港珠澳大桥背后的科技创新元素

这是人类建筑史上里程最长、投资最大、施工难度最大、设计使用寿命最长的跨海公路大桥。为了实现16的抗风能力、8的抗震能力和120年的使用寿命，设计和施工团队开发了31种施工方法、31套海洋设备、13种软件和454项专利。2015年，英国《卫报》称港珠澳大桥为“新世界七大奇迹之一”。

今年9月17日，强台风“山崎”遭遇16级阵风后，监测信息显示大桥安全正常，索力、位移、振动等关键指标均在设计范围内，被国内媒体誉为“大国纪念碑”。

在大桥开通前夕，记者再次踏上这条连接香港、珠海和澳门的超大跨海通道，参观奇迹背后的科技创新元素。

世界上第一个兼容不同标准的识别和充电系统

识别这三个地方的车牌只需要0.3秒。

穿过珠海公路口岸后，我们驱车2分钟到达港珠澳大桥收费站。收费站展台上的“港珠澳大桥”标志凝重而大气。温室下，左右10个进出口通道已经在运行。

当记者以每小时20公里的速度驶过坡道时，他只听到了ETC的“嘟嘟”声，汽车没有停下就通过了坡道。

“这种充电系统很不寻常。这是世界上第一个兼容不同标准的身份认证收费系统。”中铁电气化局集团有限公司港珠澳大桥运输项目总经理部总经理蔡说。据报道，大桥通车后，车辆不仅会有统一牌照的内地车辆，还会有各种牌照形式的港澳车辆。在实行手动或信用卡收费时，内地车辆靠左收费，港澳车辆靠右收费。这可以通过在每条车道的左侧和右侧设置手动窗口来解决。但是，在使用自动识别系统收费时，内地车辆采用电子收费模式，港澳车辆采用“快速收费”模式。为了在每个车道上快速自动地对具有两种不同收费模式的车辆收费，需要一种能够兼容这两种收费模式的系统。

蔡说:“这两种充电模式的软件和代码有很大不同。使它们相容就像血型和组织相容性较低的两个人之间的器官移植。很难想象。”

此外，与内地严格统一的车牌格式不同，港澳车牌号码更加个性化，字母和数字组合多样，给软件计费的准确性带来更大的挑战。

项目部开始着手解决软件代码和软件程序中的关键问题，并特别邀请了香港运通的技术专家参与开发。它进行了许多专题讨论，并根据实验测试条件不断修改程序。测试版本的修订版仅达到136个版本。花了两年时间才最终创造出一个与世界领先的不同标准兼容的充电系统。

2018年1月，经过总共1110次模拟测试，港珠澳大桥收费站自助收费系统的平均车牌识别时间从500毫秒缩短至337毫秒(约0.3秒)。

谈到桥梁交通项目的技术创新，蔡表示，收费系统只是桥梁交通项目自主开发的三大技术之一，同时也是桥梁上功能强大的BIM系统和电缆伸缩装置。

其中，BIM系统不仅可以使桥梁达到渐变的照明效果，还可以通过直观的三维方式使桥梁设备和管道有一个清晰的视图。它可以随时检查空间管理和设备维护的数据流，并实时更新数据。它便于快速定位和查找故障点，有助于桥梁的运行和维护。

"这项技术在世界上是前所未有的。"蔡对的制度非常自豪。

自主研发工程船实现毫米级精密作业

大功率重型设备打造港珠澳大桥的“极限”

当我们驱车从西人工岛到东人工岛穿过海底隧道时，中国交通协会港珠澳大桥隧道工程副总工程师兼质量总监刘亚萍介绍了海底隧道的建设:“如果隧道工程在交通行业被称为珠穆朗玛峰，那么最终接头的安装就是‘登上顶峰’。正是我们自主研发的船用设备“振华30”起重机，帮助中国建设者成功完成了“登顶”的任务。"

振华30帮助造桥者成功“爬上顶峰”，被称为大国级重量级起重机，也可以被称为12000吨自走式全回转起重机。起重船具有自航、吊装、定位和大型接收四大突出功能，尤其是船舶的吊装和定位功能，完全由振华重工自主开发。单臂固定提升能力为12000吨，单臂全摆提升能力为7000吨，相当于同时提升45架架空客A380飞机的能力。因此，“振华30”起重船也被称为世界上最大的起重船。

为了保证这种大型船舶在海上吊装时的稳定性，该船采用14套螺旋桨DP2动力定位系统、10套钢丝系泊系统和船上压载水，将起重船的摇摆范围控制在厘米范围内。使用该系统，即使50%的船舶在吃水深度超过17.6米的深海区域发生故障，也能长时间保持准确定位，无需锚索，确保航行安全。

DP2定位系统主要依靠船底的14套螺旋桨。通过调节控制系统的参数，螺旋桨从不同角度施加力，直到力与海水达到平衡，形成相对静止的状态。

2017年5月2日，在浩瀚的伶仃洋中，被称为大国重量级的振华30号平稳地将6000吨重的最后一个接头从振华28号吊到海面上，并慢慢沉入海底。随后，在第二次微调中，沉在海底基槽上的6000吨重的最后一个接头又被吊起，最终实现了毫米对接，创造了港珠澳大桥精细作业的“极限”。

除了振华30起重船帮助建桥人员创造最终接头的“极限”对接外，在港珠澳大桥5664米海底沉管隧道施工过程中，中国建桥人员自主研发的高精度深水自升式疏浚抛石整平船“锦屏一号”在水下40米以上铺设了5664米“石排”，使误差平坦度达到2mm以内。还有自主开发的“金安二号”和“金安三号”安装船。在33根沉管的安装过程中，80，000吨沉管的下沉速度被控制在小于1厘米/秒，创造了1毫米E29管段的对接精度。

钢筒振动沉围护及密封岛的施工方法；

书写“中国速度”传奇保护海洋生态环境

站在桥的西人工岛上，向东看，大约7公里外的海面上，一个由清水混凝土结构组成的东人工岛从远处与它遥相呼应。

“这种岛屿、隧道和桥梁的组合设计是建设者们在开始时别无选择的选择。为了在施工过程中不破坏海洋环境，建设者们创新性地采用了超大钢筒振动沉放的施工方法，将世界各地的水岛围封起来。”在采访中，港珠澳大桥的总设计师孟凡超告诉记者，这座桥的建造者们在东西方的人工岛上书写“中国速度”的传奇故事。

受香港机场和航路的影响，港珠澳大桥只能在伶仃洋海域的伶仃洋航道修建海底隧道，并将海底隧道和跨海大桥与隧道两端的岛屿连接起来，实现转换和连接。

然而，当时的工程勘察设计人员并没有在周围找到任何可用的岛屿，这意味着只能建造人工岛，在位于*中华白海豚保护区核心区域的海域，应建造两个10万平方米的近海人工岛，离岸深度近30公里，深度超过10米，软土层厚度为30米至50米。

如果按照传统的抛石填海方法建造这样一个人工岛，建设周期将短至2年，长至3年。大量船舶布置在航道上作业，每天有4000至5000艘船舶进进出出，安全风险极高。此外，有800万立方米的海床淤泥需要挖掘，这肯定会对海洋环境造成很大污染，不利于中华白海豚的保护。因此，施工队必须想办法迅速形成一个岛。

港珠澳大桥、岛屿隧道项目总经理林明表示，只有创新才是这类超大型项目的唯一出路。因此，早在2008年，他就提出了在公海上使用大型钢筒进行快速造岛的想法:将一组大型钢筒直接插入并固定在海床上，然后填充沙子形成一个人工岛。

2009年9月，林明正式向原第四航院总工程师王如凯提出该方案，并要求他用三个月时间证明该方案的可行性。最后，通过三个月对38个课题的研究，王如凯确定该方案是可行的，这为林明的想法提供了有力的理论支持。

建造这座岛所需的每个钢筒的直径是22米，它的横截面积几乎和篮球场一样大。高达55米，大约18层楼高；单个重量约为550吨，相当于一架A380空中客车。

如何制造、运输和沉入如此庞大的一组物体，对中国工程师来说是一个挑战。

然而，林明对中国整合资源的能力充满信心。他提出要集中中国交通建设系统的优势资源，将钢结构制造、运输、安装和水下开挖结合起来，形成完整的产业链，快速推进人工岛建设。

这样，钢瓶就在振华重工公司位于长江口的长兴岛基地制造出来，然后运到1600公里外的伶仃洋建设海域。为了完成钢瓶的振动和下沉，国外公司还联合开发制造了世界上最大的八锤联动振动和下沉系统。

2011年5月15日，第一个钢筒插入西部人工岛，创造了钢筒振动沉管施工垂直度偏差1/500的世界纪录。然后，在2011年12月21日，最后一个钢筒振动下沉在东人工岛完成。施工队只用了221天，120个巨大的钢瓶在海上形成了两座“小长城”，使得“同年开工，同年建岛”的愿景成为一个可以实现的目标。

在不到一年的时间里，建设团队完成了两个近海人工岛的建设，通常需要三年才能完成。外国工程师说，“这种‘中国速度’创造了世界工程史上的奇迹”。然而，他们不知道林明从开始构思钢瓶方案到研究、设计和准备花了四年多的时间。

当林明能够克服这个困难时，他有点激动。现在他想起来了，他对自己最初的坚持非常满意:“压力真的很大。有这么多质疑和反对的声音。只有当我和团队坚持下去，我才能不留遗憾。”

这种创新的施工方法不仅为工程节省了时间，而且有效地保护了海洋环境。据官方统计，由于在施工过程中采取了一系列保护中华白海豚的措施，工程竣工后，附近海域有识别标志的中华白海豚数量从1200只增加到1800只。