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港珠澳大桥设计师:施工难度可比航天级

http://www.sina.com.cn  2009年12月17日14:47  金羊网-羊城晚报
港珠澳大桥设计师:施工难度可比航天级
中国工程设计大师孟凡超讲解港珠澳大桥的技术难度 林丹 摄

  第一看点

  港珠澳大桥终于在前天上午动工了。国家发改委副主任张晓强在动工仪式上说:“港珠澳大桥是本世纪内中国继青藏铁路、三峡工程后又一标志性伟大工程,而且是世界最长、施工难度最大的跨海大桥。”

  港珠澳大桥的施工建设难在哪?羊城晚报记者昨天专访了中交公路规划设计院有限公司副总经理、中国工程设计大师孟凡超,他也是港珠澳大桥主体工程设计联合体的设计总负责人。

  三地三个业主 盯住各自利益

  羊城晚报:中国和世界上都有许多跨海大桥,为什么港珠澳大桥是世界上最难建的桥?

  孟凡超:港珠澳大桥面临四大挑战:首先是建设管理的挑战。因为它是世界上第一座连接三地的桥梁,而且这三地是“一国两制”,有不同的法律体系。港珠澳大桥的主体又是三地合作建设,也就是有三个业主,他们都要体现各自的建桥目的和利益,所以从规划设计就开始三方合作,这是世界上绝无仅有的,这就意味着管理的难度。

  其次是工程技术的挑战、环境保护的挑战、施工安全的挑战。

  桥岛隧一体化 技术难度加码

  羊城晚报:珠江口的海水并不算深,从工程技术的角度看,架一座桥能有多难?

  孟凡超:港珠澳大桥是桥岛隧一体化的交通集群项目,不是单一的桥,或是单一的隧道。从粤港分界线到珠澳人工岛是大桥的核心,这段主体工程长30公里。这30公里包括两个桥隧人工岛,各10万平方米,隧道长6公里,钻过伶仃洋主航道。这条主航道通30万吨级油轮。另外还有3个通航孔桥,共23公里。还有两种跨径的非通航孔桥,浅水区为85米跨度,深水区为110米跨度。最后是2.1平方公里的珠澳人工岛,由人工岛钻入地下,穿过拱北到前山河共14公里,澳门连接线200米。这就给工程技术带来了较大的难度。

  珠江地质复杂 要打很深的桩

  羊城晚报:你曾说,港珠澳大桥是世界上规模最大、技术标准最高、技术最复杂的桥。

  孟凡超:从香港的东涌到珠海前山河主线总长50公里,是世界上最长的跨海桥。它采用6车道设计,设计时速为100公里,是高速公路的标准,它的寿命设计是120年。西方的跨海大桥一般是4车道。

  珠江口具有河口地质的复杂性,它有大厚度的覆盖层,覆盖层最上面是淤泥,下面是淤泥质粘土,再下面是粉质粘土,最下面是沙。珠江口的覆盖层最厚达120米,一般都有60-70米,这意味着要打很深的桩。港珠澳大桥的隧道部分采用的是沉管式隧道,虽然沉管在海下45米,下面仍然是覆盖层,因此对隧道的软基处理要求很高,是当今世界上最高的。

  海底每截沉管 像一幢小别墅

  羊城晚报:为什么采用沉管式隧道呢?

  孟凡超:采用沉管隧道是经济性和环保要求决定的。采用沉管隧道可使隧道两头的人工岛长度最短———625米,盾构隧在海底更深处,英吉利海峡隧道在海底100米深处,不仅造价比沉管隧高得多,而且因太深就必须有很长的引桥,使人工岛要更长。巨大的人工岛不仅投资更大,对珠江水环境的影响也是不利的。

  我们的防渗技术也是世界要求最高的,这包括对接防渗;隧道控裂;桥、隧岛的接合;软基处理等。

  隧道是从珠江主航道下钻过,通过主航道的30万吨油轮吃水深度达30米,据此,隧道必须在海下45米水深处,而水越深,隧道要承受的压力就越大,平均每平方米承受的压力为45吨,设计难度很高。海底隧道由32截沉管组成。这些混凝土的沉管全部在工厂预制,然后像船坞那样把闸门打开,水进船坞,把沉管推到水里,浮运到施工点,下沉,再一截截接上,这要求很精准。每一截沉管长度达180米、宽40米、高11.5米(像一幢小别墅)。下水后的排水量达8万吨。预制一个小件很容易,预制如此庞然的混凝土,要防止它有裂缝这就具有世界级的难度。

  大量用预制件 可保120年寿命

  羊城晚报:桥隧人工岛的建设也不仅是填沙那么简单吧?

  孟凡超:桥隧人工岛软地基有60米,而且是在外海条件下的离岛人工岛建设,技术难度远大于前日动工的珠澳人工岛(近海),施工过程要受到波浪和风的影响,这也是世界级的技术难度,与日本东京湾隧道人工岛的难度相当。

  再一个世界级难度就是桥、隧、岛的接合。它们的接合是在海里完成的。人工岛有施工后的自然沉降,而桥与隧道都同它发生关系,它的下沉就会带动桥、隧的下沉,弄不好会拉裂隧道。所以必须控制在可容忍的范围内。这算是土木工程中的“航天技术”。

  羊城晚报:据说,港珠澳大桥大量地使用预制件?

  孟凡超:我们另一个创新是采用了桥墩整体化建造技术,将墩身与承台整体在工厂预制,整体安装。以往建桥都是在现场浇注,我们这样做也是为了减少现场施工时间,同时对结构的耐久性有好处,为120年寿命提供技术保障。

  港珠澳大桥是当今世界最长的全钢梁桥。我们的创新是将钢箱梁整体化制造,一跨一跨预制,最长110米,宽30米,然后再一跨跨架上桥。如此大尺度也是世界级水平。

  难在哪?

  ■从规划设计就开始三方合作,是世界上绝无仅有的,这意味着管理难度

  ■海下45米的沉管下面仍是覆盖层,对隧道软基处理要求是世界上最高的

  ■防渗技术是世界要求最高的,包括对接防渗,隧道控裂,桥隧岛接合等

  ■桥隧人工岛软地基有60米,施工过程受风浪影响,具有世界级技术难度

  ■钢箱梁整体化制造,一跨一跨预制再架上桥,如此大尺度是世界级水平

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