科技托起桥梁界“珠峰”：港珠澳大桥技术攻关300多项

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港珠澳大桥青州水道桥采用“中国结”元素，造型优美。经济日报-中国经济网记者严慧敏照片

港珠澳大桥管理局总工程师苏全科介绍了港珠澳大桥的规划。经济日报-中国经济网记者严慧敏照片

长达55公里的港珠澳大桥，在桥梁领域被称为“珠穆朗玛峰”，是世界上最具挑战性的超级工程之一，也是世界上最长的跨海大桥。港珠澳大桥是连接香港、珠海和澳门的超大型跨海通道，集桥梁、岛屿和隧道于一体。它的形状像一条龙，横跨大海。通车后，从三个地方出发的路程将从三个小时缩短到半个小时。

自2003年以来，200多个科研单位和数千名科技工作者为该项目开展了300多个科研项目，总投资近5亿元，有40多种施工方法，100多项发明专利和500多篇论文。“国家重点科研力量的支持，为港珠澳大桥的顺利建成提供了有力支持。”港珠澳大桥管理局总工程师苏全科表示，与国际上已建成的跨海大桥和隧道交通集群项目相比，港珠澳大桥的规模和建设难度最大。

自2009年12月开工以来，港珠澳大桥主体工程已经完工，将于年底前通车。在最后的冲刺中，《经济日报》记者实地探索了这个超级项目背后的高科技密码。

跨海框架钢梁

作为世界上用钢量最大的桥梁，仅港珠澳大桥主梁的钢板消耗量就高达42万吨。建筑工人将所有的钢材加工成钢构件，然后将它们运到现场进行组装

港珠澳大桥主体工程包括22.9公里的跨海大桥和6.7公里的沉管隧道。当记者从珠海洪湾登上公交车，驶上大桥时，他感受到了双向六车道的顺畅。这座桥上有三座斜拉桥，分别是“风帆”、“海豚”和“中国结”，寓意深刻。

作为世界上用钢量最大的桥梁，仅该桥主梁的钢板消耗量就高达42万吨。"这相当于10个鸟巢或60座埃菲尔铁塔的重量."苏全科说，建筑工人把42万吨钢全部变成钢构件，然后一个接一个地运到工地组装，就像儿童积木一样。

建筑砌块在桥梁建设中体现了“四个现代化”的理念:通过“大规模、工厂化、标准化、组装化”的建设，将粗加工的土木工程转化为精密制造和精密安装，以满足工程质量、工期和安全的需要。

要构建模块，您必须首先构建模块。港珠澳大桥的许多巨型构件都是用我国设计和生产的大型设备建造的。为建造这座桥而建的巨大厂房就位于桥的附近。重达数千吨甚至数万吨的部件，包括桥墩、桥塔、海底沉管等。，是由厂房内的大型自动化设备装配线生产，然后由巨大的船只运送到现场，然后由大型起重或下沉设备安装。

港珠澳大桥管理局副局长俞烈对记者表示，天地之间的“积木式”技术难度很大，涉及主体结构、人工岛建设、大型工业制造、水下结构止水技术、海上装配式埋地承台施工等多个方面。为此，国家科技支撑计划从2010年开始启动“港珠澳大桥跨海集群建设关键技术研究与示范”项目，该项目涉及桥梁建设的各种难点，发挥了科技支撑作用。

港珠澳大桥也是中国第一座机器人焊接的钢桥(300024，诊断单元)。港珠澳大桥管理局副总工程师柴瑞表示，钢桥焊接时，钢材受热收缩不均匀，冷却收缩不均匀，会产生很大的自应力。“所以我们使用多头焊接机器人来实现均匀焊接。多头焊机同时焊接，避免了冷热不均，消除了焊接过程中产生的内应力。”

在“积木式”桥梁的建造过程中，出现了一个奇妙的场景，一座高106米、重3000多吨的钢塔被安装在海上“空”号上，然后高精度地旋转90度，这在国内外桥梁建造史上是前所未有的壮举。“如果国家的整体科研和装备实力没有提高到目前的水平，这样的整体设计是无法完成的。”苏全科说道。

与长隧道相连的沉管

水下近50米的深埋沉管隧道建设被视为世界“技术禁区”。在这方面，建设者进行了15个类别和136个专题研究，突破了许多世界性的问题

穿过主要跨海大桥后，汽车到达西人工岛。在岛上，汽车从地面进入地下，穿过6.7公里长的海底隧道，然后从东人工岛钻出地面，然后可以在香港段的大桥上行驶。

该段岛屿隧道工程是港珠澳大桥的关键。由于这里航运繁忙，桥梁必须建得很高，以满足30万吨级巨轮的交通需求，桥梁必须建得很短，以满足附近机场的着陆高度限制需求。因此，它必须沉入海底，而修建一条深沉隧道已成为该段工程的最佳选择。

在港珠澳大桥岛隧工程建设之前，海底沉管隧道的关键技术一直掌握在少数发达国家手中，技术引进或合作成本极高，有些技术对中国实行封锁。

水下近50米的深埋沉管隧道被视为世界“技术禁区”。沉管隧道施工技术研究已成为科学研究的重中之重。隧道关键技术问题负责人许介绍，自2010年底岛式隧道项目立项以来，共开展了15个类别、136个专题研究，在外海快速造岛、沉管隧道设计与施工、工厂法沉管预制、外海浮装沉管、深水沉管隧道最终接头、专用设备开发等方面取得重大突破。

中国率先在公海使用大直径深钢筒快速造岛技术。海底隧道的入口和出口是东西两个人工岛，每个人工岛相当于三个足球场。按照传统的围堤筑岛技术，筑岛需要3年时间，这将严重影响海洋环境。根据新的技术方案，120个直径22米的巨型钢筒一次插入海底，中间一次填满形成一个岛。中国人创造了在221天内建造两座岛屿的世界工程记录。

港珠澳大桥岛式隧道工程也是世界上第一个深埋沉管。我们的技术人员创造性地提出了“半刚性”沉管的新结构。与国外专家提出的“深埋浅施工”方案相比，节省工期和投资约10亿元，确保沉管接头不渗漏。

水中沉管隧道由33个钢筋混凝土沉管接头和一个钢壳混凝土最终接头组成。单个浸入式管接头的标准零件重量为76，000吨。这些沉管对接并放置在海底环境中，这相当于航天器交会对接。

“深埋属于沉管法的限制范围，没有标准可参照。”许表示，为了在公海上建造世界上最长的深埋沉管隧道，建设方部署了国内第一艘采用深水无人下沉系统的安装船，通过信息和遥控技术实现了管道对接姿态调整、轴线控制和精确对接。

通过科学研究，中国掌握了一整套具有自主知识产权的海上沉管安装技术，创造了每年安装10根沉管的“中国速度”，远远领先于国际先进水平。

120年计划

港珠澳大桥的设计寿命长达120年，集中展示了中国桥梁在设计、施工、材料研发、工程装备等方面的成就

这个超级项目的生命是什么？"港珠澳大桥可以活到120岁."苏全科说:“它还能抵御16级台风和8级地震。”

“我们120年来第一次这样做。南海含盐量高，腐蚀严重。一开始，每个人都在心里打鼓。这能做到吗？”港珠澳大桥耐久性工程负责人王圣年表示，我国耐久性技术发展迅速，新材料、新工艺的成果为工程的顺利进行奠定了基础。

港珠澳大桥的耐久性设计是基于30多年来在南海的腐蚀暴露试验积累的数据，并对各项指标进行了定量分析和设计，得到了国际同行的好评。

不仅设计寿命高，港珠澳大桥的建设也体现了科技引领工程建设的理念。

例如，防灾减灾的设计和应用。建设者们在福建省漳州市专门建造了一个150米长的全尺寸沉管隧道实验平台，用了三年时间对公交车、中巴和轿车进行了燃烧实验。首次在世界范围内获得了火灾时隧道内温度、烟气速度和浓度的第一手数据，形成了一套完整的港珠澳大桥沉管隧道防灾减灾关键技术。

根据实验测试，隧道消防设施能够保证沉管结构在1200℃高温下2小时内不被损坏。苏全科说，这座人工岛有一个海上救援平台。如果隧道里发生事故，救援队可以在3分钟内到达；桥面上发生了事故，它将在5分钟到7分钟内到达。

俞烈说，港珠澳大桥工程集中展示了中国桥梁几十年来在设计、施工、材料研发、工程装备等方面取得的成就，它的建设也带动了中国交通运输业的升级和技术进步。(经济日报-中国经济网记者严慧敏)