300多项技术攻关：科技托起桥梁界“珠峰”

上图中的港珠澳大桥青州海峡大桥采用“中国结”元素，造型优美。

左图为港珠澳大桥管理局总工程师苏全科介绍港珠澳大桥规划。

本报记者佘慧敏摄

长达55公里的港珠澳大桥被称为桥梁界的“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，是一座由桥梁、岛屿和隧道组成的龙桥。大桥通车后，三地的车程将从3小时缩短到半小时。

自2003年以来，200多个科研院所和数千名科技工作者先后为该项目开展了300多个科研项目，累计投资近5亿元，发表了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强有力的支持。”港珠澳大桥管理局总工程师苏全科表示，与世界上已建成的跨海大桥和隧道交通集群项目相比，港珠澳大桥规模最大，施工难度最大。

自2009年12月开工以来，港珠澳大桥的主体工程已经完工，并将于年底前通车。在这最后的冲刺阶段，《经济日报》的记者寻找这个超级项目背后的高科技密码。

跨海钢梁

作为世界上用钢量最大的桥梁，仅港珠澳大桥主梁的用钢量就高达42万吨。建筑工人把所有的钢都变成钢构件，然后把它们运到工地组装起来。

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。当记者从珠海洪湾路的尽头上车，开车到大桥时，他感受到了双向六车道公路的顺畅。这座桥上有三座斜拉桥，从正面到背面都看不到。它们是“帆”、“海豚”和“中国结”，有着深刻的含义。

作为世界上用钢量最大的桥梁，仅该桥主梁的用钢量就达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，建筑工人将42万吨钢材全部制成钢构件，然后一个接一个地运到工地组装，就像孩子们建造积木一样。

建筑砌块体现了桥梁建设的“四化”理念:通过“大规模、工厂化、标准化、组装化”的建设，将粗糙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。

要建造积木，首先必须制造积木组件。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。为建造这座桥而建造的巨大厂房位于桥附近。重达数千吨甚至数万吨的部件，包括桥墩、桥塔、海底沉管等。，是在厂房内由一条大型自动设备装配线生产，然后由一艘巨大的船运送到现场，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于烈对记者表示，天与地之间的“积木”技术难度很大，涉及主体结构、人工岛建设、大型工业制造、水下结构密封技术、海上装配式埋地承台施工等诸多方面。因此，国家科技支撑计划从2010年开始启动“港珠澳大桥跨海集群工程建设关键技术研究与示范”项目，涉及桥梁建设的各种难点，发挥科技支撑作用。

港珠澳大桥也是中国第一座机器人焊接的钢桥。港珠澳大桥管理局副总工程师柴瑞表示，钢桥焊接时，钢材受热不均匀、冷却收缩后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，避免加热和冷却不均匀，消除焊接过程中产生的内应力。”

在“积木式”桥梁的建造过程中，出现了一幕幕精彩的场景，106米高、3000多吨重的钢塔在海上“空中旋转90度”，然后高精度安装，这是国内外桥梁建设史上前所未有的壮举。“如果国家的整体科研和设备实力没有提高到目前的水平，这样的整体设计是不可能的。”苏全科说道。

连接到长隧道的沉管

在水下近50米处修建一条沉管隧道在国际上被视为“技术禁区”。在这方面，建筑商进行了15个类别的136项特别研究，突破了许多世界性问题。

穿过主要的跨海大桥后，汽车到达了西人工岛。在岛上，汽车从地面进入地下，穿过6.7公里的海底隧道，然后从东人工岛钻出地面，到达大桥的香港段。

这一段岛屿隧道工程是港珠澳大桥的关键。由于这里的海上和空中交通繁忙，这座桥必须建得高一些，以满足30万吨级船只的交通需求，而要建得低一些，以满足附近机场航班的着陆限制。因此，它必须沉入海底，并建造一个深沉管隧道，以成为该项目该部分的最佳选择。

港珠澳大桥岛隧道工程建设前，海底沉管隧道的关键技术一直掌握在少数发达国家手中。技术引进或合作的成本极高，一些技术被阻挡在我国之外。

在水下近50米处修建一条沉管隧道在国际上被视为“技术禁区”。沉管隧道施工技术研究已成为科研的重中之重。负责该隧道关键技术项目的许表示，自2010年底岛式隧道项目立项以来，共开展了15类136项专项研究。海上岛礁的快速建设、沉管隧道的设计和施工、工厂化预制沉管、海上沉管的浮运和安装、深水沉管隧道最终接头的开发和专用设备的开发取得了重大突破。

中国率先在公海上快速建造大直径深插入钢筒的岛屿技术。海底隧道的入口和出口是两个人工岛，东和西，每个有三个足球场大小。按照传统的筑堤工艺，建岛需要3年时间，这将对海洋环境产生严重影响。根据新的技术方案，将120个直径为22米的巨型钢筒一次插入海底，并在中间填充泥土，一次形成岛屿。中国人创造了建造两座岛屿的221天的世界工程记录。

港珠澳大桥的岛隧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一种新的“半刚性”沉管结构。与国外专家提出的“深埋浅埋”方案相比，节省了工期，节省投资约10亿元，并使沉管接头防水。

水中沉管隧道由33个钢筋混凝土沉管段和一个钢壳混凝土最终接头组成。单个沉管段的标准部件重76，000吨。这些沉入海底的管子被放置在海底环境中，这和航天器交会对接一样困难。

“深埋是沉管施工的禁区。没有可供参考的标准。”许郭萍表示，为了在公海建造世界上最长的深埋沉管隧道，建设方已经部署了国内首艘采用深水无人沉管系统的安装船。通过信息和远程控制技术，实现了管接头的姿态调整、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”，大大领先于国际先进水平。

未来20年的计划

港珠澳大桥的设计寿命为120年。它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。

这个超级项目会持续多久？"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。”

“这是120年来我们第一次这样做。南海含盐量高，腐蚀严重。起初，每个人都装着鼓。这能做到吗？”港珠澳大桥耐久性项目负责人王圣年说，中国的耐久性技术发展迅速，新材料和新技术的成果为项目的顺利进行奠定了基础。

港珠澳大桥的耐久性设计是基于南海腐蚀暴露试验30多年观测数据的累积结果。所有指标都进行了定量分析和设计，赢得了国际同行的高度评价。

港珠澳大桥的建设不仅是设计生活的高标准，更体现了多方面以科技引领工程建设的理念。

例如，防灾减灾的设计和应用。建设者们在福建漳州专门搭建了一个150米长的全尺寸沉管隧道实验平台，用了3年时间在公交车、公交车和轿车上进行了燃烧实验。首次获得火灾时隧道内的温度、烟气速度和浓度等第一手数据，形成了港珠澳大桥沉管隧道防灾减灾的一整套关键技术。

实验测试表明，隧道防火设施能保证沉管结构在1200℃下2小时内不被破坏。苏全科说，这个人工岛有一个海上救援平台。如果隧道里发生事故，救援部队可以在3分钟内到达。事故发生在桥面上，并在5到7分钟内到达。

于烈说，港珠澳大桥工程集中展示了中国几十年来桥梁在设计、施工、材料研发、工程装备等方面的成就。它的建设也促进了中国交通运输业的升级和技术进步。