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港珠澳大桥通车! 一探桥梁界珠峰背后的“黑科技”

[日期:2019-02-12 20:14:03] 来源:电脑报  作者: [字体: ]

55公里,连接“一小时生活圈”

10月24日上午9点40分左右,港珠澳大桥珠澳口岸处迎来了第一辆私家车,距离这辆车从香港出发驶上大桥的时间,只过了不到一小时?#27426;?#21478;一方向,首班从珠海出发、运?#24615;?#28207;珠澳大桥上的穿梭巴士,也在10点左右顺利抵达香港。

 

港珠澳大桥——这座建设耗时近九年、共计耗资1269亿元人民币的“海上长城”,不仅如其名字所蕴示的那样将香港、珠海和澳门三地连接在了一起,还与广深港高铁、莲塘新口岸共同构成了一张强大的沿海湾区城市交通网络,“一小时生活圈”已?#29992;?#24819;照进现实。

记者从大桥管理局发布的通行指南了解到,由于港珠澳大桥所连接的三地交通法规略有不同,如何保证这个“一小时生活圈”的畅通是人们在港珠澳大桥开通前夕?#23454;?#26368;多的问题。以珠海和澳门为例,港珠澳大桥管理局不仅采用了合作查验的通关方式,让两地之间往来的旅客可以一次性搞定出入境?#20013;?#38024;对桥上车辆,则在澳门入境口岸处设立了左右侧交通转换路段。

在珠海口岸,刚刚办理好通关的卢先生就告诉我们,通过合作查验自助通道的流程非常快速,只需将证件按要求放置扫描,待中门开启,进入比对人脸和指纹即可通关。

“虽然很想体验驱车驶上港珠澳大桥、一头扎进太平洋的快感,但目前穿梭巴士应该还是最主要的交通手段”,卢先生表示,自己的电商生意经常需要去香港见客户,以前跑一趟一般都得先去深圳,然后从深圳办理入关,非常麻?#24120;?#21363;便办了港澳通行证从中山港乘船过去至少也需要一个半小时,但港珠澳大桥的开通为他带来了新的出行体验。

“穿梭巴士只需要一个小时左右,入境通关体验也好很多,据传未来中山市还会直接对接港珠澳西延线,那样就更快了”。

 

驶出红磡码头“粤港直通巴士总站”的穿梭巴士

据悉,目前港珠澳大桥上可通行的车?#26223;?#25324;跨境巴士、穿梭巴士、跨境出租车、货运车辆和跨境私家车五种,其中,穿梭巴士是大桥粤港及港澳口岸之间的主要交通工具,繁忙时间段每5分钟便有一班从口岸出发车;跨境私家车方面,在大桥开通前发出的粤港两地牌私家车?#28595;?#22320;私家车配额分别?#24615;?0000个和约1000个,三地政府后续还会协调配合,陆续开放更多配额。

港珠澳大桥得到的也不仅仅是三地间往返旅客的认可,“海上长城”“世纪工程”“桥梁界的珠穆朗玛峰”“现代世界七大奇迹之一”……自2009年正式动工以来,中外媒体对这座桥梁的盛赞就?#28216;?#20572;止,它最终得以横跨大洋、建成通车,为大湾区城市“一小时生活圈”再谱一记强音,背后究竟依靠的是哪些科技力量的支持?

珠海连接线,在拱口北岸下“绣花”

港珠澳大桥全长55公里,如果我们从航拍视角来看这座桥,就会发现它并非“一桥横跨东西”这么简单——除了巨龙般飞架伶仃洋上的桥梁主体,还有四座通过海底隧道相连的人工岛穿插其间。因此要探寻这样一座结构复杂的大桥在建设和运行过程中都用上了哪些“黑科技”,我们还得从拱北隧道说起。

拱北隧道,即全长约2741米的珠海连接线,是港珠澳大桥主体部分与珠海连接的唯一通道。隧道下穿的拱北口岸为我国国内最大的陆路出入境口岸,每天人流量超40万人次,车流量超1万辆。而公开资料显示,作为港珠澳大桥珠海连接线的关键性控制工程,拱北隧道段约有255米的暗挖段位于拱北口岸下方,该段因地层软弱、富含地下水且顶部覆?#26753;?#24230;不足5米,建设条件相当复杂。

为了在临海软弱地质上为港珠澳大桥打好坚实的“登陆点”,拱北隧道规划和建设团队?#28216;?#20010;方面入手进行了关键技术创新,包括自主研制顶管管幕建造专用成套设备、结合现场监测和室内模拟试验分析论证管节接?#35775;?#23553;效果、借“冻胀-融沉”和分段冻结进行风险控制等等。在这些关键技术的支撑下,施工团队最终在暗挖段采用“曲线管幕+冻结”的方法进行三个阶段的施工:

 

拱北隧道施工示意图

首先,针?#28304;?#36234;拱北口岸255米长的暗挖地段,施工团队采用“曲线管幕”施工技术,沿隧道轮廓在断面?#21916;?#32622;36根直径1.62米、长255米的钢管,用这些钢管组成的环形支护体系来防止周围土层的坍塌和地表?#20004;怠?/span>

紧随其后的便是“冰冻”,通过人工制冷的方式,将钢管管幕周围松软含水的土层冻结成一个高23米、宽20米、厚2.6米的冻土“骨架”,为进一步施工提供强度和稳定性保障。

最后,再按照先注浆加固后开挖的原则自上而下逐层开挖,挖掘过程中,坚持初期支护、临时支撑和二次衬砌施工并行,保证工程质量。

尽管如此,拱北隧道工程仍在施工过程中遇到了不少险情——2013年开挖工作井时,隧道内部受海水潮汐的影响一度出现透水,而据项目施工人员回忆,每每想起隧道上方人流密集的拱北口岸,就感觉“整个隧道的挖掘就像在绣花”。

拱北隧道施工团队敢为国际先,最终还是在严峻的施工条件下建成了世界上断面最大(约336.8平方米)的双层公路隧道,暗挖过程中的管幕长度和冻结规模,都创下了目前桥梁工?#25506;?#35774;领域的世界记录。

 

港珠澳大桥各段结构示意图

 

岛隧相连,编织“超级工程”

港珠澳大桥横跨的伶仃洋上每天都?#24615;?000艘轮船穿梭往,大桥上空,则是附近香港机场起起落落、络绎不绝的客机。

如果不想港珠澳大桥对伶仃洋的海、空航线造成影响甚至是阻断,就必须修建海底隧道向下绕行,并通过修建东、西两个人工岛的方式将这些海底隧道连接起来,如此一来,上下要求便都能得到满足。

从同济大学的公开资料中记者了解到,虽然港珠澳大桥必须采用隧桥模式,但传统“围堰?#36164;?rdquo;的人工岛屿构建方式势必会对附近水域栖居的白海豚造成危害,对来往船只航行的水道环境?#19981;?#20135;生不可避免的影响。因此,在人工岛搭建上,港珠澳大桥以同济大学学者马险峰“外海厚软基桥隧转换人工岛设计与施工关键技术”课题为蓝本,用“?#35775;萇白?rdquo;的方法解决了筑?#32791;?#39064;。

 

“?#35775;萇白?rdquo;筑岛现场

?#35775;萇白?#26159;指利用振动锤将套管振动打入至规定土深,然后向套管内注砂,通过套管的反复起拔和下?#20849;?#20351;砂子密实,形成?#30333;?/span>

“人工岛所在的地区属于深厚淤泥层,?#35775;萇白?#25171;入过程中,可使桩的?#35775;?#21644;施工中的振动作用使桩周围的土体密实度增大,以提高地基?#24615;?#21147;。”马险峰介绍,用“?#35775;萇白?rdquo;法筑岛的过程中所使用的钢圆筒体量、钢圆筒振沉施工的垂直度偏差精确度和八台液压振动锤联动振沉体系,都创下了世界工程史上的新纪录。

解决了人工筑岛问题,连接岛屿所用的大量深埋沉管隧道同样也是港珠澳大桥建设和运营过程中的一大难点——港珠澳大桥拥有长约6.7公里的海底沉管隧道,这些由33个巨?#32479;?#31649;连接而成,每节沉管长180米、重8万吨。

如何将这些沉管送?#26753;?#24179;面以下最深40多米的地方进行安装?

经过多个课题研究和实验模拟,港珠澳大桥深埋沉管隧道的关键落在了沉管的接头处:港珠澳大桥工程师经过论证和分析,最终决定在20多米的覆盖层、超过传统?#25293;?#27785;管5倍的荷载情况下采用“半刚性”沉管结构方案,随后?#25351;?#25454;BIM数字化技术支撑下进行工法比选、理论计算和试验验证的结果,决定为沉管基床铺设一层由夯平石块组成的复合地基。

 

“振华30”沉管安装现场

2017年5月2日,世界上最大起重船——1.2万吨的“振华30”在深埋沉管隧道安装现场首秀,不到一天时间便完成了6120吨最终接头的“毫米级”精确安装——这条5.6公里的深埋沉管隧道,在攻破重重技术难关之后,创下了40米水压下“滴水不漏”、整条隧道平均?#20004;抵?#23567;于10公分的世界纪录。

 

 

 
 
本文出自2018-11-05出版的《电脑报》2018年第43期 A.新闻周刊

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