港珠澳大桥，为什么被称为“不可能完成”的任务？｜Fantalk

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港珠澳大桥，为什么被称为“不可能完成”的任务？｜Fantalk

港珠澳大桥什么核心技术被业内人士称为全世界最难最复杂的技术

港珠澳大桥建造过程中遇到的困难

如何评价港珠澳大桥？

一、港珠澳大桥，为什么被称为“不可能完成”的任务？｜Fantalk

Oh, my God! That's impossible！

这是今天外媒对于港珠澳大桥正式开通这一事件报道的普遍用词。英国媒体《卫报》更是用“现代世界七大奇迹之一”来形容。究竟这座桥有着什么样的“高端操作”，才让一众媒体如此惊诧呢？有人说长度，但这仅仅是一方面...

▌港珠澳大桥的简历

首先，咱们先来简单了解一下港珠澳大桥，其全长22.9公里，由桥梁、人工岛和隧道组成，工程所处的地质、气候环境复杂，施工难度极大。举例来说就好像让你现在去世界所有顶级大学进行考试，并且所有专业的所有科目必须满分。

可能会有吃瓜群众说，国外造桥技术非常成熟，为什么不直接引进国外的技术来降低难度呢？第一，国外的技术不会轻易给咱们用，有钱都不管用的那种；第二，国外的技术尽管成熟，但适应的地形可远不及港珠澳大桥所经过的地形这样复杂，就算引进技术，效果也真的没有多大。

图片来自：人民日报

▌技术上来说究竟有多难？

由于造桥这件事，绝不是区区几百字能够说明白的，所以小编就直接说最难的几个部分，最首要的就是长度问题。其实港珠澳大桥并不是一整座桥，而是更加复杂的“桥梁、人工岛、隧道”组合的设计方案。

其中的原因，港珠澳大桥总设计师孟凡超解释的非常详细：“珠江口上有一条国家级、世界级的航道，每天最繁忙的时候这里有四五千艘轮船在海面上通过，必须保障绝对的畅通。其次，港珠澳大桥所在海域又靠近香港机场，每天1800多架的航班要从这里起降，所以出于安全考虑，桥也不能修得太高。”同时“海底隧道总不能两头没有依靠地就在水下埋沉管吧？这样就逼得你不得不建人工岛”。

东人工岛（图片来源：港珠澳大桥管理局）

另外由于这种桥+隧道+人工岛的设计，在建设过程中需要“创造”出两座面积各十万平方米的人工岛和一条6.7公里的海底沉管隧道，实现桥梁与隧道的转换。这样说可能不直观，咱们可以想象成把“一台电脑主机，一个梯子和一根水泥管进行组合，让这三个不同种类的东西实现完美过渡转换，并且可以在上面跑汽车。因此这也是大桥建设技术最复杂，建设难度最大的部分。

▌”沉管“的世界难题

沉管简单来说就是一根埋在水里的通道，最后一段沉管的重量更是和一艘航母一样，对接、固定等一系列技术则完全是天书了。本来咱们当初是想把这个设计交给荷兰的一家比较成熟的供应商，但荷兰的公司却开口要价15亿人民币，还仅仅是咨询服务。

最终，港珠澳总工程师林鸣决定放弃这种“明抢”的方法，自己研究攻克难关。经过了一年多的研究，最终咱们仅用96个小时就完成了首节安装。最后一节难度最大，如果按照国外公司的方法，安装至少需要8-10个月，结果中国的工程师和团队仅用了1天就实现了贯通。

港珠澳大桥限速牌（图片来源：央视记者 梁震）

▌建成了为什么不通车？

港珠澳大桥早在去年的7月份就已经贯通了，但一直都没有通车。对此有不明真相的所谓媒体、自媒体人等纷纷吐槽这是”面子工程“，根本不实用。对于这种言论小编只想劝这些人少刷手机多看书，桥通了是没错，不修路怎么通车？飞过去吗？而且由于是隧道、桥梁、人工岛的组合，不仅修路的过程非常繁琐，正式通车前的安全测试也是极为重要的！还有路灯、路面标识等等细节问题全都需要时间来解决。

一、港珠澳大桥什么核心技术被业内人士称为全世界最难最复杂的技术

港珠澳大桥外海沉管隧道施工被业内人士称为全世界最难最复杂的技术。

2005年年底，林鸣第一次接触港珠澳大桥项目。这座连接珠海、澳门和香港三地的大桥，需全面考虑建设条件，必须在55公里的全长中，铺设6.7公里外海沉管隧道。

然而，外海沉管隧道施工核心技术被业内人士称为“全世界最困难、最复杂的技术”，当今世界只有极少数国家掌握，而当时的中国在此领域的技术积累几乎是一片空白。

经验匮乏：

港珠澳大桥是至今为止全球规模最大的跨海工程，其沉管海底隧道规模也位居全球之首。中国工程师们虽然有建设跨江隧道的经验，但截至2010年，仍对海底沉管隧道非常陌生。

大桥建设初期，国外保持高度技术封锁；大桥建设中期，许多国外技术经验不适用于实际情况；故港珠澳大桥是一座集多项世界性难题的工程。

二、港珠澳大桥建造过程中遇到的困难

1、限高120米

港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋，连接香港、珠海、澳门三地，由于伶仃西航道和铜鼓航道对通航要求较高，远期要保障30万吨游轮的通航能力。但要满足30万吨游轮的通航能力，就必须建造一座桥面高度超过80米，桥塔高度达到200米的超级大桥。

但由于大屿山机场在航道处限高为120米。因此，不可能采用桥梁方案跨越这两条航道，如果找不到解决的办法，那么，港珠澳大桥就将陷入无疾而终的困局。

对此，采取的应对措施就是修建海底隧道，由于有高度上的限制，加上海底隧道不仅能很好地解决水域的跨越问题，而且还在大程度上降低了对周围环境的影响，解决了大面积水域的航运问题。特别是随着修建海底隧道的一些关键技术的不断突破，海底隧道已逐渐成为了工程界普遍认同的跨越航运繁忙航道的第一选择。

因此，港珠澳大桥之所以选择修建长海底隧道，并成为海底隧道最长的跨海大桥，这一方面既有客观因素的制约；另一方面，也是因为海底隧道具有自己独特的优势。

2、10%水阻率

要建造海底隧道，首先要找到能把桥梁和海底隧道连接起来的岛屿，由于附近海域没有现成的岛屿可供使用，这就必须修建人工岛来连接海底隧道和桥梁。

而伶仃洋是—个典型的弱洋流海域，加上每年有大量的泥沙从珠江口流入伶仃洋，如果人工岛长度和宽度过大，就会起到阻挡泥沙流入大海的作用，水阻率一旦超过10%，泥沙就有可能被阻挡沉积，在岁月流逝中让伶仃洋变成一片冲积平原。

为了避免这个灾难性的后果，就必须缩小人工岛的尺寸，把人工岛的长度控制在1公里以内，但采用盾构法的话，由于盾构法对稳定性要求很高，隧道也会埋得比较深，最终会导致人工岛的长度超标并撞上10%水阻率的红线。

在综合考虑水阻率以及该处隧道规模、海域水文地质条件的情况下，最终采用了沉管法取代盾构法。沉管隧道是指在海床上浅挖出沟槽，将预制好的管道沉放到沟槽中，然后进行水下对接。采用沉管隧道技术后，降低了400米的岛屿长度，将岛屿长度控制在625米，解决了10%水阻率的问题。

3、800万立方米淤泥

之前讲到要修筑625米长的人工岛以连接桥梁和海底隧道，而在修筑人工岛的地方有一层15到20米的淤泥，由于淤泥的物理属性，如果在其基础上做抛石斜坡或常规重力式沉箱的话，抛石或重力沉箱就会因淤泥而打滑，地基不稳。最常规的办法是把淤泥全部清理掉，或者用排水结固的办法使淤泥变干，然后再抛石或用沉箱坐稳。

但在海底排水使淤泥变干并不现实，而如果要把淤泥全部清理掉，要清理足足800万立方米淤泥，这不仅耗时耗力，使在一年的造岛工期内无法完成工作任务，而且还会对海洋环境造成很大污染。

对此，工程师的解决之道是采用120个重550吨，高55米，直径22.5米的圆形钢桶围成一圈来稳定地基，钢桶会插入粉质粘土、粉质粘土夹砂层中，逐渐会形成稳定的结构，届时只要在钢桶围成的人工岛内填充沙石即可，钢桶会使沙石留在人工岛内，不用在担心抛石和沉箱顺着淤泥滑走，最后形成永久的抛石斜坡堤和临时钢圆筒结构相结合的岛壁结构。

4、3厘米误差

成功修筑人工岛的前提是要制造出120个550吨重、55米高的巨型钢桶，但由于钢桶的体积过于庞大，没有任何一个卷板机和模具能够完成这样钢桶的制造工作，不得不采用模块组装的办法，将钢桶分成72个模块，一组一组的拼装。

但这种做法也会带来一个问题，由于钢桶的误差要求被限制在3厘米以内，而每一次拼接都会有一定的误差，加上拼接的模块数量达72个，以及钢桶高达55米的巨大体积非常不利于加工和制造，在多次拼接后有可能无法将误差控制在3厘米以内。

最终，工程师们用内胆来解决钢桶制造的精度问题——制造一个能够控制圆柱形钢桶外型的钢结构支架，在这个钢结构支架的辅助性进行拼接，终于将误差控制在3厘米以内。

5、沉管的浮运和沉放

港珠澳大桥的海底隧道由33节的钢筋混凝土结构的沉管对接而成，每个标准沉管长180米、宽38米、高11.4米，排水量大约在8万吨。隧道沉管在岸上预制好之后，用钢封门将两端封闭，沉管浮在海面上，由多艘大马力拖轮拖到约7海里外的施工海域，然后再下沉到海底对接安装。

由于沉管体积庞大且重量很大，加上水文情况、水道宽度的限制，以及沉放时对精度有很高的要求，沉管的浮运和沉放属于施工过程中的项重要技术。沉管浮运需要考虑拖拽力、水流速度与方向以及潮汐、海水密度和大风的影响。

由于水的阻力系数等因素，会造成经验公式计算结果与实际结果有一定差异的情况，一旦拖拽力如果计算不精确，就有可能导致钢缆断裂，沉管倾覆。另外，潮汐也会引起水位变化，海水密度也会引起浮力变化，水流的大小和方向是决定管节尺寸以及浮运沉放方式的一个重要因素，这些都是要仔细考量的因素。

沉管沉放也有很多技术挑战，由于局部施工区域属于极为松软而且类型多样的土质，较容易发生过度沉降的问题，在这种情况下安装将严重影响安装的精度，无法按要求将误差要控制在7厘米以内，可能给隧道的工程质量带来难以估量的后果。另外，沉管下沉过程中对稳定性有很高的要求，海底基槽淤泥回流也会给沉放带来不小阻碍……

面对上述挑战，工程师们见招拆招，一一将问题解决。为确定拖拽力，工程师开展的管段拖曳阻力模型试验，确定管段及管段组合体的拖航阻力，并以试验数据推算推拖拽力和拖船的数量和所需功率。

为避免过度沉降，保障安装精度，在每个沉管安装之前，先在伶仃洋40多米深的海底开挖一条海底隧道基槽，基槽挖好后打挤密砂桩，然后在基槽上铺2到3米的块石并夯平，创造一种新的复合地基，使沉管的沉降值大大缩小，把误差控制在5厘米左右。

面对海底基槽淤泥回流，一方面设置5个固定观测点保持对施工海域的泥沙检测，提供有效的泥沙淤积预警分析，为后续沉管安装施工提供可靠保障。另一方面设置水下横向截泥堤坝，拦截沿基槽方向的泥沙回淤物，同时调动“捷龙”、“浚海6”清淤船清理淤泥。

三、如何评价港珠澳大桥？

港珠澳大桥是中国境内一座连接香港，珠海，澳门的桥隧工程。港珠澳大桥于2009年12月15日动工建设，于2018年2月6日完成主体工作验收，10月24日开通运营。桥隧长55千米，主桥29.6千米香港口岸至珠港口岸41.6千米。其中桥面为双向六道高速公路。港珠澳大桥有空前绝后的建筑规模，建筑团队，施工难度和顶尖的建筑技术。获得了2019年度中国建设工程鲁班奖。 港珠澳大桥的设计理念有战略性、创新性、功能性、安全性、文化性、景观性和环保性等几个方面。港珠澳大桥的每座主桥都有独特的艺术构思。青州航道桥塔顶吸收中国结文化；江海直达船航道桥主塔塔冠造型是白海豚；九州航道桥主塔造型为白帆。这座大桥不仅设计造型美观，还是一座多功能的大桥它的交通工程就包括收费、通信、照明、消防、供电、排水、给水、监控和防雷等多个子系统。整座大桥跨径大、桥塔高、结构稳定。 港珠澳大桥的建设在一定程度上推动了大湾区的建设。港珠澳大桥的建设通车极大地缩短了去香港、澳门和珠海之间的时间，是中国桥梁发展史中的一个巨作，是中国从桥梁大国走向桥梁强国的里程碑之作。这不仅体现出中国建造坚固，多功能桥梁的实力，也是中国综合国力的体现，中国热爱人民的体现。港珠澳大桥的建设推动了当地很多工程的发展，推动了很多地区的经济建设。同时体现了国家对一国两制政策的重视。这座大桥折射出了中国的发展思路，创造了巨大的社会效益，体现了中国人民敢于挑战不可能，不断拼搏的精神。