飛橋橫渡 超級工程中國造

張毓書

港珠澳大橋沉管隧道的最終接頭是大橋的控制性工程，也是島隧工程最重要的節點，那驚心動魄38小時的終接告訴了全世界，在這里，沒有不可能。這，也讓總工程師林鳴想起了一段往事……

在科技一直不斷發展的階段，我們國家也是依靠創新不斷進步，可是高新技術領域仍還匱乏，比如海底沉管隧道技術還不夠成熟。為此，我們的工程師們去到了有著世界上唯一這樣技術的荷蘭進行合作協商。一行人到了荷蘭，沒想到，一聽說我們欲購買其核心技術便斬釘截鐵地拒絕了，他們說“我們只提供技術咨詢。”但令人更吃驚的是，荷蘭方面表示，“技術咨詢費15億。”當然，我們定是不能接受這么高價格的。但荷蘭態度強硬地說：“沒有商量的余地！”這般傲慢激怒了我們的工程師，當即表態“不買”！

林鳴總工說，“沉管隧道最重要的深水測控系統，是測控最終接頭在深海中的位置、姿態、運動特征、端面間距等重要數據的‘眼睛，當初我們對這套測控方法一無所知，只能到歐洲購買，但兩國的兩家公司報價相差只有幾塊錢，報價都很高是國際工程界的潛規則，我們沒有辦法，只能自己搞！”隨后一行人返回到我們的國家，他們立志自己國家的難題自己解，事情自己辦！

把不可能“死磕”成可能

全世界任何一個隧道所有者和設計師都明白，建造100%水密的隧道意味著怎樣的挑戰。一位歐洲著名島隧專家曾說，全世界的節段式沉管漏水率平均值為10%左右。也就是說，10個接頭中有一個漏水。這位專家認為，目前尚沒有沉管隧道100%不漏水的紀錄。然而，“奇跡”在港珠澳大橋沉管隧道中出現了：這條5.6公里的海底隧道，在攻破重重技術難關之后，保證了40米水壓下的“滴水不漏”，打破了世界紀錄。

港珠澳大橋沉管隧道長達5664m，由33個鋼筋混凝土結構的管節和一個最終接頭對接而成，從規模到結構設計，每一個管節都如同一艘輕型航空母艦，標準管節長180米，寬37.95米，高11.4米，重約8萬噸，并具備不漏水、抗水壓、防腐蝕的高強防御力。今天的港珠澳大橋，在這樣一種沒有技術和任何前經驗的形勢下，其沉管隧道的規模、施工難度、質量及精度要求卻皆達到“世界級”，成為交通工程界的新高峰。那么，相對于技術要求更簡單的全線修橋方案，工程師們為什么會擇難舍易呢？又是怎樣把不能變成了可能？前方高能，請先平復激動情緒繼續閱覽……

在設計初始，設計師們首先考慮的是相比修建海底隧道而言更為“穩妥”的全橋方案，但卻受到了客觀條件的制約。港珠澳大橋橋址橫穿全球最重要的貿易航道之一伶仃航道，特別是靠近香港一方，船只來往密集，目前需要滿足10萬噸級油輪通航，未來需要滿足30萬噸油輪的通行要求。在此情況下，如果要建橋，此段橋面高度必須高于80米、橋塔高度必須達到200米。但因為臨近香港機場，航空限高要求周圍建筑不允許超過88米，該方案被否。正因如此，才有了建設“海底隧道”的大膽構想，并最終將這一方案付諸實施。如此大體積、高精度的沉管隧道要如何制造？應該使用什么材料才能滿足120年的壽命要求？如何控制沉管隧道制造的質量和標準？這些都是工程師們面臨的重要難題。別著急，隨后，被稱為“超級工廠”的沉管預制廠應需而生了！而承擔著港珠澳大橋沉管預制重要使命的巨型沉管，也在這占地面積達56萬平方米的工廠中孕育而出。

港珠澳大橋沉管隧道的設計與制造是中國工程師的一次大膽暢想，是中國交通行業一次開創性的挑戰。基于港珠澳大橋120年設計使用壽命、巨型沉管管段混凝土需一次性澆筑的要求，沉管隧道的生產必須采用工廠預制的方法。港珠澳大橋開建前，也只有厄勒海峽隧道工程是唯一采用“工廠法預制沉管”并成功實現通車的大橋。但相比之下，港珠澳大橋沉管斷面尺寸大，存在部分曲線管節，而且是深埋式沉管，其難度更是世界罕見。在此情況下，建造一座能夠滿足沉管預制要求的工廠是首要任務，而這座工廠的建造過程殊為不易。沉管預制廠選址于桂山牛頭島，由珠海淇澳碼頭出發需乘船一個半小時方能到達。

早在2011年，那里還是一片亂石沙地，無水無電，是名副其實的“荒島”。接到沉管預制廠的設計任務時，設計團隊僅有一本不到30頁的英文參考文獻。在如此惡劣的情況下，項目部1000多名建設者憑借專業及毅力，采取“邊勘察、邊設計、邊施工”的高強度作業方法，耗時短短14個月，便讓一座世界上最大的沉管預制工廠拔地而起，形成一個“點線面”有序聯動、高效運轉的大系統：點，兩套世界最大的液壓鋼模板、精良的設備、創新技術工藝；線，兩條集成沉管生產、加工、運輸全部工序、長達300余米的流水生產線；面，“L”形整體布局，車間與淺塢縱向布置，淺塢與深塢并排布置。

沉管預制廠的投產，標志著我國第一次真正意義上實現了流水線式的沉管隧道預制施工。從2012年開工至2016年為止，在沉管預制廠中成功預制了33節沉管，混凝土總澆筑量達到100萬方，鋼筋使用量達33萬噸。該生產規模不只在我國的橋梁史上具有里程碑意義，更為未來同類工程提供了經驗與借鑒。

“黃袍加身”，沉管隧道如巨龍穩臥深海中

此外，還有兩樣秘密武器：首先是量身定做的管節模板。兩套特大型全液壓鋼模由世界頂級模板設計企業德國PERI公司設計，在上海振華重工定制生產，制造用時6個月。每套模板系統配置1套底模、1套內模、1套側模、2套端模、針形梁和相應的液壓系統，具有極高的加工精度、現場安裝精度和液壓系統同步穩定性，能夠有效控制沉管保護層厚度，以保護沉管結構中的鋼筋不被腐蝕，為120年的設計使用壽命打下基礎；第二樣便是156道的精良工序鑄造百年品質。每一節標準管節由8個小管段組成，每個小管段歷經鋼筋加工、綁扎、頂推、模板閉合、澆筑等工序制成。8個小管段預制完成后，將它們依順序連接，通過“頂推”工序進入淺塢，在淺塢中進行一次舾裝和深塢中的二次舾裝，完成管內臨時通風、照明設施、管線、壓載水系統等安裝，并進行開裂、滲水、漏水等問題的檢測。沉管預制工序共156道，建設者們對待每一個步驟都極盡細心、精心打造，從細節上保障每一節沉管的質量與安全要求。

而24小時不間斷連續澆筑3400立方米的混凝土方量的沉管節段，對于保證混凝土不開裂、深沉海底不被海水腐蝕、防腐這些世界難題的解決辦法，工程項目部認為，混凝土作為沉管隧道的主要材料，其混凝土配合比是保證沉管質量的關鍵。必須試驗配制出強度、耐久性、施工性、抗裂性都符合設計指標的高性能混凝土。島隧工程項目部早在沉管預制廠投產前便設立了“沉管預制廠中心試驗室”，以承擔尋找最優混凝土配合比的使命，項目總經理林鳴更將試驗室譽為“桂山島上的一顆明珠”。

為了尋找這個重要的“混凝土配方”，沉管預制廠中心試驗室主任張寶蘭博士，帶領30余人的試驗團隊開啟了一場艱難的“攻堅戰”。他們用近一年時間進行了海量的試驗，生產了100多噸混凝土，用壞了4個攪拌機才研制出基礎配方。隨后，他們進行了 6次現場小尺寸模型試驗和2次足尺模型驗證，經過累計上百次的調整、優化后，最終配制出滿足沉管施工工藝性能的要求，并具有低水化熱、低收縮的沉管施工混凝土配合比，極大提高了混凝土的抗裂性能。進入混凝土澆筑階段，“抗裂戰”仍不可松懈，而混凝土入模溫度的嚴格控制是防裂的重要一環。根據港珠澳大橋質量標準“就高不就低”的原則，他們在混凝土澆筑中采用了最為嚴苛的標準，入模溫度夏季控制在25℃，冬季控制在23℃。然而，沉管預制廠處于亞熱帶季風氣候區，夏季長、氣溫高，要保證穩定的入模溫度并非易事。為此，島隧工程項目部推行了系列溫控措施：骨料倉安裝噴霧系統、粉料倉安裝噴淋系統；分料斗、輸送皮帶安裝冷風機；拌合樓（原料存放處）安裝空調；拌合樓安裝制冰機，在配合比設計中增加片冰；給罐車、泵送管道船穿上厚“棉衣”。把混凝土當作“嬌娃娃”呵護，島隧工程建設團隊讓混凝土實現了從原料到生產、輸送全過程、全方位的溫度控制。截至最后一節沉管預制完成，經檢查驗收，已完成澆筑的所有沉管節段沒有出現一條裂縫。

身處復雜的海洋環境，為了保證30萬噸輪船的順利通航，大橋的沉管隧道最大埋深40余米，即海床下20余米，也就是近10層樓的高度。而在建筑經典理論中，沉管隧道并沒有“深埋”的經驗，“不漏水”的追求似乎十分遙遠……看起來，這是個“不可能的任務”。

“放大招”鑄龍，坐實國際新地位

經過一次又一次地改進，島隧工程項目部終“放大招”！300多個鋼剪力鍵充當沉管“保險鎖”。管節接頭鋼剪力鍵位于沉管管壁側墻，長2米多，厚0.85米，重約3噸，呈箱體形，它如同管節之間的“保險鎖”，可以保證管節接頭匹配端的連接與受力，承受管節外部荷載的接頭錯動與自身不均勻沉降，以防止沉管因錯位而導致漏水。同時，止水帶是沉管隧道的“生命線”。作為止水的“最后一道防線”，“止水帶”的設計制造及安裝質量是影響沉管隧道使用壽命的重要環節，決定著工程的成敗。島隧工程項目部對該部件的要求是：必須緊掐質量的咽喉，做到無可挑剔。

幾年來，深埋沉管的“防漏水”問題相繼得到解決，但沉管之間大接頭的受力問題卻一直未有定論，兩節沉管在受力時會一同沉降，但受力若超過600噸就可能出現斷裂。為解決這個問題，項目部研制出了“記憶支座”，最終突破了這一難題。這“記憶支座”相對于沉管其它構件而言體積很小，長、寬都不足一米，制作材料是鋅，每個重量約為200公斤。這個“小部件”有著神奇的功力，它利用力和位移的平衡，讓接頭如同有了記憶功能，如果超過允許受力的范圍，便用輕微的錯位來調整，以此避免不可逆的“斷裂”。林鳴說道：“‘記憶支座的前景無可限量，這是我交給島隧工程這所大學的作業中引以為豪的一個。”

正是有了這些秘密武器和“法寶”，讓港珠澳沉管隧道在全世界最繁忙的水域之一，日均船舶流量達4000艘次，每天有近500艘次高速客船穿梭于珠江兩岸的伶仃洋中得以“藏身”水下40余米，繁忙的航運絲毫不受影響。他長達6.7公里、寬37.95米，高11.4米的龐大體格擁有了“黃袍加身”般無懈可擊的硬朗之軀，讓自己雖巨如蛟龍，卻可以在深海中安然靜臥，與海洋環境和諧相融。

沉管隧道建成后，駕車海底穿行得以實現。隧道內設雙向六車道，行車時速可達100km/h，完成6.7公里海底穿梭最快僅需4分鐘。這對于來往的通行者而言，無疑是一個極佳的體驗……

而吸引著全世界目光的最終沉管對接時刻尤其令人驚艷，在這項工程里，總工程師林鳴帶著團隊承受著強壓攻堅克難。他曾在7小時中糾結與籌商最終接頭是否進行第二次“對接”，最后選擇了與不確定性收益或者損失共存的“重新對接”方案。這7小時里，在不確定性乃至顛覆性的風險下，建造“大國工程”的理念與“央企擔當”的價值觀經歷了最嚴酷的考驗。工程師們又用了27個多小時逆向操作——重新吊起最終接頭并準備進行第二次沉放。對未知風險的認知彰顯了整個團隊面對不確定結果的勇氣，與風險抗爭的每個環節都可謂步步驚心，終于，使風險化為無形，威脅變成希望。經過上百次精調，發生了奇跡：南北橫向偏差只有2.5毫米，是最終接頭偏差驗收標準（7厘米）的1/28；比第一次沉放17厘米的對接精度提高了66倍！

沒有人會告訴你或者教你如何做出一項決策，但林鳴團隊告訴了你如何在風險條件下做出好的決策；沒有人教你怎樣與風險抗爭，但他們展示了在面對多方面風險情況下，如何對風險排序并及時作出反應。他們以世界水平的專業精神，為世界沉管隧道建設貢獻了“主動止水最終接頭”的“中國結構”、“中國預制”以及“中國安裝標準”，確立了中國從沉管隧道建設弱國到世界沉管技術領軍國家的地位。

新時代，新氣象，新作為。120年設計使用壽命的大橋又將站在新的起點，朝著“為用戶提供優質服務、運營世界級品牌、創造社會和經濟價值”的營運目標昂首出發，為粵港澳大灣區的建設點燃融合發展的引擎。

建設者和白海豚的故事

“它們一來玩，我們就暫停了。”港珠澳大橋的建設，除了備受關注的海底沉管隧道，還有一最吸睛處想必就是保護我們的“中華白海豚”了。港珠澳大橋主體工程自建設以來，直接投入白海豚生態補償費用8000萬元，用于施工中相關的監測費用4137萬元，環保顧問費用900萬元，漁業資源生態損失補償約1.88億元，有關環保課題研究約1000萬元，其他約800萬元，共計約3.4億元。

珠江口，伶仃洋，這里是有著“海上大熊貓”美譽的中華白海豚的最大棲息地。就在港珠澳大橋主體工程貫通前不久，廣東省海洋與漁業廳發布的《2016年廣東省海洋環境狀況公報》顯示，2016年珠江口中華白海豚國家級自然保護區管理局目擊海豚共258群、1890頭次，數據庫新增識別在珠江口水域棲息的中華白海豚73頭。這意味著：港珠澳大橋建設以來，中華白海豚得到了較好的保護。海天之間，人與自然和諧共處，超級工程與中華白海豚相互守望。這是港珠澳大橋在世界最長跨海大橋、世界綜合難度最大跨海大橋等紀錄之外，創下的另一個令人矚目的紀錄和標桿。

7月7日港珠澳大橋主體工程貫通這天，媒體們穿越了這條近30公里的跨海通道，拍下了大橋的蜿蜒身姿，齊稱大橋既像一條奔騰的巨龍，亦像一條飛舞的彩帶。但他們可能不知道的是，腳下的這條海上巨龍，其中的非通航孔橋部分，在工可階段原來有318個橋墩，但到了最終施工階段，減少到了224個。這一做法，正是為了保護這片海域的中華白海豚。在各個階段，通過優化設計，減少占用海域面積，減少淤泥產生量，減少打樁作業量，減少在海上的作業時間，將對中華白海豚的侵擾減到了最低。

中華白海豚是我國一級保護動物，也是世界瀕危海洋哺乳動物之一，因其數量稀少曾在1988年被列入《中國瀕危動物保護紅皮書》。珠江口中華白海豚保護區面積為460平方公里，港珠澳大橋穿越了白海豚自然保護區核心區約9公里、緩沖區約5.5公里，共涉及保護區海域約為29平方公里。港珠澳大橋管理局副局長余烈說，對于港珠澳大橋來說，打造綠色環保示范工程，是同建設世界先進跨海通道同等重要的目標。在大橋建設同時保護好中華白海豚，實現“大橋通車、白海豚不搬家”，是大橋建設者的承諾。

從2005年工程前期評估起，一場曠日持久的中華白海豚“保衛戰”便已打響。為踐行“環保先行”的理念，自項目可研階段，逐步開展了環境影響評價、中華白海豚保護、海域使用論證、傾倒區選劃論證、水土保持以及其他與環保相關的專題研究工作，為施工期環保工作的有序開展奠定了良好基礎。

大橋建設“讓道”于中華白海豚，橋梁工程施工設計優化并不止非通航孔橋橋墩減少這一項。所有承臺均埋入海床面以下，降低阻水率；基礎采用鋼圍堰鋼管復合樁工藝，打樁船施打、液壓錘沉樁，以減少噪音對白海豚和其他海洋生物的影響；橋梁上部結構采用鋼箱梁，岸上工廠化預制，海上拼裝，減少海上施工人員和施工船舶對海洋環境的影響，極大地縮短了海上作業時間……島隧工程是港珠澳大橋的控制性工程，而東西各一座近十萬平方米的人工島，以及長達6.7公里的海底沉管隧道，將對周邊海域環境帶來巨大變化。如何將對中華白海豚影響降到最低，也是備受考驗。東西人工島采用120個直徑22米的大型鋼圓筒以液壓振沉快速筑島圍堰施工方案；鋼圓筒在上海加工制造，現場起吊、振沉，極大縮短施工時間；人工島挖深由初步設計階段標高-31米提高至約-16米；沉管基槽開挖邊坡由1：7優化至1：5；疏浚總量從工可階段的約4300萬立方米減少至施工階段的3100萬立方米……

伶仃洋上奮戰數年，除了對這里的藍天碧海流連忘返，他們還對這一群小伙伴中華白海豚依依不舍。過去幾年里，他們一年十余次見到這些小精靈在海洋里遨游嬉戲，并用手機捕捉到它們靈動的身影。“剛出生的中華白海豚身體呈鉛灰色，年輕的會呈灰色，成年的則會呈粉紅色。”在CB02合同段項目部乃至港珠澳大橋主體工程的每一條施工船上，都安排有白海豚觀察員，他們對這些海上小精靈特征、習性如數家珍。這是一個港珠澳大橋建設中特有的崗位，需要持證上崗。幾年以來，大橋管理局會同保護區管理局持續組織參建單位施工人員和管理人員，積極參加白海豚保護知識上崗教育培訓和考核。2011年1月至今，成功舉辦中華白海豚保護知識培訓29次，共2544人次參加。在港珠澳大橋的建設過程中，因為白海豚觀察員的觀察發現，施工船舶為白海豚“讓道”的例子不勝枚舉。

2011年有一次，東人工島正在做砂樁施工，觀察員突然發現島旁幾百米出現了兩頭中華白海豚，根據“500米以內停工觀察，500米以外施工減速”的原則，迅速通知砂樁作業停工，最后，兩頭調皮的中華白海豚在該海域一“玩”就是四個多小時，工人們也只好停止施工，等了足足四個多小時。除了眾多的白海豚觀察員，在港珠澳大橋建設中，還有更多的制度設計在為中華白海豚保駕護航。

為了充實大橋管理局的環保技術力量，加強環保監管力度，提升環保理念和促進各項措施的落實，大橋管理局借鑒國外以及香港的先進管理理念和做法，創新性地引進了環保顧問的咨詢機制。建設者們還在施工過程中精心編制施工組織方案，采用先進的大型施工船舶和設備合理組織施工，用盡一切辦法保護海洋環境和中華白海豚。

諸如，盡量避免在4—8月白海豚繁殖高峰期，進行大規模疏浚開挖等容易產生大量懸浮物的作業，盡量采用污染較小的挖斗船疏浚施工，采用大型設備以減少施工設備數量，避免集中高強度施工等。

港珠澳大橋主體工程共有超過數十家參建單位、上萬名建設者。掌握白海豚生活習性，提升外海施工技能技法，寧可犧牲工期，增加投入，也堅決筑牢國家生態安全屏障，進而實現工程建設與環境保護互補雙贏。這是所有參建單位的共識。

“要讓白海豚成為港珠澳大橋的形象代表。白海豚不搬家，也是港珠澳大橋項目的建設目標。”大橋主體工程施工多年來，沒有發現因施工直接造成中華白海豚傷亡的事故，同時也沒有發現重大海洋污染事故或因海洋污染事故造成中華白海豚死亡。

為保護中華白海豚付出這么多資金、這么大成本、這么多勞動，值得嗎？值得！作為舉世矚目的超級工程，港珠澳大橋的意義，不僅僅是中國由橋梁大國邁向橋梁強國的里程碑，也是一座代表人類與海洋和諧相處的豐碑。