對這種情況，一方面，需要對軟弱地基進行處理。為了減小過渡段的不均勻沉降，不同位置採用不同的地基處理方式。另一方面，結構本身也應當具備抵抗不均勻沉降的能力。

　　一般而言，海底隧道有「剛」與「柔」兩種結構形式。對於較短的海底隧道而言，隧道沿線地質情況變化較小，可做成整體式的剛性結構；但對較長的隧道而言，柔性結構通常因其適應變形的能力更強而更加合適。

　　2、「剛」「柔」之選，進退維谷

　　

　　圖：預製完成的鋼筋混凝土隧道節段

　　與通常埋深較淺的沉管隧道不同，港珠澳隧道完工後，其中間部分將深埋於海底的深厚淤泥中。長遠來看，海底淤泥淤積深度預計將隨時間增加、影響巨輪通行，將要在隧道沿線進行兩處航道疏浚，分別是靠近香港一側的銅鼓航道和靠近珠海澳門一側的伶仃西航道。

　　航道疏浚清淤則會直接導致隧道上方的荷載變化。簡單而言，在施工剛完成、淤泥尚未淤積時和淤泥淤積過程中，沿隧道長度方向，淤泥的淤積荷載的空間變化並不劇烈。而航道疏浚后，主航道的淤泥面比其他部位低20m左右。

　　

　　圖：遠期疏浚區域

　　3、「半剛性」管節：剛柔並濟，遊刃有餘

　　

　　圖：首節沉管安裝

　　經過團隊詳細周密的結構-地基整體分析，保留預應力后的「半剛性」管節節段間的抗剪承載力有效提升，能夠抵抗疏浚導致的較大剪力，差異沉降也能控制在允許範圍內。

　　在這個特殊的問題中，傳統的柔性結構和剛性結構都解決不了實際問題，正所謂「柔不絲屈，剛不玉折」（取其本義）。

　　一隧連東西，汪洋變通途，此國之華也，亦身之榮也。船舶出海，古已有之，現一橋飛架三地，驚艷世界，則橋樑「出海」，未來可見！