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跨越伶仃洋——港珠澳大桥

来源:大学生网报 西南科技大学 作者:卿文静

在2018年10月24日的这一天,被誉为“世纪工程”的港珠澳大桥正式投入了运营。港珠澳大桥以香港大屿山为起点,经大澳,跨越珠江口,最后分成Y字形,一端连接珠海,一端连接澳门 。从2009年12月15日的动工建设,到2017年7月7日主体工程的全线贯通,2018年10月24日的正式通车。耗时九年的世纪工程最终落成。

建筑史上的“珠穆朗玛”

港珠澳大湾区也被称为粤港澳大湾区,是指由香港、澳门两个特别行政区和广东省的广州、深圳、珠海、佛山、中山、东莞、肇庆、江门、惠州等九个城市组成的城市群,是继美国纽约都会区、美国旧金山湾区和日本东京都市圈之后的世界第四大湾区。但是无论是从香港到澳门还是两地到内陆都需要一定的时间,不管是货物运输还是人流来往交通都起着至关重要的作用。这项工程遵循了中国多年来指导经济发展的一个传统逻辑:要致富,先修路。港珠澳大桥的修建是作为“一国两制”下粤港澳三地首次合作共建的超大型跨海交通工程,也是世界上最长的跨海大桥工程。工程完成后,从香港到珠海的车程从以前3-4小时的交通时间缩短到只需半小时,粤港澳三地将紧密连接在一起。港府表示:港珠澳大桥在促进香港、澳门和珠江三角洲西岸地区经济上的进一步发展具重要的策略意义,为配合大桥主体工程,香港特区正全力推进香港境内的口岸及接线工程。大桥可大幅减省香港与珠江西岸间陆路客运和货运的成本及时间。凭借大桥的连系,珠三角西岸会纳入香港方圆三小时车程内可达的范围,大大提升该区对外资的吸引力,有助优化区内工业结构,也能为港商提供大量拓展内地业务的良机,香港的旅游、金融、贸易、商业和物流等各主要行业将受惠于这片新的经济腹地。从自身上来说,港珠澳大桥采用最高建设标准,抗震达8度(地震烈度),能抗16级台风,设计使用寿命120年。经受了强台风“山竹”的考验,连桥上的路灯、护栏都安然无恙。从世界上来看,港珠澳大桥是世界级的工程,是国际上最大的一个单体跨海交通项目,早在2015年,英《卫报》就将这座建设中的大桥列为“即将完工的当代世界七大奇迹之一”。有着世界首创主动止水的沉管隧道最终接头、世界首创桥-岛-隧道集群方案、世界最大尺寸高阻尼橡胶隔震支座、世界最大难度深水无人对接的沉管隧道等多项世界之最。

站在自主创新的肩膀上成功

成功向来不是一蹴而就的,伟大工程的背后往往是科学技术在支撑。港珠澳大桥也是如此。港珠澳大桥跨越了珠江口蜿蜒34英里。而当时,在沉管隧道领域,中国的技术水平还无法望及国际,巨大的工程量,技术的缺失都让这项工程饱受外界的质疑。 据港珠澳大桥管理局相关专家介绍:为解决一系列问题,将国家交通运输部组织的“港珠澳大桥跨海集群工程建设关键技术研究与示范”项目正式列入国家科技支撑计划,并有41位中外桥梁、隧道专家被聘为港珠澳大桥技术专家组成员。

在港珠澳大桥之前,全中国的沉管隧道工程加起来不到4公里,在外海建造沉管隧道,可谓是从零开始。因为难以承受国外高额的技术咨询费用和无法照搬的技术。港珠澳大桥岛隧工程的总工程师林鸣带领团队开始了自主创新道路。在材料的选择上:由于珠江口阻水比(可用之来反映该桥梁占用河道的情况和阻水程度)要求桥梁的跨径较大,而抗震要求桥梁上部结构的重量要尽量轻,而常见的混凝土结构往往达不到这个要求,于是工程师便决定采用更加轻便、跨越能力更强的钢结构。港珠澳的钢材都选自作为全球不锈钢行业领军企业的“太钢”。要想在腐蚀性极强的海洋环境之中保持120年的设计使用年限,必须要选择结构性更强的钢材,当时由于国内并没有符合标准的数据参考,太钢于是采用英国标准制作大桥所需的双相不锈钢。双向不锈钢的强度比普通不锈钢的强度要高,但更多依赖进口,费用昂贵。为此,太钢集团采用了自主研发的并在前几年获得了国际标准的认证的双相不锈钢投入生产,有悠久历史的中铁山桥集团为了满足高标准、高质量、长寿命的要求,首次采用了研制的机器人焊接系统技术,使钢材的无缝接合上升带更高水平。在设计方面,大桥借鉴了中国传统大桥的美学设计,又兼顾珠江口洋流流向,将直线、直角曲线化,将桥、路、岛三者相结合,功能兼顾,为了达到抗震防撞还进行了详细的风洞测试。

在海底隧道修建中,隧道由33节预制沉管组成,每节沉管长180米,平均每节超过五万吨。沉放工作从2013年就开始动工,沉管在海平面以下13米至44米不等的水深处无人对接。对接在环境复杂的海底进行,受多种环境介质影响,共需对接33次,耗时3年。沉管连接处橡胶止水带要可用120年,对接误差控制在2厘米以内。为了减少司机在进出隧道时的光线不适感,在隧道入口还建成了“门型”构架的减光罩,达到光线渐变效果。为了让长达6.7公里的超长隧道里保持通风,靠着每300米就有一个风机的接力作用,地面上的新鲜空气不断输送到海底隧道之中。从墙面到天花板隧道里铺设的防火设施可以保障1200度高温2个小时下的主体结构安全,同时自动喷淋系统、紧急救援电话等,都在同时保障着隧道里的行车安全。隧道里铺设的防火设施可以保障1200度高温2个小时下的主体结构安全,同时自动喷淋系统、紧急救援电话等,都在同时保障着隧道里的行车安全。港珠澳大桥护栏采用四横梁结构的金属梁柱式护栏,护栏高度1.5米,斜H型立柱,立柱间距2米;防护能力达到520kJ(SS 级),各项指标均满足BSEN1317评价标准的要求,可做到车辆以15度、80千米/小时速度撞向护栏后不会冲破护栏坠海。在抗震上,采用一种长宽1.77米、由多层新型高阻尼橡胶和钢板交替叠置结合而成的隔震支座实现抗震。该隔震支座为中国自主研制,承载力约3000吨。若地震发生,隔震支座竖向通过加劲钢板提供稳定可靠的承载力,有效支撑建筑物,水平方向利用橡胶粘性大、吸收震动能量、变形能力强等特点,在外力作用下产生一定变形,吸收地震的能量;地震发生后,支座通过橡胶的恢复力回到初始位置,避免将全部能量传递给建筑物,在地震波往复活动作中将震动能量转换、消耗,降低建筑物承受的地震破坏力。[61]港珠澳大桥的沉管隧道也具备高抗震性能,管内布放有减震钢索以增强沉管柔性;若地震发生,沉管的位移和滞回不会损坏管节

为了将路与隧道相连接,还修建了两座人工岛作为衔接。人工岛以填海造岛的方式修建,但传统的填海方式不仅耗时并且耗资巨大,对周边的生态环境也会产生巨大的破坏。于是工程队采用了以钢筒填造作为人工岛修建的基础,首创深插式钢圆筒快速成岛技术。他们将巨大的钢筒插入30多米的海底,每个钢筒直径22米,高40到50米,填造人工岛全程共用了120个钢筒,工程填海面积208.87万平方米,护岸长达6079.344米。香港的一侧也采取不清淤的方式填造人工岛,修建人工岛护岸、陆域形成、地基处理及海巡交通船码头减少对环境的影响。

除开技术的干扰因素,大桥在修建的过程中也面临着人为的干扰。在大桥修建过程中,2010年港珠澳大桥被香港66岁老太通过申请法律援助入禀香港高等法院,就大桥香港段环评报告申请司法复核,要求推翻环保署2009年10月通过的港珠澳大桥香港口岸段及香港接线段的两份环评报告的“环评风波”。大桥香港段工程延误近1年才启动。2014年10月19日凌晨2时发生了一起坍塌事故,离地约15米高的桥墩突然倒塌。事发时5名工人于赤鱲角机场南路白沙咀地盘的桥墩工作,并用桥墩旁的吊臂机吊起一些建筑组件,期间该桥墩突然倒塌,在正在桥上工作的两名男子即失却平衡直堕地面,3名于地面工作的工人也因突如其来意外,走避不及,被铁架击中的事件,各类突发的事件使原本计划耗时八年的工程整整迟了将近一年的时间才正式投入运营。

路漫漫其修远兮

大桥的成功运营,也存在着许多的争议。港珠澳大桥管理复杂,需要法律与政策层面的制度秩序,就其中收费的标准也是人们所关心的一大热点。2018年8月23日,经广东省人民政府批复同意,港珠澳大桥收费站车辆通行费收费标准确定为:小型客车(私家车、出租车)150元/车次,大型客车(过境巴士)200元/车次,穿梭巴士300元/车次,普通货车60元/车次,货柜车115元/车次,收费标准以人民币结算 。港珠澳大桥主桥仅在珠海设1个收费站,该收费站包括20条收费通道。内地ETC和香港快易通可在桥上自动扣费。现金缴费需使用人民币,非现金结算以人民币计价。同时,民众还可使用银行卡、支付宝、微信等方式付款,收费标准以人民币为基准,港澳两地按照扣费时的汇率实时换算。按此收费,港珠澳大桥预估需要一百年以上才能收回成本。至于以后费用的标准是否会改变也尚无定论。由上数据看,大桥的货车收费标准远低于了私家车的费用,大桥使用对象更多是面向大型运输货物的货车。货车进入大桥服务扣费时汇率换算所消耗的时长如何计算?关于车道:工程在设计的时候参考了英法海底隧道的解决办法——采用变换行驶方式的出入口。在大陆上桥的入口采用“右上左落”的车辆安排,从内地往香港方向上桥所有车辆遵循靠右行驶原则,当车辆行驶到“观景山隧道”和“机场隧道”时,通过立交桥自然转换成靠左行驶。而从港澳方向上桥的车辆在上桥之初遵循靠左行驶原则,当通过上述两个地点时立交桥自然转换成靠右行驶。到达目的地口岸时,相关指引会引导司机按照相应方向调整的。然而对于习惯于右行驶的司机来说能否适应车道行驶转换也是有争议。大桥修建后对缓解海运紧张上起了很大作用,这就意味着大桥的分流作用也会明显增多,海上运输而导致失业的工人一时间又该何去何从?在港珠澳行驶中办理港珠澳车牌难度是否会加大?价格是否会上涨?“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。”大桥是否真的能发挥到那么多的作用和解决这些问题都还需要我们慢慢去探究,等待时间的验证。

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