新華社珠海10月23日電  一橋連三地，天塹變通途，港珠澳大橋正式開通。

港珠澳大橋跨越伶仃洋，東接香港特別行政區(qū)，西接廣東省珠海市和澳門特別行政區(qū)，總長(zhǎng)約55公里，是“一國(guó)兩制”下粵港澳三地首次合作共建的超大型跨海交通工程。大橋開通對(duì)推進(jìn)粵港澳大灣區(qū)建設(shè)具有重大意義。

伶仃洋上，云開日出、煙波浩渺，海天一色、清風(fēng)徐來(lái)，港珠澳大橋如同一條巨龍飛騰在湛藍(lán)的大海之上。

東人工島位于港珠澳大橋水上橋梁和水下隧道的銜接部分，是大橋建設(shè)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工程。港珠澳大橋是國(guó)家工程、國(guó)之重器。建設(shè)者們參與了大橋的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維，發(fā)揮聰明才智，克服了許多世界級(jí)難題，集成了世界上最先進(jìn)的管理技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，保質(zhì)保量完成了任務(wù)。

港珠澳大橋的建設(shè)創(chuàng)下多項(xiàng)世界之最，非常了不起，體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家逢山開路、遇水架橋的奮斗精神，體現(xiàn)了我國(guó)綜合國(guó)力、自主創(chuàng)新能力，體現(xiàn)了勇創(chuàng)世界一流的民族志氣。這是一座圓夢(mèng)橋、同心橋、自信橋、復(fù)興橋。

港珠澳大橋建成開通，有利于三地人員交流和經(jīng)貿(mào)往來(lái)，有利于促進(jìn)粵港澳大灣區(qū)發(fā)展，有利于提升珠三角地區(qū)綜合競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)于支持香港、澳門融入國(guó)家發(fā)展大局，全面推進(jìn)內(nèi)地、香港、澳門互利合作具有重大意義。

據(jù)了解，2009年12月15日，港珠澳大橋工程開工建設(shè)。2017年7月7日，主體工程全線貫通。大橋在設(shè)計(jì)理念、建造技術(shù)、施工組織、管理模式等方面進(jìn)行一系列創(chuàng)新，標(biāo)志著我國(guó)隧島橋設(shè)計(jì)施工管理水平走在了世界前列。大橋?qū)⒂?0月24日9時(shí)正式通車運(yùn)營(yíng)。

港珠澳大橋的總投資超過(guò)1000億元，據(jù)估算，如果僅靠收取過(guò)橋費(fèi)，它需要幾十乃至上百年才能收回成本。然而，港珠澳大橋?qū)⒅榻趦砂兜某鞘羞B為一體，通車后，從香港開車去澳門只需30分鐘，大大促成了珠三角經(jīng)濟(jì)的一體化，其社會(huì)價(jià)值是無(wú)法估量的。

港珠澳大橋通車了，它都用到了哪些頂尖科技？

作者：須臾千秋，清華大學(xué)土木工程博士。

今天港珠澳大橋正式通車了。

它連接了珠江口東岸的香港和珠江口西岸的珠海、澳門，將整個(gè)珠三角的經(jīng)濟(jì)融為一體。它全長(zhǎng)55公里，是世界上最長(zhǎng)的跨海大橋，沒有之一。其著名的沉管隧道長(zhǎng)達(dá)6.75公里，是全球最長(zhǎng)的公路沉管隧道和全球唯一的深埋沉管隧道……

從籌備到建成，港珠澳大橋建設(shè)歷時(shí)14年，過(guò)程中攻克了無(wú)數(shù)個(gè)世界級(jí)難題，打破了無(wú)數(shù)個(gè)世界紀(jì)錄，是當(dāng)之無(wú)愧的世紀(jì)工程。在它建成通車的歷史性時(shí)刻，讓我們共同回顧港珠澳大橋的那些驚世駭俗之處。

一、有橋有隧，大橋?yàn)楹稳绱嗽O(shè)計(jì)？

港珠澳大橋并不是一座嚴(yán)格意義上的“橋”，而是一個(gè)橋梁與隧道的組合體。整個(gè)工程在海中全長(zhǎng)35公里，其中有29公里是橋，6公里則是隧道。在橋梁與隧道之間，通過(guò)珠江口伶仃洋南北兩側(cè)的兩個(gè)離岸人工島進(jìn)行連接，而港珠澳大橋的難度也正來(lái)源于此。

那么，港珠澳大橋究竟為什么要設(shè)計(jì)成這樣呢？

（港珠澳大橋的橋隧轉(zhuǎn)換人工島）

這主要是考慮到了船只的通航問(wèn)題。

廣州港是世界著名的繁忙大港，每天都有上萬(wàn)艘船只穿過(guò)港珠澳大橋所處的伶仃洋進(jìn)出廣州港，其中不乏有許多萬(wàn)噸巨輪。這些巨輪體積大、吃水深，如果大橋全部修建成水面以上的橋，那么這些船只很難從橋下通行，還容易與橋墩相撞。因此，必須有一段凈空的航道供巨輪通行，也就是必須有一段海底隧道。

然而海底隧道的建設(shè)成本驚人。如果整個(gè)35公里的公路全部修成隧道，不僅經(jīng)濟(jì)上不可接受，消防、運(yùn)行等等問(wèn)題都難以解決。因此，半橋半隧成為了一種現(xiàn)實(shí)可行的方案。

橋隧轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵在于人工島。修建人工島可不僅僅是用海底的泥沙堆砌一座島出來(lái)，這座島必須能夠?qū)狗较虿欢ǖ难罅骱秃ｏL(fēng)。如果沒有結(jié)實(shí)的加固，必然一沖即散。

港珠澳大橋人工島的造價(jià)高達(dá)131億元，為了保持穩(wěn)固，工程采用了120個(gè)直徑22米的鋼圓筒圍成人工島的島壁，單體重達(dá)500噸，其施工工法和八錘聯(lián)動(dòng)液壓振動(dòng)錘為世界首創(chuàng)。

在海洋中填島，如何將原來(lái)位置的海水排干是一個(gè)大問(wèn)題。工程采用了局部開挖換填、井點(diǎn)降水聯(lián)合堆載的全新施工方案，不僅加速了固結(jié)，而且減少了工程后的殘余沉降，保障了安全。

在穩(wěn)固的地基支撐下，建成的人工島標(biāo)高達(dá)到5米，能夠抵抗珠江口300年一遇的洪潮。它不僅承擔(dān)了橋隧轉(zhuǎn)換的功能，而且還將成為港珠澳三地的交通銜接中心，兩地對(duì)關(guān)口岸也設(shè)置在島上。

人工島集交通、管理、服務(wù)、救援及觀光功能于一體，島上還設(shè)計(jì)了中華白海豚觀賞區(qū)和海上觀景平臺(tái)。

二、構(gòu)件全部標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，保障大橋質(zhì)量

港珠澳大橋的設(shè)計(jì)使用壽命長(zhǎng)達(dá)120年，這意味著在一個(gè)多世紀(jì)的時(shí)間里，大橋的核心結(jié)構(gòu)，尤其是6.7公里長(zhǎng)的沉管隧道不能出現(xiàn)絲毫的質(zhì)量問(wèn)題。

大橋的隧道由33節(jié)沉管連接而成，每節(jié)標(biāo)準(zhǔn)沉管段長(zhǎng)180米，寬38米，高11.4米，排水量7.8萬(wàn)噸，相當(dāng)于一艘滿載的遼寧號(hào)航母。每節(jié)沉管的內(nèi)部由超過(guò)40萬(wàn)根近一萬(wàn)噸的鋼筋和7萬(wàn)噸混凝土組成。

這么大的沉管，施工方必須保證誤差在0.5毫米以下。為了保證精度，工人們需要親身鉆進(jìn)壁厚僅1.5米的鋼筋籠里，把近100根注漿管的安裝效果一一檢查到位，確保每一個(gè)焊接位置的密閉性能。

如此巨大的沉管，還要保證極其苛刻的誤差限度，因此它的運(yùn)輸過(guò)程中不允許絲毫差池。

它不能遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，更不可能在陸地上建好再輾轉(zhuǎn)進(jìn)入海中。因此，在距離大橋不遠(yuǎn)處的桂山牛頭島，專門建設(shè)了一座沉管管節(jié)預(yù)制工廠，采用最先進(jìn)的工廠流水線生產(chǎn)這33段管節(jié)。

按照工藝流程，180米長(zhǎng)的管節(jié)會(huì)被分為8段22.5米長(zhǎng)的節(jié)段逐段預(yù)制、逐段頂推直到全部澆筑完畢，再整體頂推至塢區(qū)，進(jìn)行臨時(shí)預(yù)應(yīng)力索張拉，讓這八個(gè)節(jié)段形成密閉的整體。隨后，工程師們會(huì)將它的兩端封閉，讓它像一艘船一樣漂浮起來(lái)，牽引到安裝位置。

要讓一個(gè)橋段在海面上移動(dòng)，需要8艘拖輪帶纜共同發(fā)力，提供5000多噸的力量。如此巨大的“航母”在拖航過(guò)程中姿態(tài)難以控制，管節(jié)系泊的每一次帶纜都要經(jīng)受流速、流向的影響，橋段無(wú)論是移動(dòng)還是對(duì)接難度都極高。

此外，施工還要面臨來(lái)自臺(tái)風(fēng)、季風(fēng)等復(fù)雜的氣象水文環(huán)境帶來(lái)的挑戰(zhàn)。珠江口洋流復(fù)雜，橋段的安裝還要經(jīng)受水流的干擾。為了實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)安裝，工程首次應(yīng)用了深水無(wú)人沉放對(duì)接測(cè)控系統(tǒng)，對(duì)橋段的安裝位置和進(jìn)度進(jìn)行了精密的測(cè)量和控制。

港珠澳大橋的沉管隧道，是世界島隧工程歷史上首個(gè)真正意義上的外海深水安裝沉管隧道，具有劃時(shí)代的意義。

三、海底沉管隧道如何保證120年滴水不漏？

混凝土是一種脆性材料，抗壓能力很強(qiáng)，但受到拉力就很容易開裂。在陸地上，絕大多數(shù)的混凝土都是帶裂縫工作的，并不影響結(jié)構(gòu)的性能。

但在海洋工程，尤其是海底隧道中，這樣的裂縫是不可以存在的。一旦產(chǎn)生裂縫，含鹽的海水就會(huì)滲入混凝土內(nèi)部進(jìn)一步腐蝕鋼筋和混凝土，進(jìn)而擴(kuò)大裂縫，最終導(dǎo)致漏水，乃至產(chǎn)生結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題。

因此，沉管隧道使用了一種抗?jié)B性能很強(qiáng)的混凝土，它的微觀結(jié)構(gòu)非常致密，有害離子很難直接滲入。隧道壁內(nèi)部的鋼筋籠也十分密集，配筋率遠(yuǎn)超一般的建筑結(jié)構(gòu)，這些密布的鋼筋起到了極強(qiáng)的約束作用，嚴(yán)格限制了混凝土的宏觀開裂以及微觀裂縫的擴(kuò)展。 

為了避免沉管段之間的縫隙發(fā)生漏水，在沉管的節(jié)段和節(jié)段之間，還設(shè)置有一層厚厚的橡膠墊來(lái)彌合縫隙。在沉管內(nèi)部沿縱向設(shè)置有許多貫通的預(yù)應(yīng)力鋼筋，當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉后，它們就像是一束強(qiáng)力橡皮筋，將沉管緊緊地綁扎在一起，不留一絲縫隙。這樣，沉管內(nèi)部與外部就被嚴(yán)格地隔離開來(lái)。

然而，海洋中的環(huán)境并非一成不變，紛亂錯(cuò)雜的洋流、變化的海底地質(zhì)環(huán)境仍然可能會(huì)對(duì)沉管隧道造成破壞。為了保護(hù)沉管的穩(wěn)定性，海底隧道的大部分都是被掩埋在伶仃洋的淤泥之中的。

在施工中，工程部先將海底深厚而松軟的淤泥清理到了一邊，并在沉管的基床底部鋪設(shè)2-3米厚的塊石，制成一種堅(jiān)固的復(fù)合地基。它可以讓沉管的沉降值縮小到10厘米以內(nèi)，杜絕因海底沉降導(dǎo)致的滲水。

在沉管鋪設(shè)好之后，還要在兩側(cè)及上部回填碎石。之前被清到一邊的淤泥也會(huì)很快隨著洋流重新淤積到隧道上方，對(duì)隧道形成保護(hù)。這樣一來(lái)，海中的風(fēng)浪就完全侵蝕不到隧道了。

四、地處南海，大橋如何抵抗海洋侵蝕？

水下的部分解決了，水上的29公里橋梁還要面對(duì)嚴(yán)酷多變的環(huán)境。

港珠澳大橋地處中國(guó)南海，這里風(fēng)高浪急，每年要刮兩場(chǎng)以上的臺(tái)風(fēng)。還有陽(yáng)光的暴曬、海浪的侵蝕……港珠澳大橋可是要用120年的大工程，如果任由這些小問(wèn)題日積月累，最終會(huì)成為大問(wèn)題。

海洋環(huán)境之所以對(duì)建筑物的傷害巨大，最重要的是因?yàn)槠涓蓾窠惶娴沫h(huán)境。

完全浸沒在海水中的結(jié)構(gòu)如隧道、橋墩基礎(chǔ)受到的腐蝕作用反而不強(qiáng)，而橋梁的主體部分則直接暴露在空氣中的飛沫區(qū)，雖然很少能直接接觸到海水，但大量的海水飛沫裹挾著鹽分沖擊結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)表面一會(huì)兒干一會(huì)兒濕，每顆小飛沫還都攜帶著海水中的有害離子粘在上面。

這些有害離子會(huì)在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生結(jié)晶，讓混凝土劣化、鋼筋銹蝕。折騰不了幾年，大橋的路面就會(huì)變成豆腐渣。

面對(duì)如此惡劣的海洋環(huán)境，工程師們進(jìn)行了數(shù)百組室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，以及室外高溫穩(wěn)定性及低溫疲勞試驗(yàn)，獲得了上萬(wàn)個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)，最終敲定了SM[**]（瀝青瑪蹄脂碎石混合料）+后澆筑式瀝青混凝土組合鋪裝結(jié)構(gòu)體系的鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)方案。

工程還首次提出了GM[**]澆筑式瀝青新技術(shù)，兼具溫度穩(wěn)定性與耐腐蝕能力。為了保障其中重要的集料生產(chǎn)，施工方還專門為港珠澳大橋打造了最先進(jìn)、標(biāo)準(zhǔn)最高的高精尖集料工廠——中山集料廠。

與120年壽命的大橋主體結(jié)構(gòu)不同，路面由于直接暴露在海風(fēng)與烈日下，且要承受車輛碾過(guò)的反復(fù)荷載，需要經(jīng)常更換，為了保證路面的質(zhì)量，它的服役期被嚴(yán)格限制在15年以內(nèi)。

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