7.漂浮大陸：港珠澳大橋香港口岸漂移事件（二）

前文再續，書接上一回。

2014年10月（事件發現前2個月）

2014年10月香港口岸衛星圖

這時，除了人工島北側之外，東側與南側也填至了海面以上。與路政署的回應相吻合，恰恰在2014年12月，也是人工島的東側與南側發生嚴重位移的範圍最多。

我們來整理一下相關線索的時間順序。

（1）2014年4月：人工島西側填出海面

（2）2014年10月：人工島南側、東側填出海面

（3）2014年12月：鋼圓筒嚴重位移事件被發現

假設2014年10月南側與東側剛完成階段的回填工作，則可以認為在回填完成2個月後，人工島的鋼圓筒即發生了嚴重的位移；

若假設吹填的效率十分高，在西側填出水面後，3個月後（2014年7月）南側與東側就完成了回填工作，則可以認為5個月後，鋼圓筒才發生嚴重位移。

也就是說，在人工島的南側、東側回填至水面僅僅2~5個月後，部分鋼圓筒就產生了6~7m的水平位移！

6~7m是什麼概念呢？ 香港人工島的鋼圓筒高度約為34m，這意味著整個鋼圓筒已經整個傾斜了12°。就是著名的比薩斜塔，其傾斜角最大時也僅為5°。

有人模仿我的傾，還有人模仿我的斜

吃驚之餘，有點暗暗的佩服之情湧上來了心頭。在無意間創造了世界第一斜之後，還沒有倒，某種意義上也算是一種新的世界奇蹟了。

在消化這種情緒之後，為了進一步查明事件的原因，我又找到了東人工島的資料。作為連接沉管隧道一端的東人工島，採用的也是鋼圓筒+拋石海堤，在工藝上與香港口岸人工島有異曲同工之妙。但是，東人工島卻沒有出現過大位移的事故。

這兩者到底差別在哪呢？我隱隱感到好像離謎底越來越近了。

推理肆章：東人工島

東人工島位於沉管隧道的東側，是橋隧連接的樞紐。

重溫一下四個人工島的位置

東人工島圍護結構一次形成，設置鋼圓筒63個。面積約10.5公頃（香港口岸人工島的7%）。

東人工島布置形式

項目所在地的地質情況與香港口岸類似，表層均為厚度約25m淤泥及淤泥質土。

東人工島地質情況

海堤的結構形式與香港口岸人工島也很類似。所不同的是，東人工島的地基加固方式由碎石樁變成了砂樁。

東人工島海堤結構形式

就連施工順序都十分類似。

步驟一：清淤至-16.0m

步驟二：拋填碎石墊層至-13.0m

步驟三：下沉鋼圓筒，筒內回填並插設排水板

步驟四：筒外施工砂樁

步驟五：島內回填至-5.0m，並插設排水板

步驟六：島內回填至+5.0m

步驟七：施工拋石海堤

在填至+5.0m後，東人工島鋼圓筒的最大水平位移錄得為0.67m。（很抱歉，這裡的詳細監測資料不方便放出）

根據這些信息，我們可以將東人工島與西人工島的條件作出對比。

香港口岸與東人工島信息比對

這個對比結果就很有意思了。除了填海面積及鋼圓筒高度之外，對於表中的其他項目，誘發水平位移增大的風險程度，香港口岸人工島均低於東人工島。換言之，填海面積與鋼圓筒高度這兩個項目，很有可能就是導致香港口岸位移過大的罪魁禍首。

先來看看鋼圓筒高度。30m與34m的高度相差不大，考慮到香港口岸處鋼圓筒的嵌固長度遠大於東人工島，綜合來看香港口岸的鋼圓筒水平位移應要小於東人工島。

那麼問題很可能就出在填海面積上。香港口岸的填海面積約為東人工島的14倍。但填海面積與鋼圓筒的水平位移有什麼關係呢？似乎讓人摸不著頭腦。

是的。面積與水平位移沒有關係。但是，面積大小不同，導致的回填區域順序不同，則有很大的關係。

推理終章：曙光乍現

東人工島由於面積較小，用於陸域回填的吹砂船不用駛進島內，在島外就可以進行吹砂回填。

東人工島在島外進行的吹砂回填

由於島的面積較小，在短時間內（1個月），即可以完成整個島內的首次回填（回填至-5.0m，並可以認為回填是均勻的），並進行排水板插設。此時，地基淤泥中由回填砂重量引起的超孔隙水壓力，很快就可通過排水板的排水進行消散。

但香港口岸人工島由於面積龐大，一次吹填就完成回填就變得不太現實了。對於這種大型的填島工程，一般會分區域進行回填。其中，香港口岸人工島就選擇了先從西側區域開始回填。

西側開始先進行回填

然而，由於面積龐大，回填周期會變得很長。由於排水板是在回填出海面之後才進行插設的，地基厚度20m的淤泥，在回填砂料重量長時間的作用下，在插設排水板之前，由於排水條件差，相比起自身固結壓縮，會更可能發生以下的變形。

淤泥發生隆起變形

沒錯。隨著時間增長，回填砂料會逐漸下沉，形成鍋型分布。然而，底部的淤泥在缺乏排水條件下，泊松比接近0.5，此時淤泥不會因為砂料的下沉而壓縮，而是像「擠牙膏」一樣，跑到隔壁去了，形成了隆起的「淤泥包現象」。

隨著回填逐漸由西向東的推進，淤泥包也會逐漸向東推進，並開始對東側的鋼圓筒形成擠推力。

淤泥包逐步向東推移

當東側也開始回填時，淤泥猶如一頭困獸，終於無路可逃，只能向兩邊擠壓。這時，鋼圓筒由於剛度較大，首當其衝，承受了大部分的推力，事故發生了。

巨大的推力將鋼圓筒推移了6~7m。

部分有深入調查的媒體，也得出了類似的原因。

媒體報導的原因

這個原因似乎言之有理，有理可循。我們甚至可以開始懷疑，在進行正式施工之前，設計方是否忽略了考慮回填次序對海堤結構安全的影響。

為了更進一步探究這種效應的影響，這段時間驊仔潛心閉關建模，用三維的有限元模型來模擬回填次序對淤泥的擠壓影響。

海堤有限元計算模型

在經過長時間（1天）的模型建立和調整後，終於有了初步結果。

有限元的計算結果是否進一步證實了原因？

在海堤鋼圓筒發生過大位移後，採取了什麼措施，扶大廈之將傾？

敬請關注下期文章（最終回）「7.漂浮大陸：港珠澳大橋香港口岸漂移事件（三）」