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时间:2022-04-05 13:49 点击:50 编辑:邮轮网

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中国人依靠什么完成港珠澳大桥?

港珠澳大桥青州航道桥海面景观
● 经验匮乏
港珠澳大桥是至今为止全球规模最大的跨海工程,其沉管海底隧道规模也位居全球之首。中国工程师们虽然有建设跨江隧道的经验,但截至2010年,仍对海底沉管隧道非常陌生。大桥建设初期,国外保持高度技术封锁;大桥建设中期,许多国外技术经验不适用于实际情况;故港珠澳大桥是一座集多项世界性难题的工程。[103]
● 深海环境
港珠澳大桥主体工程深入外海,同时要面对复杂多变的海洋气候和海底地质条件,存在深水深槽、大径流、强回淤等不利因素。2015年,港珠澳大桥沉管隧道的安置对接经历多次无功而返;其中E15节沉管历经三次浮运两次返航156天完成安装。[104]
● 生态保护
港珠澳大桥穿越中华白海豚自然保护区核心区约9千米、缓冲区约5.5千米,共涉及保护区海域面积约29平方千米。为实现海豚不迁移、零伤亡目标,建设单位对大桥的设计和施工方案进行多次调整,如将桥墩数量由原来的318个减少至224个;尽量避免4至8月份白海豚繁殖高峰期进行大规模疏浚、开挖等容易产生大量悬浮物的作业活动;调整桥位主线与海流流向的夹角,减少疏浚物开挖倾倒量,降低工程对海洋水文动力和生物资源的不利影响等。2018年6月,据广东省海洋与渔业厅发布的《2017年广东省海洋环境状况公报》显示,2017年珠江口中华白海豚国家级自然保护区管理局目击中华白海豚380群次,共2180头次;据2017年最新数据显示,珠江口水域栖息的中华白海豚在数据库新增234头,累计已识别海豚2367头;关于保护白海豚的花费达3.4亿元人民币。[105]

港珠澳大桥江海直达船通航桥“海豚三塔”景观
重点工程
● 外海造岛
港珠澳大桥海底隧道所在区域没有现成的自然岛屿,需要人工造岛。受800万吨海床淤泥的影响,施工团队采用了“钢筒围岛”方案:在陆地上预先制造120个直径22.5米、高度55米、重量达550吨的巨型圆形钢筒,通过船只将其直接固定在海床上,然后在钢筒合围的中间填土造岛。这种施工方法既能避免过渡开挖淤泥,又能避免抛石沉箱在淤泥中滑动。[101]岛上建筑采用表面平整光滑、色泽均匀、棱角分明、无碰损和污染的新型清水混凝土,施工时一次浇注成型,无任何外装饰,有效应对外海高风压、高盐和高湿度不利环境。[65]

港珠澳大桥巨型钢筒围岛施工
● 沉管对接
港珠澳大桥沉管隧道及其技术是整个工程的核心,既减少大桥和人工岛的长度,降低建筑阻水率,从而保持航道畅通,又避免与附近航线产生冲突。

港珠澳大桥沉管隧道水下对接
沉管技术,就是在海床上浅挖出沟槽,然后将预制好的隧道沉放置沟槽,再进行水下对接。[106]沉管隧道安置采用集数字化集成控制、数控拉合、精准声呐测控、遥感压载等为一体的无人对接沉管系统;沉管对接采用多艘大型巨轮、多种技术手段和人工水下作业方式相结合。[107]在水下沉管对接过程期间,设计师们提出”复合地基“方案,即保留碎石垫层设置,并将岛壁下已使用的挤密砂桩方案移至到隧道,形成“复合地基”,避免原基槽基础构造方案可能出现的隧道大面积沉降风险。[108]建设者们在海底铺设了2至3米的块石并夯平,将原本沉管要穿越不同特性的多种地层可能出现的沉降值控制在10厘米内,避免整条隧道发生不均匀沉降而漏水。[65]

港珠澳大桥沉管对接动画演示
港珠澳大桥沉管隧道采用中国自主研制的半刚性结构沉管隧道,具有低水化热低收缩的沉管施工混凝土配合比,提高了混凝土的抗裂性能,从而使沉管混凝土不出现裂缝,并满足隧道120年内不漏水要求。[109]沉管隧道柔性接头主要由端钢壳、GINA止水带、Ω止水带、连接预应力钢索、剪切键等组成。[88]

港珠澳大桥沉管安置现场
沉管隧道安放和对接的精准要求极高,沉降控制范围在10厘米之内,基槽开挖误差范围在0米-0.5米之间。[108]沉管隧道最终接头是一个巨大楔形钢筋混凝土结构,重6000吨,为中国首个钢壳与混凝土浇筑、由外墙、中墙、内墙和隔板等组成的“三明治”梯形结构沉管,入水后会受洋流、浮力等影响而变化姿态;为了保证吊装完成后顺利止水,高低差需控制在15毫米内。[110]最终接头安放目标是29米深的海底、水下隧道E29和E30沉管间最后12米的位置,[110]由世界上最大起重船“振华30”进行吊装;吊装所用的4根吊带,每根长120米,直径40厘米,由14万多根高强纤维丝组成,长度误差控制在5厘米内,全部经过额定荷载检测试验。[111]

港珠澳大桥索塔吊装方法
● 索塔吊装
港珠澳大桥的斜拉桥距离机场很近,受密集航班影响,海上作业建筑限高严格,传统的架设临时塔式起重机吊装方法无法施展。为此,施工团队采用预制索塔牵引吊装的方案,即在陆地上造桥塔,然后通过桥梁底座上的连接轴进行连接,由巨大的钢缆将原水平置放的桥塔牵引旋转90度角垂直于桥面后再固定。[112]
● 隧道开挖
港珠澳大桥拱北隧道是全球最大断面双层公路隧道,隧道顶部距离拱北口岸地表不足5米,隧道洞口上方是广珠城际高速铁路及其珠海站,施工范围极为有限;为避开“星罗棋布”的管线、桩基,降低对口岸建筑及通关的影响,施工如“针尖上跳舞,麦芒上绣花”。拱北隧道采用上下并行的双层隧道方案,隧道开挖断面达336.8平方米;同时采用“大断面曲线管幕顶管施工”、“长距离水平环向冻结”、“分台阶多步开挖”相结合的施工工法,即先将36根直径1.62米、平均长度约257.9米的顶管,从隧道一侧工作井顶入、另一侧工作井穿出,再通过冻结管道和低温盐水,让土层中水结冰形成2米厚的冻土层,以此隔绝地下水。[76]
● 新型材料
为满足港珠澳大桥高标准的抗震抗腐蚀等要求,中国科学家们研制了多种高性能材料,应用于桥隧建设。[113]其中,港珠澳大桥斜拉桥锚具材料采用经热处理与表面改性超高强韧化技术的碳低合金钢,力学性能大提高。[59]
摘自百度百科

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