10月23日上午,被稱為“現(xiàn)代世界新七大奇跡”之一的港珠澳大橋開通儀式在廣東珠海舉行。10月24日上午將正式通車運營。大橋全長55公里,集橋、島、隧于一體,創(chuàng)造了沉管隧道“最長、最大跨徑、最大埋深、最大體量”的世界紀錄,涵蓋了當今世界島隧橋多項尖端科技,是當今世界最具挑戰(zhàn)性的工程之一。
港珠澳大橋從設計到建設前后歷時14年,這背后有著什么樣的科技支撐呢?
世界最長的海底沉管隧道
天上有飛機,海上有輪船,夾在中間的港珠澳大橋如何才不會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呢?
港珠澳大橋設計團隊提出了一個極富創(chuàng)造力的方案:建造東西兩個人工島,修建一段海底隧道,將隧道與大橋連接起來。這條世界最長的海底沉管隧道由33個巨型沉管組成,每節(jié)管道長180米,單節(jié)重約8萬噸,且沉到海底40多米。
如此巨大的沉管要怎樣才能沉降到海底實現(xiàn)對接?這就需要浮運安裝。所謂浮運安裝,即是用拖船將沉管拖運到橋位附近,再用絞錨方式進行橫、縱移沉管至安裝位置并進行沉放安裝。為保證浮運安裝成功完成,華南理工大學的趙成璧副教授團隊采用物理模型試驗和數(shù)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研究。這一研究,還真發(fā)現(xiàn)問題。
“實驗發(fā)現(xiàn),在淺水海域,沉管在水流和波浪的作用下,縱向水流對管段的作用所引起的問題比較容易解決,但若遇橫流的作用,管段一放進海里,就會產(chǎn)生橫傾與下沉,并容易觸碰到海底,極其不安全。”團隊成員王冬姣副教授說。為了進一步驗證該實驗的可靠性,團隊一遍遍進行實驗與計算。最終為港珠澳大橋的浮運與沉放施工方案提供重要的技術支持。
在大橋主體安裝中,鋼箱梁橋面鋪裝代表橋梁建設“面子”工程,它提供車輛行駛的舒適安全。“我們摒棄了價格高昂的進口環(huán)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。”華南理工大學張肖寧教授說,“但該方案施工效率低,按照此方案,需要5年左右的時間才能完成鋪裝工程。”他們創(chuàng)新性地提出GMA施工方案,將施工效率提高10倍,半年內(nèi)完成工程。并建成國內(nèi)外首個能夠滿足力學相似的橋梁截斷足尺模型。
