港珠澳大橋的科技智慧

港珠澳大橋全長55千米，是世界上最長的跨海大橋。它連接了珠江口東岸的香港和西岸的珠海、澳門，將整個珠三角的經濟融為一體。2018年10月24日，港珠澳大橋正式通車。

“港珠澳大橋是一座名副其實的科技大橋，在這些世界級挑戰的背后，是一系列創新攻堅和科技支撐的強力驅動。”港珠澳大橋管理局總工程師蘇權科表示，從籌備到建成，港珠澳大橋建設歷時14年，整個過程中攻克了多個世界級難題，打破了多個世界紀錄，是當之無愧的世紀工程。

天上有飛機，海上有輪船，位于中間的港珠澳大橋如何才能不影響鄰近香港國際機場航線的飛行安全，又能滿足伶仃洋航道30萬噸輪船通航的需要？

港珠澳大橋設計團隊提出了一個極富創造力的方案：建造東西兩個人工島，修建一段海底隧道，將隧道與大橋連接。這條世界最長的海底沉管隧道由33個巨型沉管組成，每節管道長180米，單節重約8萬噸，整條隧道沉入海底40多米。

如何實現沉管的海底對接？這就需要浮運安裝。即用拖船將沉管拖運到橋位附近，再通過絞錨方式將沉管移至安裝位置并進行沉放安裝。為保證浮運安裝順利完成，華南理工大學趙成璧副教授帶領的團隊采用物理模型試驗和數值模擬方法對隧道沉管管段浮運、系泊與沉放等水上施工的關鍵問題進行了研究。

“實驗發現，在淺水海域，因縱向水流對管段的作用而引起的問題比較容易解決，但若遭遇橫流，管段一放進海里就會發生橫傾與下沉，極不安全。”團隊成員王冬姣副教授說。為進一步驗證該實驗的可靠性，團隊一遍遍進行試驗與計算，最終為港珠澳大橋的浮運與沉放施工方案提供了重要的技術支持。

在大橋主體安裝過程中，施工人員最初摒棄了價格高昂的進口環氧瀝青材料橋面鋪裝技術，選擇了英國澆注式瀝青鋪裝方案。但該方案施工效率低，需要5年左右的時間才能完成鋪裝工程。因此，趙成璧副教授的團隊創造性地提出GMA施工方案（即用GA生產工藝拌和MA澆注式瀝青混合料），將施工效率提高了10倍。

港珠澳大橋的設計使用壽命長達120年，打破了國內大橋的“百年慣例”。

如何確保位于海泥環境中的鋼管樁120年不損壞是港珠澳大橋設計團隊面臨的極大挑戰。“針對特定的海泥環境，我們先后從涂層的抗滲透性、耐陰極剝離性等方面著手研制新型涂料，解決涂層的耐久性問題。”中國科學院金屬研究所耐久性防護與工程化課題組負責人李京介紹，他們研制出新一代高性能環氧涂層鋼筋，并參與大橋基礎的防腐涂裝施工，保障了港珠澳大橋120年耐久性的設計要求。

復雜的海床結構、惡劣的自然環境、超長的跨度對港珠澳大橋的橋梁鋼是一個巨大考驗。支撐這座特大型橋梁的高性能綠色橋梁鋼大部分是基于東北大學王昭東教授團隊研發的新一代控軋控冷工藝，該工藝有效滿足了橋梁鋼高強度、高韌性的需求，通過優化后的“成分設計+控制軋制+軋后超快冷卻”組合拳，滿足了橋梁的抗震和抗應變設計。

值得一提的是，港珠澳大橋是像“搭積木”一樣被拼裝完成的。工人先在工廠里把橋墩、橋面、鋼箱梁、鋼管樁等生產出來，等到伶仃洋風平浪靜時再將其組裝，首次實現了“大型化、工廠化、標準化、裝配化”的建設理念。

“大鋼箱梁運到現場安裝，安裝誤差必須控制在1cm以內，每個焊縫不能超過2cm，難度非常大。”伶仃洋上多臺風，為了趕在臺風來臨前完成施工，華南理工大學王榮輝教授的團隊在國內首次采用多工法、多塔斜拉橋等施工控制技術，完成了3 100噸巨型鋼索塔整體施工。

此外，高韌薄層瀝青罩面技術、水下結構止水、交通工程系統集成等技術的應用，使得港珠澳大橋成為名副其實的“超級工程”。（據科技日報、虎嗅網等）