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港珠澳大橋全線貫通 曾遇超級計算機也算不清的難題


【觀察者網綜合】經過5年艱難攻堅,昨天(4月10日)港珠澳大橋拱北隧道全隧貫通,這意味著,中國的橋樑建設者再度攻克了一個世界性難題。根據施工進度,大橋將在今年年底具備通車條件。建設過程中,甚至遇到過連超級計算機都無法解決的難題,但都被中國建設團隊一一拿下,創造多個世界記錄。



港珠澳大橋全線貫通 曾遇超級計算機也算不清的難題



港珠澳大橋


據央視新聞4月10日報道,當天上午,港珠澳大橋珠海連接線最後一項控制性工程,拱北隧道全隧貫通,這也標誌著港珠澳大橋珠海連接線主體工程實現全線貫通。

港珠澳大橋向西經過珠澳口岸人工島後,由拱北灣大橋及人工島銜接,然後鑽入地下,穿過拱北口岸,再接前山河特大橋,穿越將軍山,沿南琴路兩側西行至洪灣,接入國家高速公路網。


這一段被稱為港珠澳大橋的珠海連接線,全長13.4公里,採用雙向六車道高速公路標準。



港珠澳大橋全線貫通 曾遇超級計算機也算不清的難題



南粵交通董事長職雨風宣布:港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道全線貫通



港珠澳大橋全線貫通 曾遇超級計算機也算不清的難題



根據施工進度,隧道貫通後將在今年年底前具備通車條件。根據施工進度,隧道貫通後將在今年年底前具備通車條件。




港珠澳大橋全線貫通 曾遇超級計算機也算不清的難題



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在一片沙土淤泥之中挖一個隧道


據悉,拱北隧道全長2741米,由海域人工島明挖段、口岸暗挖段以及陸域明挖段三種不同結構的隧道連接而成。最終的貫通點位於口岸暗挖段,地處類似泥潭一樣的高富水地質結構區,同時,下穿日均人流量超30萬人次的我國最大出入境口岸拱北口岸,讓其成為當今世界上最複雜的公路隧道工程之一。



港珠澳大橋全線貫通 曾遇超級計算機也算不清的難題



在這段世界級難度的隧道建設過程中,最難的是暗挖段,雖然長度僅為255米,兩三分鐘就可以走完全程,但卻創造了多項新的記錄。


拱北隧道地質結構屬於珠三角地區典型的海陸交互沉積地層,簡單地說就是要在一片沙土淤泥之中暗挖一個隧道。為了解決這一難題,工程人員通過冷凍技術來人造凍土層實現基礎施工。為了達到施工基礎條件,工程人員利用36根直徑1.62米,長255米,具有冷凍功能的特殊鋼管先行搭建出隧道結構,將富水地質土層人工變為具備施工條件的凍土層。


記者發現,每根冷卻管都在循環輸送零下24度的低溫鹽水,把土體的熱量帶走,這樣就在隧道外側一周形成堅硬的凍土。無論外部溫度如何,管內都保持零下17、8攝氏度,最低接近零下20攝氏度。否則,外部溫度過高就會擊穿這一層凍土,導致表面失水,引發沉降。


港珠澳大橋全線貫通 曾遇超級計算機也算不清的難題




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從開挖的土方量來說,暗挖段隧道雖然長度僅為255米,但19米寬,21米高,開挖輪廓面積達336.8平方米的體量,接近一個籃球場的大小。這讓其成為當今世界上首座採用管幕凍結法施工的世界最大斷面公路隧道。


為了解決該問題,工程人員將隧道整體分解成上下五層,共十四個小洞,在交叉向前挖掘推進的同時,用鋼筋混凝土依次支撐每一個小洞,最大限度地增加了隧道結構的穩定。



港珠澳大橋全線貫通 曾遇超級計算機也算不清的難題



總工程師:出現滲水沉降,當時感覺天都要塌下來了


自2009年開工建設以來,港珠澳大橋的曾經數次遭遇到世界級難題,但是都一一克服了。

其中拱北隧道段在2013年4月開挖過程中,受海水潮汐的影響,隧道內壓力過大,出現了險情。


當時隧道內部出現了滲水,2個小時內拱北口岸內的建築物就下降了20多公分。中鐵十八局集團港珠澳大橋拱北隧道項目總工程師馬勝利說:「當時感覺天都要塌下來了。」



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港珠澳大橋全線貫通 曾遇超級計算機也算不清的難題



一天一夜的搶險,透水堵住了。在拱北隧道暗挖段的施工初期,像這樣的透水一共發生過三四次


但是最後滲水有驚無險的解決了,經過1天1夜的搶險,施工方就把漏水給堵住了,沒有影響口拱北岸裡邊的建築物的地面沉降和建築的安全。


用上了超級計算機,施工比宇宙飛船對接還難


另據《新快報》報道,在2015年建設大橋另外一段海底沉管隧道的時候,廣東省發改委主任李春洪認為,港珠澳大橋是一個世紀工程,其海底沉管的沉放,甚至比「嫦娥」和「天宮」對接的難度還要大。

李春洪說,總共33節沉管在放置第15節的時候出現了完全不一樣的狀況。原因分析了3個月,各種模擬、衛星掃描,還有氣象潮汐分析,甚至使用了超級計算機,最後還沒有確定究竟是哪些原因綜合作用,實在是太難了!



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建設中的沉管


但是,最終施工方排除了萬難,最終成功建設了長達5600米,而且「滴水不漏」的沉管隧道。



港珠澳大橋全線貫通 曾遇超級計算機也算不清的難題



世界首例滴水不漏的隧道,工程量相當於33艘航母


在今年3月8日,《南方日報》報道了港珠澳大橋海底隧道最後一節沉管成功安放,意味著這個「世紀工程」打贏沉管安裝的「收官之戰」。


該隧道的最大特點是100%水密,這是世界上首例100%水密的隧道,在水下40米的高壓之下,中國人創造了世界紀錄。相比之下,國際上的類似工程漏水率平均為10%左右。


在建設過程中,團隊創造一種新的複合地基,使沉管的沉降值大大縮小,平均沉降值控制在10公分以內,而國外的同等數據是20公分左右。


隨後,由於管道是世界上唯一的深埋在海床內部的隧道,其結構有也成了大問題。但是設計團隊經過了200多個備受煎熬的日子,終於用「半剛性」結構確保了隧道的牢固程度。


最後,建設團隊反覆摸索,試驗出了合理的混凝土配方,並且經過了156道工序制出了合格的33節海底隧道沉管。6年時間,中國交建建設團隊建設了「33艘航母」,並且創造了百萬方混凝土無裂縫、在40多米水壓下「滴水不漏」的奇蹟,書寫了新的歷史。

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