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第77集 港珠澳大桥背后的前期规划

第77集 港珠澳大桥背后的前期规划 0:00/0:00
最新发布时间: 2020-02-20   浏览数:
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  2018年10月24号,港珠澳大桥的通车运营,吸引了全世界的目光。这此之前,人类建设史上还没有出现过里程如此之长的大桥,而且,它还是一座投资最多、施工难度最大、设计使用寿命最长的跨海公路桥梁,为了实现抗风能力16级、抗震设防烈度8度、使用寿命120年等标准,设计施工团队还创新研发了31项工法、31套海洋装备、13项软件、454项专利。 

  今天,就让我们共同踏上这座连接香港、珠海、澳门三地的超大型跨海通道,探访港珠澳大桥背后的建造故事。 

  港珠澳大桥全长55千米,连接着香港大屿山、澳门半岛和广东省珠海市这三个地方,从远处望去,就好像是一条蛟龙,蜿蜒腾越在蔚蓝色的海面上。这座大桥通车后,大大缩短了三地之间的距离,从珠海、澳门开车到香港,花费的时间从3个小时大幅缩短到了45分钟。从此,港珠澳三地实现了“1小时生活圈”,珠三角也将形成世界瞩目的智慧城市群! 

  港珠澳大桥从2004年开始全面启动大桥各项建设的前期工作,2009年12月15号海上作业船挖出了第一斗海沙,标志着大桥正式开工建设,最终在201810月24号顺利通车。在这段时间里,港珠澳大桥经历了众多建筑者夜以继日的攻关克难,可以说,在它的每一个节点都有着建造者们留下的印记。 

  2004年年初,全国工程勘察设计大师孟凡超被任命为主体工程总设计师,开始了港珠澳大桥的工程核心性研究报告的前期规划。此前,他曾参与了国内众多桥梁的设计工作,包括杭州湾大桥等跨海大桥,50多次获得国际和国内大奖,并获得了“全国工程勘察设计大师”的称号。 

  港珠澳大桥这样的大工程在世界建桥史上还没有过先例,所以,孟凡超作为“第一个吃螃蟹的人”,压力非常大,在大桥的设计刚刚开始,就经历了一个艰难的过程。 

  首先遇到的“拦路虎”是登陆点的选择问题,这是因为登陆点的选择控制着跨海通道的走向和工程规模,是整个跨海大桥的“龙头”,如果龙头的位置确定不下来,那么龙身和龙尾也就没有办法进行建造。 

  被这个问题困扰的几个月里,孟凡超几乎是茶饭不思,做梦都在想登陆点究竟该设在哪里才能让两地都能接受。然而,令孟凡超意想不到的是,他每天带着设计团队沿着伶仃洋西岸耐心寻找的最佳登陆点,却在一次从澳门返回珠海的途中,被他无意中发现了。原来,当时在澳门和珠海的关口之间有一个过渡地带,大约有50米左右的宽度,孟凡超看到后,立马在脑中浮现出设计方案,觉得可以在这里建成6车道,很符合登陆点的要求。于是,这个意外发现的登陆点,在经过详细的论证之后,得到了港珠澳三地的一致认可。 

  在古代,南宋诗人文天祥做出了流传千古的《过零丁洋》;而在2005年,我国建设团队也不甘示弱,通过夜以继日的奋战,为横跨伶仃洋的港珠澳大桥完成了三种总体设计方案:第一全部用桥梁搭建的方案、全部用隧道通行的方案以及由桥梁、人工岛、隧道三者组合起来的方案。但在总体方案论证会上,各类专家意见严重不统一,桥梁专家表示应采取全桥梁方案,而隧道方面的专家则建议采用全隧道方案,但更多的人主张桥、岛、隧组合方案。 

  对于选择哪种方案,孟凡超则表示他个人更偏向于全桥方案。因为在桥梁设计界中有一个不成文的经验:那就是能筑桥就筑桥,实在不得已才修隧道。同时,他也希望这座桥修建成功后,可以像勋章一样,在地面上得到展示,看得见、摸得着。但综合多方面因素,研究者们发现最可行的却是桥、岛、隧组合方案,就是把桥梁、人工岛、隧道连接起来,形成完整的港珠澳大桥跨海通道。 

  港珠澳大桥之所以采取桥、岛、隧三种方式的集群组合,主要有两方面的原因:首先,珠江口上有一条国家级、世界级的海运航道,每天最繁忙的时候会有四五千艘轮船在海面上通过,所以要保障绝对的畅通;其次,港珠澳大桥所在海域又靠近香港机场,每天将近1800多架的飞机需要从这里起降,所以出于安全考虑,桥也不能修得太高。 

  为了避开这两个问题,设计师就只能在工程方案中加入海底隧道。这样一来,海底隧道的两头又需要出现在陆地上,也就不得不修建人工岛了,因此,桥梁、人工岛和海底隧道的组合就成为了最佳选择方案。最终,设计师们通过无数次的勘测、查验,统一决定把靠近香港的主航道采用海底隧道,这样就可以有效解决航道畅通和航空限高问题。 

  这个时候,有的朋友可能就会问了,既然已经确定了海底隧道的位置,那么把大桥修成一条直线不是更节省时间和资源吗?为什么修建出来的港珠澳大桥看起来是弯弯曲曲的样子呢? 

  其实,这并不是设计师们不想设计成直线,而是有不得已的苦衷。首先,港珠澳大桥连接的是珠海、香港和澳门三个地方,不可能用一条直线把它们串起来的;其次,珠江口的宽度很大,每一段的水流方向都是不一样的,从工程的角度来说,设计师需要把桥墩的轴线方向和水流的流向方向大致取平,只有取平以后才能尽可能地减少阻水率。 

  桥梁阻水,主要指的是在河道内修建桥梁工程,桥墩等下部结构需要占用河道部分水流的面积,这样一来,就会增大局部水流阻力,进而阻挡、阻滞了水流,对水流会产生阻水作用。因此,只有尽可能地减少桥梁阻水率,才能让桥梁更加稳定安全。 

  据了解,大桥在设计的时候,水利部珠江水利委员会就给设计师们提出了一个非常严苛的要求,那就是几十公里的桥长,包括桥、岛、隧组成的这么一个集群工程,总阻水率必须低于10%。 

  之所以有如此苛刻的要求,主要是因为伶仃洋属于弱潮河口,潮水较弱,但泥沙携带量却很大。在这种情况下,如果“阻水率”过大的话,那么以后潮水可能会对大桥以北的珠江和海湾的演变、生态的演变、海床的演变等产生负面影响。 

  另外,把港珠澳大桥修得弯曲一些,除了好看,还有一个很重要的考虑,那就是安全。毕竟,如果几十公里的大桥都被修成了一条直线,开车的人会很疲劳,容易犯困,也就容易发生交通事故了。 

  作为世界级项目,港珠澳大桥自身的安全性和稳定性是非常重要的。2018年的强台风“山竹”造成的破坏力,想必让许多人记忆犹新。对于港珠澳大桥这样的跨海工程来说,如何应对台风、地震以及海水腐蚀等问题,同样是前期设计工作中重要的一个环节。 

  港珠澳大桥所在的大湾区是台风天气的高发区域,每年都会有大大小小的台风过境,在这里建跨海大桥,台风是绕不过的问题。要想让一项工程能够抵抗台风,首先要了解它所在位置可能会发生什么样的台风、台风的强度以及破坏程度如何。 

  为此,我国的建筑团队对这些因素做了大量的调查研究。他们一方面在修建大桥的地址上设置气象观测站、风速观测站等,获得实地监测的一手资料;另一方面,他们还研究历史资料,对大湾区以往的台风形成、风速等资料进行了研究分析,作为港珠澳大桥设计的参考。最终,他们把港珠澳大桥的设计检验风速定为80米,也就是说,只要台风经过港珠澳大桥时最大风速只要不高于80米,大桥便毫无压力。 

  另外,港珠澳大桥在海水中还需要接受一项考验,那就是海水的腐蚀,毕竟,它的一部分结构要常年浸泡在盐度很高的海水里,而且要一动不动地在海里浸泡几十年甚至上百年。这也就要求港珠澳大桥用到的钢筋需要是性能极好的不锈钢钢筋,现有的钢筋达不到要求,我国科学家就自己升级研发高性能还原钢筋,用到的混凝土也是专门研发的高性能海工混凝土。 

  毫不夸张地说,港珠澳大桥的设计、施工、建设,用了当今世界跨海大桥工程领域里面最好的防腐技术,最好的材料技术和最好的施工技术,能达到这些标准的背后,离不开的是我国科学家们夜以继日的研发与奋斗。而作为中国交通史上技术最复杂、建设要求及标准最高的工程之一,港珠澳大桥的建成,更是标志着我国由桥梁大国向桥梁强国迈进了一步 。 


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