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港珠澳大桥:一桥飞架三地,碧海变成通途

来源:大学生网报 西南科技大学 作者:谢蓓

    “这是一座圆梦桥、同心桥、自信桥、复兴桥”,10月23日,被誉为“超级工程”的港珠澳大桥开通仪式在广东珠海举行,习近平总书记出席该仪式并宣布大桥正式开通。港珠澳大桥跨越伶仃洋,东接香港,西接广东珠海和澳门,总长约55公里,是粤港澳三地首次合作共建的超大型跨海交通工具。

港珠澳大桥中的中国“智”造

  这座历时14年工时的跨海大桥集桥、岛、隧于一体,凝聚了科学家和工程师的智慧结晶,创造出了400多项新专利和7项世界之最:世界上最长的跨海大桥,世界综合难度最大的跨海大桥,世界最长、最深的海底公路沉管隧道,世界最大难度的深水无人对接公路沉管隧道,世界最大尺度的高阻尼橡胶隔震支座,世界首创的海底隧道“半刚性”沉管结构,世界首创的深插式钢圆筒快速成岛技术。

  港珠澳大桥经过高达17级的台风“山竹”的“洗礼”后仍然屹立不倒,香港路政署副署长徐永华解释道:“大桥之所以如此坚韧,主要是它的设计采取相当高的标准,其中桥梁钢的使用保证了大桥的坚韧性,具备较高的安全系数,”。大桥所使用的高强度桥梁钢,主要采用东北大学研发的新一代控轧空冷工艺。东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室自主研发的新一代控轧控冷工艺的桥梁钢板,在使用过程中性能稳定性良好,有优异的强韧性和焊接性能,钢板尺寸精度高,表面质量优良,各项指标均完全能够满足超大跨度桥梁结构施工的使用要求,有力支持并大大提高了我国桥梁制造业的国际竞争力。该项目获发明专利87项、发表SCI/EI论文149篇、专著9部、国际会议报告47次,获得国内外同行的高度评价。

  负责此项工艺的团队为有效满足桥钢梁高强度和高韧性的需求,研发了新一代控轧控冷工艺——以超快速冷却技术为核心,使钢材组织细化35%以上。通过优化的“成分设计+控制轧制+轨后超快冷却”这套组合拳,满足了桥梁的抗震与抗应变设计。依托超快冷装备,采用在线热处理,提高焊接性能和韧性,这样的技术大大促进了高性能桥钢梁标准的升级换代。

  港珠澳大桥更是制定了能保存120年的设计标准。为达到这样的标准,此次修建运用了由中国科学院金属研究所自主研发的“SEBF/SLF高性能涂层加牺牲阳极”(通过电化学的方法将需要保护的技术结构极化,使之电位向负向移动,达到免腐蚀电位,使金属结构处于被保护的状态)联合防护技术。中科院金属研究所科技人员针对该腐蚀环境和结构特点,选取了极端边界参数推算保护效果,这样就有效地解决了复杂环境中阴极保护设计问题,增大了抗腐蚀能力,从而提高了大桥的保存时日。

  在港珠澳大桥建设中,岛隧工程可谓是建设难度最大的部分。全长6.7公里的海底沉管隧道由33个巨型沉管组成,每节管道长180米,仅单节沉管就重达8万吨。该岛隧工程是我国首条外海沉管隧道,也是世界唯一的深埋隧道。原本在港珠澳大桥沉管隧道东、西两端各规划有一座人工岛,但是面对珠江口海底软基厚的特点,如果用传统抛石围堰的工法,不仅对海洋环境污染大,而且会导致工期延长。面对困局,经过反复论证、实验,大桥建设者决定采用深插式钢圆筒围护快速成岛工艺,因此,世界范围内都属首创的新技术——“深插式钢圆筒快速成岛”被正式提出。

  通过该技术,120个巨型钢筒被直接固定在海床上插入海底,然后在中间填土形成人工岛。每个圆钢筒的直径22.5米,几乎和篮球场一样。其高度55米,相当于18层楼的高度。两个10万平方米的人工岛在215天内即完成岛体成岛,创造了“当年开工,当年成岛”的工程奇迹,人工岛快速成岛工艺,比传统抛石围堰功法施工效率提高近5倍,走在了世界前列。

打破丑闻,建设经济大桥

  近几年,中国的经济迅猛地发展起来,尤其是东南沿海的交通设施建设突飞猛进,构成了纵横交错、连通全国的交通网络系统。据《人民日报》报道:该交通网络系统具体到珠三角都已被纳入中国国家高速公路网体系,作为全国五大高速公路环线系统之一的G94珠三角环线高速公路(自深圳至珠海市香洲区的各分段)已在近10年内通车或接近通车,一旦“成环”,将极大促进珠三角地区人流、物流的互联互通,为当地本已高度融合的经济、社会、文化发展提速。目前,这个“环”尚未闭合,所欠缺的,正是珠海-澳门-香港-深圳段。

  港珠澳大桥一旦贯通,就可令G94“成环”、G4“成线”,更可令这两条交通主动脉纵横构成一个“中”字,将珠三角更紧密地连为一体,并更有机地融入全国、乃至整个东亚的快速交通网络体系中。

  但是港珠澳大桥在通车之前不仅仅面临了巨大的技术问题,还遭到了社会的各种质疑,其中“造假案”就让很多人都相信这个工程无法完成。原本在今年5月港珠澳大桥预计通车,但是由于在这期间属国家级的港珠澳大桥香港段爆出施工以来最大丑闻(贪污造假)而被推迟。全为负责替大桥进行水泥压力测试的承载商高层人员及职员,他们涉嫌集体并连环造假,最少涉及四宗罪。包括将测试器材的显示时间推前,以“符合”规定;以强力水泥砖等代替水泥样本,伪造测试结果;有高级技术员涉贪污,将虚假测试报告呈交香港土木工程拓展署;而承办商进行内部调查时,高层人员又涉嫌误导和诈骗当局,廉政公署大举拘捕21人。据香港《东方日报》网站5月24日报道:“有关违规情况始于2015年,换言之,涉事水泥已可能大规模用于港珠澳大桥,令结构出现潜在危险,令人担忧港珠澳大桥沦为“豆腐渣”工程,香港特区政府对此表示高度关注。”

  香港特别政府聘请的工程顾问驻工地工程人员在数天内完成香港口岸、香港接线以及屯门至赤鱲角连接路工程三项工程项目初步的结构检查,结果确认全部结构良好,没有发现任何异常的迹象,看不到任何裂纹。在9月份的时候,大桥的专业机构完成了所有复检工作,并于9月8日向路政署提交专业评估报告,所有测试结果和分析均显示混凝土强度符合要求。在今年10月底前,香港政府采取补救措施,完成与大桥香港段相关工程有关的所有测试,包括“打混凝土枪”及抽样取芯测试。

  虽然港珠澳大桥在修建过程中遭遇了很多的质疑,但是交通部原部长黄镇东却对建设港珠澳大桥建设发表了自己的观点,他在接受《环球时报》记者采访时称:“公路是覆盖社会面最大的一种运输方式,这座桥为大湾区的建设提供了一个最便捷的、覆盖社会面最大的交通基础设施,整个广东及周边地区的东西便捷通道得以形成了。”如今珠三角已有了实现“一日生活圈”、“一日物流圈”的必要甚至刚需。

争议重重,港珠澳大桥的“不完美”

  如今港珠澳大桥上车来车往,但是回首过往,在大桥过程中也存在很多争议。从桥梁施工建设来看,港珠澳大桥工程有几个难点。第一个就是是安全问题,因为大桥经过珠江口几个主航道,还有许多非正式航道,每天有4000艘船舶通过,因此,需要确保工程建设和航运建设不会产生大的冲突。第二个是环保问题,大桥经过中华白鳍豚生态保护区,工程建设肯定会对白鳍豚产生影响,需要想法设法减小这种影响。三是水文环境,长期以来,珠江口形成了稳定的两河三滩水文环境,这是珠三角发展的根本基础之一,大桥建设不能改变这种稳定水文环境。面对这些难点,港珠澳大桥管理局在交通基础设施建设中首次借鉴、引进石油化工行业HSE 管理体系(职业健康、安全与环境管理体系),通过“建立制度、健全机构、培训教育、预控防范、检查考核、应急处置”等具体管理方式的有效实施,取得了较好的HSE 管理绩效,基本实现“零伤害、零污染、零事故”HSE 管理目标。

  但是大桥大桥初步设计总负责人、国家勘察设计大师、中交公规院副总经理孟凡超说:“港珠澳大桥地处台风、航运、海事安全、环保、景观、航空管制等诸多因素约束的伶仃洋区域,建设条件复杂,设计寿命120年,技术标准高,涵盖了交通行业内路、桥、隧、岛等各项工程,技术覆盖面广,建成后将成为世界上长度最长的沉管隧道、最长的跨海工程。深埋长距离海底隧道、软弱地基上的离岸人工岛建设在世界范围内都极具技术挑战。”目前国内已相继建成杭州湾大桥、上海长江越江隧桥等重大项目,在积累的工程经验基础上,我国已具有自主建设港珠澳大桥的能力。大桥的建设将提升我国工程建设水平,促进相关产业科技进步。

  据《香港日报》报道:在修建港珠澳大桥的过程中,有9个人死亡其中有5个人落海溺亡,在短短5年内就发生了4次大的事故,并且国家花费八年的时间,用千亿的金钱来建造港珠澳大桥,让大众觉得这是“一次浪费”。对此,港珠澳大桥建筑师林鸣表示道:“港珠澳大桥作为一个百年工程,这是不局限于眼前利益,而是以更长的时间段来布局。”

  港珠澳大桥的顺利通车后,在欢庆的同时,也出现了一些观点:一是有人认为港珠澳大桥建晚了二十年,如今珠三角西部的货物要通过大桥经香港“出海”的已不多。二是港珠澳大桥没有实施“双Y”(加上深圳)方案,未能提高大桥的使用率,降低了大桥的经济、社会效益。三是由于制度的阻隔,协调工作不易,港珠澳大桥开通或难有效推动香港、珠海和澳门三地的深度合作,加之三地的制度、法律和文化有差别,以及各自城市的利益问题,三地协调机制或难以顺利、有效的建立,各城市之间的人才、资金流、物流、信息流等生产要素的跨市流动和对接也可能难以通畅。

  11月7日,《人民日报》报道:港珠澳大桥周末客流屡创新高,这不仅标志着“中国智造”的成功,更彰显了中国的魅力。

  

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