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闽寻匠心大国重器港珠澳大桥七问 [复制链接]

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当我们驾车驰骋在港珠澳大桥时,不知道大家有没有想过去了解一下它呢?下面小编将带领大家了解一下这座“世界最长的跨海大桥”。

一、为什么要建港珠澳大桥

港珠澳大桥,跨越伶仃洋,东接香港特别行*区,西接广东省珠海市和澳门特别行*区,首次实现了珠海、澳门与香港的陆路连接,极大地缩短了三地间的距离。通车后,驾车从香港到珠海、澳门从3个小时缩短至约45分钟,这对提升珠江三角洲地区的综合竞争力,保持港澳的长期繁荣稳定,打造粤港澳大湾区具有重要战略意义。

特别是在“一国两制”框架下,三地成功创立的完整的大桥工程决策体系,对未来大湾区整体基础设施建设是极为宝贵的财富。

年底,经过6年筹备、9年建设,全长55公里的港珠澳大桥建成通车。这一超级工程集桥梁、隧道和人工岛于一体,其建设难度之大,被誉为桥梁界的“珠穆朗玛峰”。它的建成,不仅标志着中国从桥梁大国走向桥梁强国,也意味着粤港澳大湾区建设正式驶入快车道。

二、我没去过港珠澳大桥,怎么用文字让我直接感受它的震撼?

我们可以用一些数字让大家来感受一下:

港珠澳大桥全长55千米,其中包含22.9千米的桥梁工程和6.7千米的海底隧道,隧道由东、西两个人工岛连接;桥墩座,桥塔7座;桥梁宽度33.1米,沉管隧道长度米、宽度28.5米、净高5.1米;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,设计速度千米/小时,全线桥涵设计汽车荷载等级为公路-Ⅰ级,桥面总铺装面积70万平方米;通航桥隧满足近期10万吨、远期30万吨油轮通行;大桥设计使用寿命年,可抵御8级地震、16级台风、30万吨撞击以及珠江口年一遇的洪潮。这一个个的数字就让我们感到十分的“强悍”。

三、我感觉港珠澳大桥造型好独特啊,设计师放了什么“彩蛋”呢?

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米,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。

四、设计过程中遇到过什么困难呢?

01

限高米

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,桥塔高度达到米的超级大桥。

但由于大屿山机场在航道处限高为米。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。

02

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。

03

万立方米淤泥

之前讲到要修筑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。

04

3厘米误差

成功修筑人工岛的前提是要制造出个吨重、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。

五、这些问题是怎么解决的呢?

1、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。

2、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,降低了米的岛屿长度,将岛屿长度控制在米,解决了10%水阻率的问题。

3、工程师的解决之道是采用个重吨,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、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。

六、这样宏伟的工程背后的团队是怎样的呢?

铸就这一切的,是花甲之年还带领着一众工程人员最长5天4夜不眠不休、艰苦奋斗的总工程师,是虽然文化程度不高,但兢兢业业、把每一处工艺都处理到极致的制造流水线工人,是陪伴建设团队出海安放沉管数次、经历无数次激动人心的成功与数次艰难痛苦的失败的当地船长,是无数个充满自豪感、默默为之奋斗的平凡人。从茅以升在钱塘江畔建造现代第一座跨江大桥开始,我国现代桥梁史谱写了一个又一个的发展篇章,而今,港珠澳大桥建成通车,更是标志着我国从“桥梁大国”全面进入“桥梁强国”,在世界桥梁史上留下了浓墨重彩的一笔。

七、港珠澳大桥建成意味着什么?

意味着我们在世界上又多了很多的“最”,我们更能站在世界舞台上,我们的发言更有力!

最长的跨海大桥

最长的钢结构桥梁

最大断面的公路隧道

最大节沉管

最精准“深海之吻”

年8月,在央视节目《朗读者》的舞台上,林鸣朗读了汪国真的《我喜欢出发》:“人能走多远?这话不是要问两脚而是要问志向;人能攀多高?这事不是要问双手而是要问意志。”我想这句话,我们需要共勉。

希望读到这的您能花宝贵的几分钟填一下这个问卷

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