一位设计师的自述

发布时间:2018-04-10 来源:港珠澳大桥项目部 分享:
  港珠澳大桥一共4个人工岛(artificial island),2个在海中,2个在岸边。海中岛由我们建设,采用设计施工总承包模式。
  海中岛用来连接海上的桥梁和海底的隧道,在大桥工期计划的关键路径(critical path)上,为此我们研发了“深插钢圆筒”(deep insert steel cylinders) 技术进行筑岛,来确保大桥能够按时通车。将直径22米、高50多米的120个钢圆筒一个一个地插入海床面以下约30米,用这个法子不仅将3年的成岛时间缩短到了7个月,还减少了对海床的大规模的挖泥,保护了海洋环境,降低了对中华白海豚栖息环境的影响。而且,“深插钢圆筒”的原理正如其名,也许可以喻为在海中间植入一棵棵大树,海中岛因根深而蒂固。
  

  海底隧道的两端各有一段与海中岛连接,其顶面高程高出了周围的海床。考虑船撞风险,我们采用了潜堤(submerged break water)防撞的方案,潜堤的宽度120多米,从而保护隧道。而这个潜堤被一些港报宣传成了岛损坏后“漂移”后的散落体。
  人工岛四周及隧道上的防护体(blocks of armor protection)要保持稳定(stability),不能被波浪和水流推动。考虑到未来的120年在外海环境下可能出现的不利天气和海况,我们聘请专业的研究单位论证设计标准。防护块体的形式比较了扭王字块(Accropode)、扭工字块(dolos)、天然大块石(rock)等。确定了初步的方案以后,我们再聘请研究单位进行波浪作用下的物理模型试验,以核定最终的方案。港珠澳大桥海中岛的防护体采用的是5吨和8吨的扭工字块。相距不远的香港口岸人工岛的波浪条件较好,块体只有2吨左右。扭工字块的稳定性除了靠自重,还可靠钩连。而且,相比其它防护体,其透空性也是最好的,因此可以形成更好的鱼礁,为白海豚提供良好的栖息环境。将来运营时,防护体的完好状态可目测检查,尤其是在发生灾害性天气之后需要专门检查,如有损坏,也可以更换修复。
  为了控制港珠澳大桥的海底隧道的沉降,我们使用高置换率(high replacement ratio)的挤密砂桩(Sand compaction pile)来改良地基中的软弱土。该方案使用的是天然海砂,对环境有利。并且,在隧道安装前,预先用140万吨碎石将地基预先压实,重量大约是隧道未来运营时总重的120%。结果不出所料,测量表明,当前隧道的沉降被控制在最佳水平。
  在海中建设两座岛和一座隧道,好的设计就是敬畏自然,并保持安全、环保、美观的平衡。接着前文所述的扭工字块,摆放方法有“规则”和“不规则”两种。如何选择?在岛的两侧与尾部用“规则”的摆法,因为大多数块体在水面以上,“规则”带来美观。而在岛的头部及其相连的隧道的顶部用“不规则”的摆法,因为块体大多数在水下,美观影响小,而且“不规则”摆法的透空性高,形成水下鱼礁,还降低了隧道顶部的不均匀荷载。
  去年的台风“天鸽”(Hato)是对我们工程的最好考验,也是对我们设计师七年工作的最好检验。读者有兴趣可以对比一下台风前后的照片,结论一定是完好无损。
  香港是一个国际化城市,建设过青马大桥和昂船洲大桥等世界著名工程。香港回归已20年,这期间中国内地的工程建设天翻地覆。三地合作建设的港珠澳大桥,是当今世界最具挑战的工程,七年完成了这一伟大工程是中国人的共同荣耀。电影《香草天空》结尾,主人公纵身一跃,选择从梦中回到了现实,睁开了双眼。泰戈尔有首诗:从静坐里走出来罢,丢开供养的香花!你的衣服污损了又何妨呢?去迎接他,在劳动里,流汗里,和他站在一起罢。