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港珠澳大橋是如何建起來的?

橫跨伶仃洋,連接香港、珠海、澳門三地的港珠澳大橋,擁有多項創世界紀錄的指標,被國外媒體評為「現代世界七大奇蹟之一」。創下這樣的世界奇蹟,是中國人的驕傲,那麼你想不想知道港珠澳大橋是如何建起來的呢?

港珠澳大橋因為橫跨伶仃洋的眾多航道,以及受香港國際機場空管高度限制等因素的影響,大橋設計方案為橋-島-隧結構。西邊以及靠近香港大嶼山區域為跨海大橋,在伶仃洋航道附近設計為海底隧道,東西兩個人工島將跨海大橋和海底隧道連接起來。下面我們將分橋、島、隧的修建分別加以說明。

一、橋的建造

跨海大橋的修建,實際上和別的跨海大橋所用的技術相差不大,並沒有太多特別的地方。無非就是海底打樁,建橋墩,搭建橋樑等等……要說不同,最主要的區別在於,港珠澳大橋施工地點是外海,風高浪大,所面臨的施工難度要比內海的跨海大橋要高得多。港珠澳大橋工程最大的難度在於人工島和海底隧道的建設,我們重點說一下這兩個方面。

二、人工島的建造

人工島的建造的難點在於時間上的限制,要說在海里造島傳統的土石方填海的方式,或者吹沙填海的方式,當時這兩種方式一是造價高,二是時間周期長。如果時間允許的話用傳統方式慢慢造島也未嘗不可,當時港珠澳大橋是個系統工程,每個子工程都有嚴格的時間要求。可以想像一下如果橋都建好了,島還沒造好,所有的工程人員、工程設備都等著島,對人力、物力、財力是多大的浪費。

因此,人工島工程必須要有快速成島的方案,也就是後來採用的巨型鋼圓筒快速成島法。兩個人工島外圍用120個巨型的鋼圓筒圍住,然後再往裡面吹沙,這樣不論從穩定性還是效率上都有很大的優勢。

造島所用的鋼圓筒,直徑22米,高約40.5米~46.5米,有十幾層樓那麼高。每個巨型圓筒的重達500噸左右,相當於一架空客A380的重量。這些大型鋼圓筒的生產車間,是在距離港珠澳大橋施工現場約1600多公里的上海長興島,然後用大型駁船經過幾天幾夜的海上長途跋涉運往施工現場。

然後就是將這些巨無霸鋼筒按照要求,一個一個地穩穩噹噹地插入海中泥面以下21米深,這個過程是通過八錘聯動的振沉系統來實現的。外圍的鋼筒放置工作完成以後,就是用吹沙船開始往裡面吹沙了,最後成島。

說起來好像挺簡單,實際上,每個鋼筒的下沉都是很費功夫的,因為有嚴格的技術參數要求,如兩個鋼筒之間的間距等等。當然,並非放置完鋼圓筒就完事了,還有更多的工作需要做,如在島隧結合部提前預埋沉管;島內地基的夯實、整平、以及鋼筋混泥土修建島內內部設施等等。

在人工島建造的過程中,作為另外一個最重要的環節,海底隧道的建設也在同步進行。

三、海底隧道的建造

(一)隧道基槽的挖掘

蓋房子要打地基,海底隧道的建設要求更高,因此對海底地基的處理是首先要做的。用挖泥船清淤,整理好基槽,以備後續沉管的沉放安裝。

基於大橋安全性考慮,海底基槽的施工要求高。海中情況也比較複雜,從上往下分為海水、淤泥、粘土以及粉質粘土、砂。

第一步:用耙吸船粗挖淤泥。像萬頃沙號、廣州號、赤灣號這樣的耙吸挖泥船,自帶動力可以邊航行邊吸泥,靈活高效。

第二步:挖土質較密、抗壓性較強的粘土以及粉質粘土層,需要用到像粵航灃038號、華銓號挖泥船這樣的抓鬥式挖泥船進行粗挖。只挖個大概深度就可以了,不要求特別精確。

第三步:用改裝過的抓鬥式挖泥船進行精挖,如「金雄」號。改裝過的金雄號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粘土層,同時還要完成整平的任務。

第四步:海水不斷流動會將一些淤泥重新帶入挖好的基槽中。安放沉管前,還要對這些回淤再進行處理,這個任務就由清淤效率很高的絞吸式挖泥船(如改裝後的捷龍號)來完成。絞吸式挖泥船,通過吸泥管藉助泵力來完成吸泥、運泥、卸泥整個過程,連續高效。

(二)沉管製造

在海底基槽施工的同時,沉管的製造也是同步進行的。沉管的體積和重量都非常大,每節長沉管長180 米、寬38米、高11.5米,重達8萬噸,堪比航母,不論是生產、運輸還是安裝都將是耗時耗力非常困難的。

因此,沉管的預製工廠不能離施工現場太遠,最終沉管工廠廠址選在施工現場以南約13公里的桂山島上,東邊就是大嶼海峽的深水航道,便於沉管的運輸。工廠分辦公區、生活區、碼頭、預製區、混凝土生產區、淺塢區、深塢區。每個月能生產一節沉管。

沉管的生產,最先做的就是在工廠車間對沉管的底部、側板和中隔結構以及頂部進行鋼筋捆紮,搭建沉管的框架結構。然後進行模板的安裝和混凝土的澆築。這些工作完成之後,沉管預製基本成形,然後將沉管從車間用特製的千斤頂推到外面的淺塢區,工人進行封門、止水帶等部件的安裝,防水、防腐等後續處理。沉管基本上建造完畢,就等著運往施工現場。

(三)沉管運輸和安裝

巨型沉管是如何運到前方施工現場的呢?在淺塢區對沉管的作業完成以後,會封閉兩個塢門,然後對塢區進行灌水。因為沉管內部是空的,兩端有封門封閉,在水的浮力作用之下,會浮在水中,然後用設備將其橫移到深塢區進行舾裝,相關設備和裝置會被裝至沉管,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,進入大海,然後在8艘大馬力拖船的拖拽下,駛向海底隧道施工現場。

達到施工現場以後,沉管下沉至準備好的海底基槽中,按相關參數要求進行定位,然後和前面已經安放好的管節進行對接。對接完畢後,在管節接頭部位排水並澆築混泥土,最後就是在沉管兩側和頂部進行砂石方回填和防護。

最難的主體工程到此基本差不多了,剩下的就是隧道內部以及人工島內部的配套工程,相對來說難度沒有那麼大了,就是細節部分比較花時間精雕細琢了。

港珠澳大橋工程歷時8年多,凝聚了無數專家和工程技術人員的心血和汗水,充分體現了祖國的強盛,值得我們驕傲和自豪。

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