中国建造概论：超级港珠澳大桥工程

1）工程简介

港珠澳大桥（Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge）是中国境内一座连接香港、广东珠海和澳门的桥隧工程，位于中国广东省珠江口伶仃洋海域内，为珠江三角洲地区环线高速公路南环段。

（1）整体布局

港珠澳大桥分别由三座通航桥、一条海底隧道、四座人工岛及连接桥隧、深浅水区非通航孔连续梁式桥和港珠澳三地陆路联络线组成。其中，三座通航桥从东向西依次为青州航道桥、江海直达船航道桥以及九洲航道桥；海底隧道位于香港大屿山岛与青州航道桥之间，通过东西人工岛连接其他深浅水区非通航孔连续梁式桥分别位于近香港水域与近珠海水域之中；三地口岸及其人工岛位于两端引桥附近，通过连接线接驳周边主要公路。

（2）设计参数

港珠澳大桥全长55km，其中包含22.9km 的桥梁工程和6.7km 的海底隧道，隧道由东、西两个人工岛连接；桥墩224 座，桥塔7 座；桥梁宽度33.1m，沉管隧道长度5664m、宽度28.5m、净高5.1m；桥面最大纵坡3%，桥面横坡2.5%内、隧道路面横坡1.5%内；桥面按双向六车道高速公路标准建设，设计速度100km/h，全线桥涵设计汽车荷载等级为公路-Ⅰ级，桥面总铺装面积70 万m2；通航桥隧满足近期10 万t、远期30 万t 邮轮通行；大桥设计使用寿命120 年，可抵御8 级地震、16 级台风、30 万t 撞击以及珠江口300 年一遇的洪潮。

（3）设计理念

港珠澳大桥总体设计理念包括战略性、创新性、功能性、安全性、环保性、文化性和景观性几个方面。

港珠澳大桥主桥为三座大跨度钢结构斜拉桥，每座主桥均有独特的艺术构思。其中青州航道桥塔顶结型撑吸收“中国结”文化元素，将最初的直角、直线造型“曲线化”，使桥塔显得纤巧灵动、精致优雅。江海直达船航道桥主塔塔冠造型取自“白海豚”元素，与海豚保护区的海洋文化相结合。九洲航道桥主塔造型取自“风帆”，寓意“扬帆起航”，与江海直达船航道塔身形成序列化造型效果，桥塔整体造型优美、亲和力强，具有强烈的地标韵味。东西人工岛汲取“蚝贝”元素，寓意珠海横琴岛盛产蚝贝。香港口岸的整体设计富于创新，且美观、符合能源效益。旅检大楼采用波浪形的顶篷设计，为支撑顶篷，大楼的支柱呈树状，下方为圆锥形，上方为枝杈状展开。最靠近珠海市的收费站设计成弧形，前面是一个钢柱，后面有几根钢索拉住，就像一个巨大的锚。大桥水上和水下部分的高差近100m，既有横向曲线又有纵向高低，整体如一条丝带一样纤细轻盈，把多个节点串起来，寓意“珠联璧合”。前山河特大桥采用波形钢腹板预应力组合箱梁方案，采用符合绿色生态特质的天蓝色涂装方案，造型轻巧美观，与当地自然生态景观浑然天；桥体矫健轻盈，似长虹卧波，天蓝色波形腹板与前山河水道遥相辉映，如同水天一色，在风起云涌之间形成一道绚丽的风景线。

（4）设计特点

针对跨海工程“低阻水率”“水陆空立体交通线互不干扰”“环境保护”以及“行车安全”等苛刻要求，港珠澳大桥采用了“桥、岛、隧三位一体”的建筑形式；大桥全路段呈S 形曲线，桥墩的轴线方向和水流的流向大致取平，既能缓解司机驾驶疲劳、又能减少桥墩阻水率，还能提升建筑美观度。

斜拉桥具有跨越能力大、造型优美、抗风性能好以及施工快捷方便、经济效益好等优点，往往是跨海大型桥梁优选的桥型之一。结合桥梁建设的经济性、美观性等诸多因素以及通航等级要求，港珠澳大桥主桥的三座通航孔桥全部采用斜拉索桥，由多条8～23t、1860MPa 的超高强度平行钢丝巨型斜拉缆索从约3000t 自重主塔处张拉承受约7000t 重的梁面；整座大桥具有跨径大、桥塔高、结构稳定性强等特点。

2）超级工程特点和难点

珠联璧合助力粤港澳大湾区，我们还赋予了桥岛隧另外一个文化，就是珠联璧合。港珠澳大桥有隧道、人工岛，还有40 多km 的桥梁，所以从几个城市通过隧道和桥梁，就好像一条银线将一些珍珠串起来，银线串珍珠这样诗意化的设计，不仅是为了美观也是解决大桥的技术难题，同时也体现了中国传统文化中的美好寓意。

（1）技术创新

巨型工程，意味着无法想象的技术挑战。

港珠澳大桥海中主体桥梁总用钢量约40 万t，相当于60 座埃菲尔铁塔，其中最长的一片钢箱梁长132.6m。他们都是在广东中山的拼装厂组装完成再运到40km 以外的桥位安装现场。

这座连接香港、珠海、澳门的跨海大桥，必须能抵御16 级台风和8 级地震，既不能影响航道畅通，也不能干扰附近香港和澳门国际机场的航班起降。

为此，大桥的建设在设计材料和施工上都实现了巨大创新和突破。而所有这些标准的提升，也都是为了满足不低于120 年的设计使用年限。此前中国内地大型桥梁的设计使用年限都不超过100 年。为了攻克技术难关，中国制造走出了一条全新的体现中国标准的道路。早在1983 年，在伶仃洋修建跨海大桥的讨论就已经浮出水面，而对于建筑师们来说，他们的使命远不止将一个梦想变成现代工程奇迹这么简单。它的交通功能只是它的一个最基础性的设计要求，而它的文化打造和追求是另一个更高境界的一个使命。

2009 年12 月，港珠澳大桥铺开建设，大桥建设者清醒地意识到，前方的路不会是一片坦途，海中主体桥梁长达22.9km，由于珠江口阻水比要求桥梁跨径尽量要大，而抗震要求上部结构质量要尽量轻，如果采用常见的混凝土结构，是很难实现这个要求的。为了解决这个问题，工程师们决定桥梁上部结构采用更轻便、跨越能力更强的钢结构，但是还有另一项挑战，大桥的桥墩常年在腐蚀性极强的海洋环境中，要保证达到120 年的设计使用年限，工程师们必须找到耐腐蚀性能更好的钢材。

太原钢铁集团有限公司简称太钢，曾经生产出中国的第一炉不锈钢，同时也是全球不锈钢行业领军企业，具备年产1200 万t 钢的产能，其中450 万t 为不锈钢。尽管如此，为港珠澳大桥项目提供钢材仍是不小的挑战。工厂技术人员将目光转向了双相不锈钢钢筋，双相不锈钢的强度比普通钢筋强度高，但之前全部依赖进口，价格很高。太钢迎难而上，自主研发生产的双相不锈钢钢筋被应用于大桥的承台、卡座及墩身等多个部位，用量超过8200t，这是中国建桥史上双相不锈钢钢筋首次大批量应用。(www.xing528.com)

大桥工程的技术突破并不局限于它采用的不锈钢钢筋，同时也实现了自主研发和标准的提升。在桥梁、人工岛和隧道建设领域获得的专利超过1000 项，达到世界级水平。

（2）超级工程与自然和谐共生

2003 年，中华白海豚生活的水域被确立为国家级自然保护区，而港珠澳大桥恰好要从保护区穿过，这曾引发公众的关注和争议。大桥管理局对此进行了详细的调研，认为大桥工程可能会对海洋生物造成一定影响，因此施工中必须采取措施，将影响降到最低，从而确保大桥竣工后水域中的生物种群迅速恢复。解决方案便是针对施工各个环节，出台一部全面的指导手册。

（3）建造技术难点

①外海造岛。港珠澳大桥海底隧道所在区域没有现成的自然岛屿，需要人工造岛。受800 万t 海床淤泥的影响，施工团队采用了“钢筒围岛”方案：在陆地上预先制造120个直径22.5m、高度55m、质量达550t 的巨型圆形钢筒，通过船只将其直接固定在海床上，然后在钢筒合围的中间填土造岛。这种施工方法既能避免过渡开挖淤泥，又能避免抛石或沉箱在淤泥中滑动。岛上建筑采用表面平整光滑、色泽均匀、棱角分明、无碰损和污染的新型清水混凝土，施工时一次浇注成型，无任何外装饰，有效应对外海高风压、高盐和高湿度不利环境。

②沉管对接。港珠澳大桥沉管隧道及其技术是整个工程的核心，既减少了大桥和人工岛的长度，降低了建筑阻水率，从而既保持了航道畅通，又避免了与附近航线产生冲突。

沉管技术，即在海床上浅挖出沟槽，然后将预制好的隧道沉放置沟槽，再进行水下对接。沉管隧道安置采用集数字化集成控制、数控拉合、精准声呐测控、遥感压载等为一体的无人对接沉管系统；沉管对接采用多艘大型巨轮、多种技术手段和人工水下作业方式。在水下沉管对接过程期间，设计师们提出“复合地基”方案，即保留碎石垫层设置，并将岛壁下已使用的挤密砂桩方案移到隧道，形成“复合地基”，避免原基槽基础构造方案可能出现的隧道大面积沉降风险。建设者们在海底铺设了2～3m 的块石并夯平，将原本沉管要穿越不同特性的多种地层可能出现的沉降值控制在10cm 内，避免整条隧道发生不均匀沉降而漏水。

③索塔吊装。港珠澳大桥的斜拉桥距离机场很近，受密集航班影响，海上作业建筑限高严格，传统的架设临时塔式起重机吊装方法无法施展。为此，施工团队采用预制索塔牵引吊装的方案，即在陆地上造桥塔，然后通过桥梁底座上的连接轴进行连接，由巨大的钢缆将原水平放置的桥塔牵引旋转90°角垂直于桥面后再固定。

3）从卑微到被世界敬仰：港珠澳大桥建设的故事

在港珠澳大桥众多建设者中，不得不提到这样一位人物——林鸣。他是桥梁工程师、是全国劳模、是五一劳动奖章的获得者，是优秀共产党员，是港珠澳大桥数万名建设者中的一名。1993 年，林鸣结缘伶仃洋；2005 年起，林鸣开始全身心地投入港珠澳大桥的前期筹备工作；2010 年12 月，林鸣担任港珠澳大桥岛隧工程项目总经理、总工程师，带领3000 多人开始挑战这一全球最具挑战的跨海项目。

岛隧工程是大桥的核心控制性工程，需要建设两座面积各10 万m2 的人工岛和一条6.7km 的海底沉管隧道，实现桥梁与隧道的转换，也就是说岛隧工程是大桥建设技术最复杂、建设难度最大的部分，更被誉为中国交通工程中的“珠穆朗玛峰”！我国的沉管隧道建设起步较晚，直到20 世纪90 年代初，才建设了第一条规模很小的沉管隧道，而当时国外已经建成了沉管隧道近百条。和许多领域一样，中国人需要更多的付出、更深的积淀、更强的意志来追赶和超越。

沉管隧道难在哪里？林鸣都经历了什么？

◆　他经历了国外的技术封锁和“天价”咨询费。

◆　他经历了连续96 个小时不眠不休。

◆　他经历了因过度疲劳而使鼻腔大量喷血，四天内两次全麻手术。

◆　他经历了反对的目光和质疑的声浪。

◆　他也经历了风浪之后的平静，赢得对手的尊敬才是真正的成功。

难以承受国外高额的技术咨询费用，世界上其他沉管隧道的经验也无法再次照搬套用，那我们中国人就自己来创造，自己创新，自己进行技术攻关！林鸣团队从零开始自主攻关，开始挑战外海深埋沉管这一世界工程技术的难题。在人工岛的建造上，工程团队创新性地使用了钢圆筒快速成岛技术，创造了当年开工当年成岛的世界工程奇迹。沉管隧道所使用的33 节沉管全部使用工厂预制，每节沉管长180m，重约8 万t，其体量相当于一艘大型航空母舰。

林鸣的建设团队精细勘测、精细设计、精细施工，港珠澳大桥海底沉管隧道整体沉降不超过5cm，在中国深海创造了一项世界纪录。

以林鸣为代表的港珠澳大桥的建设者们勇于追梦，披荆斩棘，攻坚克难，勇创一流的奋斗精神；自力更生，“敢为天下先”的创新精神，敬业、担当、执着的奉献精神值得我们青年学习。他们用智慧和汗水在世界桥梁史上确立了“中国标准”，一个民族的崛起，一个国家的强大，靠的是无数个林鸣的自强奋发，靠的是先进的技术力量和绝不认输的劲头！