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港珠澳大桥主体工程全线贯通 抗7级地震寿命120年
关键字: 港珠澳大桥可抗7级地震港珠澳大桥贝壳岛不简单。在外海“无中生有”造出两座面积10万平方米的小岛,且当年开工、当年成岛,创造了世界纪录。“我们首创了外海深插超大直径钢圆筒快速筑岛技术,仅用了221天就完成两岛筑岛,缩短工期超过2年,还实现了绿色施工。”苏权科介绍,采用传统的抛石填海、围堤筑岛技术,工期长达3年,会对周边环境及航道产生极大影响。科研人员设计了多个方案,最后探索出外海快速筑岛技术,即采用120个巨型钢圆筒直接固定在海床上插入海底,再在中间填土形成人工岛。“每个圆筒直径有22米,大概和篮球场一般大;最高达51米,相当于18层楼高;重达550吨,与一架A380‘空中客车’相当。”
海底沉管隧道,同样也是庞然大物。5.6公里的沉管隧道由33个巨型混凝土管节组成,每个管节长180米、宽38米、高11.4米,重量达8万吨。
“要让这些管节在海底软基环境下对接安放,难度堪比航天器交会对接,需要精准的遥控、测绘、超算等一系列技术支撑。” 沉管隧道设计与施工关键技术课题研究负责人徐国平介绍,在水下近50米建设深埋沉管隧道,在国际上也被视为“技术禁区”。港珠澳大桥的岛隧工程是世界首例深埋沉管。“传统沉管隧道都是‘浅埋’,但港珠澳大桥的沉管顶部荷载超过传统沉管5倍,如果按照国外经验,采用节段式管节(柔性),有可能出现接头抗力不足、接头漏水等风险。”徐国平说,技术人员最终从理论上揭示了深埋沉管结构体系受力及变形机理,创新提出“半刚性”沉管新结构。这一方案与国外专家提出的“深埋浅做”方案相比,节省了工期。
“沉管隧道建成后,会不会渗水是成败的关键。因为33个管节之间有大接头,每个管节又有7个小接头。地基的不均匀沉降、剪力键的结构、止水材料的性能以及地震等因素,都有可能导致隧道漏水。”徐国平说,为了攻克这些难题,他们与多个单位合作攻关,就连制作止水带的材料也用了两年多时间自主研发。“国外类似沉管接头的正常漏水率是5%—10%,半刚性结构改善了沉管结构的防水性能,港珠澳大桥沉管隧道首次做到了无一处漏水。”
精品大桥,百年工程
能抗16级台风、7级地震,设计寿命长达120年
作为世界最大的钢结构桥梁,大桥仅主梁钢板用量就高达42万吨。“这相当于10座鸟巢或60座埃菲尔铁塔的重量,能抗16级台风、7级地震。”苏权科说,大桥的钢桥面铺装面积达到50万平方米,也创造了世界纪录。
更让人惊叹的,是这座大桥全部采用了“搭积木”的方式来建造。港珠澳大桥的所有构件,无论大小,包括上千吨重的桥墩、桥身和100多米高的桥塔,都是在岸上工厂整件制造,然后运至海上,像“搭积木”一样拼装在一起,实现了精密制造、精密安装。
“港珠澳大桥在设计之初就确定了‘大型化、工厂化、标准化、装配化’的理念。”港珠澳大桥管理局副局长余烈表示,施工现场紧邻航道,每天来往船舶4000多艘,为了满足工程质量、工期和安全的需要,也为了更好地保护生态环境,采用了这种全新的大桥建设模式。“海上组装可以降低海上恶劣气象条件对施工的干扰,降低对生态环境的破坏。岸上预制则让大型成套设备、先进生产工艺有了用武之地。”
苏权科感慨地说:“如果不是国家的整体科研和装备实力到了这一步,做这样的整体设计是不可想象的。”
港珠澳大桥要做精品工程,设计寿命达到120年,这在我国桥梁史上是从未有过的。“海工环境下,钢桥面疲劳开裂和混凝土海蚀早期破坏是行业通病,要建成一流工程,必须借助科研的力量来攻克这两大行业痼疾。”作为港珠澳大桥国家科技支撑计划课题之一——“混凝土结构120年关键技术”的负责人,王胜年带领团队进行攻关,从理论、技术、材料、工艺等多方面着手,作出了适合港珠澳大桥的耐久性设计。
港珠澳大桥也是绿色工程。施工之初,最让人揪心的白海豚仅有1400头;主体工程完工后,白海豚增加到1800头。“这也是国家科技支撑计划的子课题,我们与中国科学院水生生物研究所、中山大学、交通运输部规划研究院合作,组建团队,300多次出海跟踪,拍摄30多万张照片,对海域内1000多头白海豚进行了标识,并摸清白海豚生活习性,在施工时采取针对性保护措施。”余烈说,出海时能看见白海豚,是吉祥如意的象征,工人们既期盼偶遇白海豚,又会刻意避开,让它们少受干扰。
(记者 冯华)
- 原标题:港珠澳大桥的“科技密码”
- 责任编辑:童黎
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