【特別關(guān)注】 港珠澳大橋?yàn)槭裁粗虚g一段必須修隧道而不能全部架長(zhǎng)橋,? 2018年港珠澳大橋正式通車,這條被譽(yù)為工程界“珠穆朗瑪峰”的世紀(jì)橋梁一經(jīng)竣工便聚焦了全世界的目光,。尤其引人關(guān)注的是大橋全長(zhǎng)55km,,卻有近30km的路段處于海底。 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),,香港,、澳門和珠海三地各有一個(gè)人工口岸,從澳門和珠海方向伸出的橋梁在離岸不久后匯合并繼續(xù)向香港方向延伸,。 與此同時(shí),,從香港伸出的部分則指向大陸,然而在伶仃洋中部,,兩地的橋梁卻沒(méi)有在水面以上合龍,。當(dāng)兩岸的水上橋梁相向延伸到一半時(shí),工程師們?cè)谒蛑虚g建起兩座人工島與之對(duì)接了起來(lái),。然后兩座人工島中間鋪設(shè)海底隧道,,將整座橋梁貫通。 那么港珠澳大橋建設(shè)之初為什么選擇這種橋梁隧道相結(jié)合的方式,,而不是傳統(tǒng)的長(zhǎng)橋形式呢,? 一般來(lái)說(shuō),如長(zhǎng)江大橋那樣整體長(zhǎng)橋的成本肯定比橋隧結(jié)構(gòu)的工程造價(jià)低得多,但港珠澳大橋采用這樣的形式也確實(shí)有自己逼不得已的地方,。 首先,,香港與大陸之間的伶仃洋水域是一條相當(dāng)繁忙的航線,截至目前已經(jīng)達(dá)到10萬(wàn)噸級(jí)的通航水平,,未來(lái)達(dá)到30萬(wàn)噸的通航等級(jí)也并非難事,。如果在水面以上建橋的話,為了不影響輪船通行,,橋面距離水面至少要達(dá)到80m,,這樣一來(lái)橋塔的高度就要超過(guò)200m。 這里且不說(shuō)兩百多米高的人工建筑有多大的施工難度,,單是香港機(jī)場(chǎng)就不允許周圍有這樣的建筑存在,。根據(jù)香港機(jī)場(chǎng)的安全要求,超過(guò)88m的建筑矗立在飛行航線上,,飛機(jī)就不能起飛,更不用說(shuō)是兩百多米的橋塔,。既然水上的路走不通,,那就只好在水下做文章,于是海底隧道的想法便應(yīng)運(yùn)而生,。 除了妨礙飛行之外,,另一個(gè)重要原因就是阻水率。在這項(xiàng)工程上,,阻水率是指大橋橋墩對(duì)水流的阻擋概率,。一旦這個(gè)數(shù)字超過(guò)10%,水流攜帶的泥沙便很容易淤積,,時(shí)間久了就會(huì)阻塞航道,。而伶仃洋海域恰恰屬于典型的弱洋流區(qū)域,海水流速緩慢,,如果建成傳統(tǒng)長(zhǎng)橋,,那么如籬笆樁一樣的橋墩勢(shì)必會(huì)把泥沙阻擋在橋下,久而久之船只的通行就成了大問(wèn)題,。 整體來(lái)看,,建成后的港珠澳大橋美觀實(shí)用、安全可靠,,自成一體的橋隧結(jié)構(gòu)不僅別具風(fēng)格,,而且能夠有效解決海運(yùn)與空運(yùn)的問(wèn)題。如果將來(lái)有機(jī)會(huì)經(jīng)過(guò)這座橋,,真的要忍不住贊嘆一下工程師們的智慧和國(guó)家的雄厚實(shí)力,。 港珠澳大橋是如何建起來(lái)的? 橫跨伶仃洋,連接香港,、珠海,、澳門三地的港珠澳大橋,擁有多項(xiàng)創(chuàng)世界紀(jì)錄的指標(biāo),,被國(guó)外媒體評(píng)為“現(xiàn)代世界七大奇跡之一”,。創(chuàng)下這樣的世界奇跡,是中國(guó)人的驕傲,,那么你想不想知道港珠澳大橋是如何建起來(lái)的呢,? 港珠澳大橋因?yàn)闄M跨伶仃洋的眾多航道,以及受香港國(guó)際機(jī)場(chǎng)空管高度限制等因素的影響,,大橋設(shè)計(jì)方案為橋-島-隧結(jié)構(gòu),。西邊以及靠近香港大嶼山區(qū)域?yàn)榭绾4髽颍诹尕暄蠛降栏浇O(shè)計(jì)為海底隧道,,東西兩個(gè)人工島將跨海大橋和海底隧道連接起來(lái),。下面我們將分橋、島,、隧的修建分別加以說(shuō)明,。 一,橋的建造 跨海大橋的修建,,實(shí)際上和別的跨海大橋所用的技術(shù)相差不大,,并沒(méi)有太多特別的地方。無(wú)非就是海底打樁,,建橋墩,,搭建橋梁等等……要說(shuō)不同,最主要的區(qū)別在于,,港珠澳大橋施工地點(diǎn)是外海,,風(fēng)高浪大,所面臨的施工難度要比內(nèi)海的跨海大橋要高得多,。港珠澳大橋工程最大的難度在于人工島和海底隧道的建設(shè),,我們重點(diǎn)說(shuō)一下這兩個(gè)方面。 二,,人工島的建造 人工島的建造的難點(diǎn)在于時(shí)間上的限制,,要說(shuō)在海里造島傳統(tǒng)的土石方填海的方式,或者吹沙填海的方式,,當(dāng)時(shí)這兩種方式一是造價(jià)高,,二是時(shí)間周期長(zhǎng)。如果時(shí)間允許的話用傳統(tǒng)方式慢慢造島也未嘗不可,,當(dāng)時(shí)港珠澳大橋是個(gè)系統(tǒng)工程,,每個(gè)子工程都有嚴(yán)格的時(shí)間要求。可以想象一下如果橋都建好了,,島還沒(méi)造好,所有的工程人員,、工程設(shè)備都等著島,,對(duì)人力、物力,、財(cái)力是多大的浪費(fèi),。 因此,人工島工程必須要有快速成島的方案,,也就是后來(lái)采用的巨型鋼圓筒快速成島法,。兩個(gè)人工島外圍用120個(gè)巨型的鋼圓筒圍住,然后再往里面吹沙,,這樣不論從穩(wěn)定性還是效率上都有很大的優(yōu)勢(shì),。 造島所用的鋼圓筒,直徑22m,,高約40.5m~46.5m,,有十幾層樓那么高。每個(gè)巨型圓筒的重達(dá)500噸左右,,相當(dāng)于一架空客A380的重量。這些大型鋼圓筒的生產(chǎn)車間,,是在距離港珠澳大橋施工現(xiàn)場(chǎng)約1600多km的上海長(zhǎng)興島,,然后用大型駁船經(jīng)過(guò)幾天幾夜的海上長(zhǎng)途跋涉運(yùn)往施工現(xiàn)場(chǎng)。 然后就是將這些巨無(wú)霸鋼筒按照要求,,一個(gè)一個(gè)地穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)夭迦牒V心嗝嬉韵?1m深,,這個(gè)過(guò)程是通過(guò)八錘聯(lián)動(dòng)的振沉系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。外圍的鋼筒放置工作完成以后,,就是用吹沙船開始往里面吹沙了,,最后成島。 說(shuō)起來(lái)好像挺簡(jiǎn)單,,實(shí)際上,,每個(gè)鋼筒的下沉都是很費(fèi)功夫的,因?yàn)橛袊?yán)格的技術(shù)參數(shù)要求,,如兩個(gè)鋼筒之間的間距等等,。當(dāng)然,并非放置完鋼圓筒就完事了,,還有更多的工作需要做,,如在島隧結(jié)合部提前預(yù)埋沉管;島內(nèi)陸基的夯實(shí)、整平,、以及鋼筋混泥土修建島內(nèi)內(nèi)部設(shè)施等等,。 在人工島建造的過(guò)程中,作為另外一個(gè)最重要的環(huán)節(jié),,海底隧道的建設(shè)也在同步進(jìn)行,。 三,海底隧道的建造 (一)隧道基槽的挖掘 蓋房子要打地基,,海底隧道的建設(shè)要求更高,,因此對(duì)海底地基的處理是首先要做的。用挖泥船清淤,,整理好基槽,,以備后續(xù)沉管的沉放安裝。 基于大橋安全性考慮,,海底基槽的施工要求高,。海中情況也比較復(fù)雜,從上往下分為海水,、淤泥,、粘土以及粉質(zhì)粘土、砂,。 第一步:用耙吸船粗挖淤泥,。像萬(wàn)頃沙號(hào)、廣州號(hào),、赤灣號(hào)這樣的耙吸挖泥船,,自帶動(dòng)力可以邊航行邊吸泥,靈活高效,。 第二步:挖土質(zhì)較密,、抗壓性較強(qiáng)的粘土以及粉質(zhì)粘土層,需要用到像粵航灃038號(hào),、華銓號(hào)挖泥船這樣的抓斗式挖泥船進(jìn)行粗挖,。只挖個(gè)大概深度就可以了,不要求特別精確,。 第三步:用改裝過(guò)的抓斗式挖泥船進(jìn)行精挖,,如“金雄”號(hào)。改裝過(guò)的金雄號(hào)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質(zhì)粘土層,,同時(shí)還要完成整平的任務(wù)。 第四步:海水不斷流動(dòng)會(huì)將一些淤泥重新帶入挖好的基槽中,。安放沉管前,,還要對(duì)這些回淤再進(jìn)行處理,,這個(gè)任務(wù)就由清淤效率很高的絞吸式挖泥船(如改裝后的捷龍?zhí)枺﹣?lái)完成。絞吸式挖泥船,,通過(guò)吸泥管借助泵力來(lái)完成吸泥,、運(yùn)泥、卸泥整個(gè)過(guò)程,,連續(xù)高效,。 (二)沉管制造 在海底基槽施工的同時(shí),沉管的制造也是同步進(jìn)行的,。沉管的體積和重量都非常大,,每節(jié)長(zhǎng)沉管長(zhǎng)180m、寬38m,、高11.5m,,重達(dá)8萬(wàn)T,堪比航母,,不論是生產(chǎn),、運(yùn)輸還是安裝都將是耗時(shí)耗力非常困難的。 因此,,沉管的預(yù)制工廠不能離施工現(xiàn)場(chǎng)太遠(yuǎn),,最終沉管工廠廠址選在施工現(xiàn)場(chǎng)以南約13km的桂山島上,東邊就是大嶼海峽的深水航道,,便于沉管的運(yùn)輸,。工廠分辦公區(qū)、生活區(qū),、碼頭,、預(yù)制區(qū)、混凝土生產(chǎn)區(qū),、淺塢區(qū),、深塢區(qū),。每個(gè)月能生產(chǎn)一節(jié)沉管,。 沉管的生產(chǎn),最先做的就是在工廠車間對(duì)沉管的底部,、側(cè)板和中隔結(jié)構(gòu)以及頂部進(jìn)行鋼筋捆扎,,搭建沉管的框架結(jié)構(gòu)。然后進(jìn)行模板的安裝和混凝土的澆筑,。這些工作完成之后,,沉管預(yù)制基本成形,然后將沉管從車間用特制的千斤頂推到外面的淺塢區(qū),,工人進(jìn)行封門,、止水帶等部件的安裝,,防水、防腐等后續(xù)處理,。沉管基本上建造完畢,,就等著運(yùn)往施工現(xiàn)場(chǎng)。 (三)沉管運(yùn)輸和安裝 巨型沉管是如何運(yùn)到前方施工現(xiàn)場(chǎng)的呢,?在淺塢區(qū)對(duì)沉管的作業(yè)完成以后,,會(huì)封閉兩個(gè)塢門,然后對(duì)塢區(qū)進(jìn)行灌水,。因?yàn)槌凉軆?nèi)部是空的,,兩端有封門封閉,在水的浮力作用之下,,會(huì)浮在水中,,然后用設(shè)備將其橫移到深塢區(qū)進(jìn)行舾裝,相關(guān)設(shè)備和裝置會(huì)被裝至沉管,,等待出塢,。 打開塢門,在水的浮力和拖船牽引下,,沉管浮出深塢區(qū),,進(jìn)入大海,然后在8艘大馬力拖船的拖拽下,,駛向海底隧道施工現(xiàn)場(chǎng),。 達(dá)到施工現(xiàn)場(chǎng)以后,沉管下沉至準(zhǔn)備好的海底基槽中,,按相關(guān)參數(shù)要求進(jìn)行定位,,然后和前面已經(jīng)安放好的管節(jié)進(jìn)行對(duì)接。對(duì)接完畢后,,在管節(jié)接頭部位排水并澆筑混泥土,,最后就是在沉管兩側(cè)和頂部進(jìn)行砂石方回填和防護(hù)。 最難的主體工程到此基本差不多了,,剩下的就是隧道內(nèi)部以及人工島內(nèi)部的配套工程,,相對(duì)來(lái)說(shuō)難度沒(méi)有那么大了,就是細(xì)節(jié)部分比較花時(shí)間精雕細(xì)琢了,。 港珠澳大橋工程歷時(shí)八年多,,凝聚了無(wú)數(shù)專家和工程技術(shù)人員的心血和汗水,充分體現(xiàn)了祖國(guó)的強(qiáng)盛,,值得我們驕傲和自豪,。 '’'’ |
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