横跨伶仃洋,连接香港、珠海、澳门三地的港珠澳大桥,拥有多项创世界纪录的指标,被国外媒体评为“现代世界七大奇迹之一”。创下这样的世界奇迹,是中国人的骄傲,那么你想不想知道港珠澳大桥是如何建起来的呢?
港珠澳大桥因为横跨伶仃洋的众多航道,以及受香港国际机场空管高度限制等因素的影响,大桥设计方案为桥-岛-隧结构。西边以及靠近香港大屿山区域为跨海大桥,在伶仃洋航道附近设计为海底隧道,东西两个人工岛将跨海大桥和海底隧道连接起来。下面我们将分桥、岛、隧的修建分别加以说明。
一、桥的建造
跨海大桥的修建,实际上和别的跨海大桥所用的技术相差不大,并没有太多特别的地方。无非就是海底打桩,建桥墩,搭建桥梁等等……要说不同,最主要的区别在于,港珠澳大桥施工地点是外海,风高浪大,所面临的施工难度要比内海的跨海大桥要高得多。港珠澳大桥工程最大的难度在于人工岛和海底隧道的建设,我们重点说一下这两个方面。
二、人工岛的建造
人工岛的建造的难点在于时间上的限制,要说在海里造岛传统的土石方填海的方式,或者吹沙填海的方式,当时这两种方式一是造价高,二是时间周期长。如果时间允许的话用传统方式慢慢造岛也未尝不可,当时港珠澳大桥是个系统工程,每个子工程都有严格的时间要求。可以想象一下如果桥都建好了,岛还没造好,所有的工程人员、工程设备都等着岛,对人力、物力、财力是多大的浪费。
因此,人工岛工程必须要有快速成岛的方案,也就是后来采用的巨型钢圆筒快速成岛法。两个人工岛外围用120个巨型的钢圆筒围住,然后再往里面吹沙,这样不论从稳定性还是效率上都有很大的优势。
造岛所用的钢圆筒,直径22米,高约40.5米~46.5米,有十几层楼那么高。每个巨型圆筒的重达500吨左右,相当于一架空客A380的重量。这些大型钢圆筒的生产车间,是在距离港珠澳大桥施工现场约1600多公里的上海长兴岛,然后用大型驳船经过几天几夜的海上长途跋涉运往施工现场。
然后就是将这些巨无霸钢筒按照要求,一个一个地稳稳当当地插入海中泥面以下21米深,这个过程是通过八锤联动的振沉系统来实现的。外围的钢筒放置工作完成以后,就是用吹沙船开始往里面吹沙了,最后成岛。
说起来好像挺简单,实际上,每个钢筒的下沉都是很费功夫的,因为有严格的技术参数要求,如两个钢筒之间的间距等等。当然,并非放置完钢圆筒就完事了,还有更多的工作需要做,如在岛隧结合部提前预埋沉管;岛内地基的夯实、整平、以及钢筋混泥土修建岛内内部设施等等。
在人工岛建造的过程中,作为另外一个最重要的环节,海底隧道的建设也在同步进行。
三、海底隧道的建造
(一)隧道基槽的挖掘
盖房子要打地基,海底隧道的建设要求更高,因此对海底地基的处理是首先要做的。用挖泥船清淤,整理好基槽,以备后续沉管的沉放安装。
基于大桥安全性考虑,海底基槽的施工要求高。海中情况也比较复杂,从上往下分为海水、淤泥、粘土以及粉质粘土、砂。
第一步:用耙吸船粗挖淤泥。像万顷沙号、广州号、赤湾号这样的耙吸挖泥船,自带动力可以边航行边吸泥,灵活高效。
第二步:挖土质较密、抗压性较强的粘土以及粉质粘土层,需要用到像粤航沣038号、华铨号挖泥船这样的抓斗式挖泥船进行粗挖。只挖个大概深度就可以了,不要求特别精确。
第三步:用改装过的抓斗式挖泥船进行精挖,如“金雄”号。改装过的金雄号是具有定深平挖功能的,基槽的深度基本上就在粘土以及粉质粘土层,同时还要完成整平的任务。
第四步:海水不断流动会将一些淤泥重新带入挖好的基槽中。安放沉管前,还要对这些回淤再进行处理,这个任务就由清淤效率很高的绞吸式挖泥船(如改装后的捷龙号)来完成。绞吸式挖泥船,通过吸泥管借助泵力来完成吸泥、运泥、卸泥整个过程,连续高效。
(二)沉管制造
在海底基槽施工的同时,沉管的制造也是同步进行的。沉管的体积和重量都非常大,每节长沉管长180 米、宽38米、高11.5米,重达8万吨,堪比航母,不论是生产、运输还是安装都将是耗时耗力非常困难的。
因此,沉管的预制工厂不能离施工现场太远,最终沉管工厂厂址选在施工现场以南约13公里的桂山岛上,东边就是大屿海峡的深水航道,便于沉管的运输。工厂分办公区、生活区、码头、预制区、混凝土生产区、浅坞区、深坞区。每个月能生产一节沉管。
沉管的生产,最先做的就是在工厂车间对沉管的底部、侧板和中隔结构以及顶部进行钢筋捆扎,搭建沉管的框架结构。然后进行模板的安装和混凝土的浇筑。这些工作完成之后,沉管预制基本成形,然后将沉管从车间用特制的千斤顶推到外面的浅坞区,工人进行封门、止水带等部件的安装,防水、防腐等后续处理。沉管基本上建造完毕,就等着运往施工现场。
(三)沉管运输和安装
巨型沉管是如何运到前方施工现场的呢?在浅坞区对沉管的作业完成以后,会封闭两个坞门,然后对坞区进行灌水。因为沉管内部是空的,两端有封门封闭,在水的浮力作用之下,会浮在水中,然后用设备将其横移到深坞区进行舾装,相关设备和装置会被装至沉管,等待出坞。
打开坞门,在水的浮力和拖船牵引下,沉管浮出深坞区,进入大海,然后在8艘大马力拖船的拖拽下,驶向海底隧道施工现场。
达到施工现场以后,沉管下沉至准备好的海底基槽中,按相关参数要求进行定位,然后和前面已经安放好的管节进行对接。对接完毕后,在管节接头部位排水并浇筑混泥土,最后就是在沉管两侧和顶部进行砂石方回填和防护。
最难的主体工程到此基本差不多了,剩下的就是隧道内部以及人工岛内部的配套工程,相对来说难度没有那么大了,就是细节部分比较花时间精雕细琢了。
港珠澳大桥工程历时8年多,凝聚了无数专家和工程技术人员的心血和汗水,充分体现了祖国的强盛,值得我们骄傲和自豪。