2018年10月24號,港珠澳大橋的通車運營,吸引了全世界的目光。這此之前,人類建設史上還沒有出現過裏程如此之長的大橋,而且,它還是一座投資最多、施工難度最大、設計使用壽命最長的跨海公路橋梁,為(wei) 了實現抗風能力16級、抗震設防烈度8度、使用壽命120年等標準,設計施工團隊還創新研發了31項工法、31套海洋裝備、13項軟件、454項專(zhuan) 利。
今天,就讓我們(men) 共同踏上這座連接香港、珠海、澳門三地的超大型跨海通道,探訪港珠澳大橋背後的建造故事。
港珠澳大橋全長55千米,連接著香港大嶼山、澳門半島和廣東(dong) 省珠海市這三個(ge) 地方,從(cong) 遠處望去,就好像是一條蛟龍,蜿蜒騰越在蔚藍色的海麵上。這座大橋通車後,大大縮短了三地之間的距離,從(cong) 珠海、澳門開車到香港,花費的時間從(cong) 3個(ge) 小時大幅縮短到了45分鍾。從(cong) 此,港珠澳三地實現了“1小時生活圈”,珠三角也將形成世界矚目的智慧城市群!
港珠澳大橋從(cong) 2004年開始全麵啟動大橋各項建設的前期工作,2009年12月15號海上作業(ye) 船挖出了第一鬥海沙,標誌著大橋正式開工建設,最終在2018年10月24號順利通車。在這段時間裏,港珠澳大橋經曆了眾(zhong) 多建築者夜以繼日的攻關(guan) 克難,可以說,在它的每一個(ge) 節點都有著建造者們(men) 留下的印記。
2004年年初,全國工程勘察設計大師孟凡超被任命為(wei) 主體(ti) 工程總設計師,開始了港珠澳大橋的工程核心性研究報告的前期規劃。此前,他曾參與(yu) 了國內(nei) 眾(zhong) 多橋梁的設計工作,包括杭州灣大橋等跨海大橋,50多次獲得國際和國內(nei) 大獎,並獲得了“全國工程勘察設計大師”的稱號。
港珠澳大橋這樣的大工程在世界建橋史上還沒有過先例,所以,孟凡超作為(wei) “第一個(ge) 吃螃蟹的人”,壓力非常大,在大橋的設計剛剛開始,就經曆了一個(ge) 艱難的過程。
首先遇到的“攔路虎”是登陸點的選擇問題,這是因為(wei) 登陸點的選擇控製著跨海通道的走向和工程規模,是整個(ge) 跨海大橋的“龍頭”,如果龍頭的位置確定不下來,那麽(me) 龍身和龍尾也就沒有辦法進行建造。
被這個(ge) 問題困擾的幾個(ge) 月裏,孟凡超幾乎是茶飯不思,做夢都在想登陸點究竟該設在哪裏才能讓兩(liang) 地都能接受。然而,令孟凡超意想不到的是,他每天帶著設計團隊沿著伶仃洋西岸耐心尋找的最佳登陸點,卻在一次從(cong) 澳門返回珠海的途中,被他無意中發現了。原來,當時在澳門和珠海的關(guan) 口之間有一個(ge) 過渡地帶,大約有50米左右的寬度,孟凡超看到後,立馬在腦中浮現出設計方案,覺得可以在這裏建成6車道,很符合登陸點的要求。於(yu) 是,這個(ge) 意外發現的登陸點,在經過詳細的論證之後,得到了港珠澳三地的一致認可。
在古代,南宋詩人文天祥做出了流傳(chuan) 千古的《過零丁洋》;而在2005年,我國建設團隊也不甘示弱,通過夜以繼日的奮戰,為(wei) 橫跨伶仃洋的港珠澳大橋完成了三種總體(ti) 設計方案:第一全部用橋梁搭建的方案、全部用隧道通行的方案以及由橋梁、人工島、隧道三者組合起來的方案。但在總體(ti) 方案論證會(hui) 上,各類專(zhuan) 家意見嚴(yan) 重不統一,橋梁專(zhuan) 家表示應采取全橋梁方案,而隧道方麵的專(zhuan) 家則建議采用全隧道方案,但更多的人主張橋、島、隧組合方案。
對於(yu) 選擇哪種方案,孟凡超則表示他個(ge) 人更偏向於(yu) 全橋方案。因為(wei) 在橋梁設計界中有一個(ge) 不成文的經驗:那就是能築橋就築橋,實在不得已才修隧道。同時,他也希望這座橋修建成功後,可以像勳章一樣,在地麵上得到展示,看得見、摸得著。但綜合多方麵因素,研究者們(men) 發現最可行的卻是橋、島、隧組合方案,就是把橋梁、人工島、隧道連接起來,形成完整的港珠澳大橋跨海通道。
港珠澳大橋之所以采取橋、島、隧三種方式的集群組合,主要有兩(liang) 方麵的原因:首先,珠江口上有一條國家級、世界級的海運航道,每天最繁忙的時候會(hui) 有四五千艘輪船在海麵上通過,所以要保障絕對的暢通;其次,港珠澳大橋所在海域又靠近香港機場,每天將近1800多架的飛機需要從(cong) 這裏起降,所以出於(yu) 安全考慮,橋也不能修得太高。
為(wei) 了避開這兩(liang) 個(ge) 問題,設計師就隻能在工程方案中加入海底隧道。這樣一來,海底隧道的兩(liang) 頭又需要出現在陸地上,也就不得不修建人工島了,因此,橋梁、人工島和海底隧道的組合就成為(wei) 了最佳選擇方案。最終,設計師們(men) 通過無數次的勘測、查驗,統一決(jue) 定把靠近香港的主航道采用海底隧道,這樣就可以有效解決(jue) 航道暢通和航空限高問題。
這個(ge) 時候,有的朋友可能就會(hui) 問了,既然已經確定了海底隧道的位置,那麽(me) 把大橋修成一條直線不是更節省時間和資源嗎?為(wei) 什麽(me) 修建出來的港珠澳大橋看起來是彎彎曲曲的樣子呢?
其實,這並不是設計師們(men) 不想設計成直線,而是有不得已的苦衷。首先,港珠澳大橋連接的是珠海、香港和澳門三個(ge) 地方,不可能用一條直線把它們(men) 串起來的;其次,珠江口的寬度很大,每一段的水流方向都是不一樣的,從(cong) 工程的角度來說,設計師需要把橋墩的軸線方向和水流的流向方向大致取平,隻有取平以後才能盡可能地減少阻水率。
橋梁阻水,主要指的是在河道內(nei) 修建橋梁工程,橋墩等下部結構需要占用河道部分水流的麵積,這樣一來,就會(hui) 增大局部水流阻力,進而阻擋、阻滯了水流,對水流會(hui) 產(chan) 生阻水作用。因此,隻有盡可能地減少橋梁阻水率,才能讓橋梁更加穩定安全。
據了解,大橋在設計的時候,水利部珠江水利委員會(hui) 就給設計師們(men) 提出了一個(ge) 非常嚴(yan) 苛的要求,那就是幾十公裏的橋長,包括橋、島、隧組成的這麽(me) 一個(ge) 集群工程,總阻水率必須低於(yu) 10%。
之所以有如此苛刻的要求,主要是因為(wei) 伶仃洋屬於(yu) 弱潮河口,潮水較弱,但泥沙攜帶量卻很大。在這種情況下,如果“阻水率”過大的話,那麽(me) 以後潮水可能會(hui) 對大橋以北的珠江和海灣的演變、生態的演變、海床的演變等產(chan) 生負麵影響。
另外,把港珠澳大橋修得彎曲一些,除了好看,還有一個(ge) 很重要的考慮,那就是安全。畢竟,如果幾十公裏的大橋都被修成了一條直線,開車的人會(hui) 很疲勞,容易犯困,也就容易發生交通事故了。
作為(wei) 世界級項目,港珠澳大橋自身的安全性和穩定性是非常重要的。2018年的強台風“山竹”造成的破壞力,想必讓許多人記憶猶新。對於(yu) 港珠澳大橋這樣的跨海工程來說,如何應對台風、地震以及海水腐蝕等問題,同樣是前期設計工作中重要的一個(ge) 環節。
港珠澳大橋所在的大灣區是台風天氣的高發區域,每年都會(hui) 有大大小小的台風過境,在這裏建跨海大橋,台風是繞不過的問題。要想讓一項工程能夠抵抗台風,首先要了解它所在位置可能會(hui) 發生什麽(me) 樣的台風、台風的強度以及破壞程度如何。
為(wei) 此,我國的建築團隊對這些因素做了大量的調查研究。他們(men) 一方麵在修建大橋的地址上設置氣象觀測站、風速觀測站等,獲得實地監測的一手資料;另一方麵,他們(men) 還研究曆史資料,對大灣區以往的台風形成、風速等資料進行了研究分析,作為(wei) 港珠澳大橋設計的參考。最終,他們(men) 把港珠澳大橋的設計檢驗風速定為(wei) 80米,也就是說,隻要台風經過港珠澳大橋時最大風速隻要不高於(yu) 80米,大橋便毫無壓力。
另外,港珠澳大橋在海水中還需要接受一項考驗,那就是海水的腐蝕,畢竟,它的一部分結構要常年浸泡在鹽度很高的海水裏,而且要一動不動地在海裏浸泡幾十年甚至上百年。這也就要求港珠澳大橋用到的鋼筋需要是性能極好的不鏽鋼鋼筋,現有的鋼筋達不到要求,我國科學家就自己升級研發高性能還原鋼筋,用到的混凝土也是專(zhuan) 門研發的高性能海工混凝土。
毫不誇張地說,港珠澳大橋的設計、施工、建設,用了當今世界跨海大橋工程領域裏麵最好的防腐技術,最好的材料技術和最好的施工技術,能達到這些標準的背後,離不開的是我國科學家們(men) 夜以繼日的研發與(yu) 奮鬥。而作為(wei) 中國交通史上技術最複雜、建設要求及標準最高的工程之一,港珠澳大橋的建成,更是標誌著我國由橋梁大國向橋梁強國邁進了一步 。
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