又一個超級工程!七年建一橋  這項技術,世界現在要向中國看齊

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來源公眾號政商內參(ID:zsnc-ok)

正在建設的港珠澳大橋是連接香港、珠海、澳門的超大型跨海通道,它集橋、島、隧道於一體,全長55公里,是世界上最長的跨海大橋,同時也擁有世界上最長的沉管海底隧道,是中國建設史上里程最長、投資最多、施工難度最大的跨海橋樑。

現在港珠澳大橋開工即將7年,工程進展如何?什麼時候通車?以下來看詳情。

開工近七年 明年底具備通車條件

港珠澳大橋跨越伶仃洋海域,是「一國兩制」框架下粵港澳三地首次合作建設的超大型跨海交通工程,於2009年12月15日開工建設。大橋工程全長約55公里,包括海中橋隧主體工程;香港、珠海、澳門三地口岸以及香港、珠海、澳門三地連接線三大部分工程。

港珠澳大橋全長22.9公里,全部橋樑工程有望在今年8月份貫通。長14公里的香港接線及配套工程也將於明年底全部完成。珠澳口岸人工島中,澳門到香港連接線也正在建設。

港珠澳大橋建成通車後,珠海至香港的交通時間將由現在的水路約1小時,陸路3小時以上,縮短至20-30分鐘內,首次實現珠海、澳門與香港的陸路對接,將極大縮短港珠澳三地間的距離,

主體工程採用橋-島-隧集群 為何不能一橋到底?

在港珠澳大橋的建設中,橋—島—隧集群的主體工程長約29.6公里,工程量最大、技術難度最高。主體工程為什麼不選擇全部橋樑或者全部隧道,而採用中國首例的橋-島-隧方案呢?

港珠澳大橋線路要跨伶仃洋海域,如果全部建橋,不但費用低,而且有已經建成的杭州灣跨海大橋等成熟的技術,這是首先要考慮的方案。但大橋靠近香港方向有一個重要的深水航道——伶仃洋航道,它是大型運輸船隻在這片海域通行的唯一通道。這裡是全球最重要的貿易航道,每天有4000多艘船隻穿行,目前達到10萬噸級通航等級,遠期30萬噸油輪可以通行,這就要求橋樑必須是單跨1500米以上的多跨形式,橋樑要建幾個超過170來米高度的橋塔。但香港、澳門、珠海、深圳等幾個機場的航空限高不能超過120米。

於是,一個史無前例的方案被提出並得到肯定:綜合考慮通航需求和航空限高,港珠澳大橋採取6.7公里長的海底隧道和22.9公里長的跨海大橋的聯合方案,即橋—島—隧集群的方案。

深插式鋼圓筒快速環保築島 創造世界工程奇蹟

島隧工程是大橋的控制性難題。承建方在世界範圍內首次提出深插式鋼圓筒快速成島技術,用120個巨型鋼筒直接固定在海床上插入到海底,然後在中間填土形成人工島。這種鎖定結構可以固定鋼桶里填埋的泥沙,也不用移走海量的淤泥。120個超大的圓鋼筒串起,形成隧道兩端的圓心島,每個圓鋼筒的直徑 22.5米,幾乎和籃球場一樣大,高度55米,相當於18層樓的高度,而重量達到550噸,相當於一架A380「空中客車」。

一系列新工藝新設備的研發應用,僅用半年多時間就完成兩個人工島的築造。實現「當年開工、當年成島」,創造了世界工程的奇蹟。

世界上最長最深的沉管隧道 新專利超400項

教科書上,沉管隧道只有剛性、柔性兩種結構體系,通常埋深只有2~3米。為了預留30萬噸級航道,港珠澳大橋沉管需要埋到海床下40多米。什麼樣的沉管結構才能滿足工程需求呢?經過國內外級頂尖團隊的共同研發,開發出全新的「半剛性」沉管結構,把沉管深埋的構想變成現實,第一次做到了海底隧道「滴水不漏」。而在島隧工程的設計建設中,形成的發明專利、新型實用專利達到400多項。目前海底隧道已建成 4.7公里,佔總長度的80%以上。

大橋設計120年壽命抗8級地震抵禦16級颱風

目前世界上的跨海大橋設計使用壽命普遍為100年,而港珠澳大橋為120年,並要求抗8級地震,抵禦16級颱風。

此外,針對港珠澳大橋跨度大、地勢複雜的特殊工況,大橋建設者自主研製出世界最大尺寸的高阻尼橡膠隔震支座,支座承載力約3000噸,好比為港珠澳大橋抵抗16級颱風、8級地震及30萬噸巨輪撞擊安裝一枚「定海神針」。

造橋,現在得向中國看齊

縱觀世界橋樑建設史,上世紀70年代前要看歐美,90年代看日本,而到了21世紀,則要看中國。目前,全球已建成的28座和在建的13座跨度千米以上懸索橋中,中國分別佔11座和9座;全球建成和在建跨度600米以上的21座斜拉橋中,中國則佔17座。

中國邁向橋樑強國

進入21世紀以來,我國橋樑建設者和科研人員緊跟國際前沿技術,在橋樑結構體系設計、核心材料研發、關鍵施工工藝、施工裝備創新上刻苦攻關,使中國橋樑的技術高度不斷攀升、難度不斷刷新——

2003年,集斜拉橋、拱橋、懸索橋三種類型橋樑工藝於一身的上海盧浦大橋以剛勁有力的箱型肋拱承托起550米跨越,成為世界上首座箱型拱肋結構的大型拱橋。

2005年,擁有中國第一鋼橋塔的南京長江三橋以主孔跨徑648米的鋼箱梁斜拉橋跨越大江,215米高的頂天立地「人」字形橋塔聳立江中。它以「在技術與材料創新、美學價值、環境和諧等方面有著突出貢獻」獲得2007年度美國國際橋樑會議「古斯塔夫斯—林德恩斯」獎。

2008年,在潮差大、潮流急、颱風多等極為複雜的自然條件下,我國建成了以630孔橋樑跨越36公裏海面的杭州灣大橋。它創造了「樑上運架梁」、預製箱梁「二次張拉」、柔性防撞等多項「世界第一」,共獲得250多項技術革新成果,形成了九大系列自主核心技術,被譽為「海灣橋樑建設的里程碑」。同年,主跨1088米的蘇通長江大橋建成,開創了當時跨徑最大、基礎最大最深、橋塔最高、斜拉索最長4項世界第一,目前位於世界斜拉橋排行榜第二位。

2009年,由5座跨海大橋組成的舟山大陸連島工程建成通車。其中,主跨長度世界第二的西堠門大橋成為世界上抗風能力最強的橋樑之一。主跨552米的重慶朝天門長江大橋也在2009年建成,位列世界鋼拱橋排行榜第一位。

港珠澳大橋建成後,將成為世界最長的跨海大橋,同時也會為中國增添世界公路建築史上技術最複雜、施工難度最高、工程規模最龐大的跨海新地標。

中國造橋樑已佔近半全球市場

從趙州橋到武漢長江大橋再到港珠澳大橋,橋樑一直是我們國家乃至一個時代裝備製造業、材料業的典型集成代表和最高技術體現。

在國際橋樑大舞台上,中國造的橋樑已經接近了全球市場的一半左右,馬來西亞檳城二橋、巴拿馬運河三橋、韓國仁川二橋、美國舊金山—奧克蘭海灣大橋和我國繼三峽工程、青藏鐵路、京滬高鐵等項目之後的又一世界級工程港珠澳大橋等,都是中國橋樑人留給世界的華麗名片。

「大跨度橋樑技術上世紀在美國、歐洲,之後在日本得到了發展,而進入本世紀後,中國在質與量兩方面都引領了世界。」對於中國橋樑,前任國際橋樑與結構工程協會主席、東京大學名譽教授伊藤學曾發出過這樣的讚歎。

「目前世界最大跨度混凝土梁斜拉橋——巴拿馬運河三橋,是國內設計公司通過聯合體形式,與國外企業同台競爭、競標成功的。」中交公路規劃設計院公司副總工程師許春榮對我國橋樑企業「走出去」的情況很熟悉,他說:「我們現在『走出去』,能夠輸出成套技術,把設計和施工全部承包下來。」

2014年12月18日,塞爾維亞澤蒙—博爾察大橋正式竣工通車。這座投資約1.7億歐元、橋身長1500米的大橋由中方提供貸款並主持設計和施工,是中國基建企業在歐洲承建的第一座大橋。這也意味著,中國製造的橋樑已與歐洲標準相當。

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