中國超級工程創「現代七大奇蹟」，大橋橫跨伶仃洋讓港珠澳不再嘆零丁
1983年，香港建築師兼地產大亨胡應湘先生做了一個夢。
他夢見自己開著私家車駛上大橋一路向西橫跨伶仃洋，在橋的另一端他望見了富饒。
夢醒之後，他倍感真實，大膽地提出了連接香港與珠海的伶仃洋大橋方案。
可香港彼時仍是英人領地，山河破碎風飄絮，何以能過零丁洋。
建築師兼地產大亨胡應湘先生
整整25年後，這個超級工程才終於再次敲定下來。
經歷了可行性論證、融資方案分歧等等博弈後，這座「一國，兩制，三地」的跨海大橋將要面臨更加嚴峻的考驗。
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這座55千米的世界最長跨海大橋將用掉50萬噸鋼材，耗費230萬噸鋼筋混凝土。
這些材料是建造迪拜塔所用材料的8倍之多，但其建造難度卻不止迪拜塔8倍。
高聳入雲的迪拜塔
伶仃洋地處珠江入海口，是眾多大型貨輪航線上的必經之路。
在建造港珠澳大橋的過程當中，不僅僅要避開每天多達4000艘的海船。
還要保證建成之後能通行10噸級甚至30萬噸級的貨輪油輪。
珠江口伶仃洋遙感照片
工程師們還將面對各種工程以外的限制。
位於香港新界大嶼山的香港國際機場為了安全考慮，不允許附近有超過88米高的建築物存在。
而施工地區更是國家一級保護動物中華白海豚的重要棲息地。
這些條件的制約意味著這座將成為世界最長跨海大橋的超級工程絕不是大力出奇蹟就能完成的。
如果非要用一個生動的比喻來形容，也許會是「猛男走鋼絲」。
中國的跨海大橋並不少，橋樑領域的工程技術水平也算得上是國際頂尖，但這樣的挑戰還是頭一次見。
首先要解決的就是如何保證大橋不影響航道的船隻通行。
曾經的世界最長跨海大橋——杭州灣大橋
伶仃洋海域靠近香港的方向有一個十分重要的深水航道，是大型運輸船隻在此唯一的通道。
目前這條航道的通航等級要求非常高，達到10萬噸級，未來甚至會達到30噸級的水平。
如果按照傳統的做法，想要讓如此大的船隻通行只能加高橋面，擴大跨徑。
這種方案下，橋面的高度將超過80米，相當於26層樓的高度。
而橋塔的高度也要隨之加高，達到誇張的200米以上。
杭州灣大橋就採用大跨徑高橋面的方案
且不說在26層樓的高度駕駛會不會體驗到雲霄飛車的快感。
光是成本和施工難度就足以讓人望而卻步，更不用說附近香港機場的建築高度要求了。
條條大路通羅馬，既然往上發展行不通何不試試潛入深海。
一個最有想像力的方案被工程師們提出了——在海面以下修建一座超長的海底隧道。
中國的工程師們還從來沒有在海上修建過如此大規模的海底隧道。
之前的雲霄飛車方案再難也有先例可以借鑒，海底隧道的方案根本就沒有任何參考。
在隧道施工開始之前，首先得找到合適的陸地作為出入口，首選當然是天然的島嶼。
但在這裡並沒有可用的天然島嶼，這也就意味著需要修建一座人工島。
問題也接踵而至。
經過對海床的勘探，工程師發現海底的一層厚重淤泥成為了他們現階段要面對的最大挑戰。
這些像水豆腐一樣的淤泥會讓傳統的常規建島方案難以實施，用於填海的拋石或者沉箱都難以穩固。
如果靠蠻力將所有淤泥移除，那施工隊所面對的將是800萬立方米的量，足以堆砌3座胡夫金字塔。
短短一年的工期計劃並不允許工程師們進行這樣的操作，於是一個用巨型鋼圓筒圍島的方案被提了出來。
簡單來說就是用預先制好的鋼材嚴嚴實實地先圍出一片區域，再往中間填土填沙，淤泥再滑也不影響。
但還沒開始施工，工程師們又不得不開始考慮下一個難題——阻水率。
阻水率*對非專業人士而言可能比較陌生，這是橋樑設計過程中一個比較重要的指標。
不同的水域的標準有不同的要求。
港珠澳大橋橫跨珠江口，對珠江的排洪納潮有較大的影響，容易造成航道淤塞。
往嚴重了說甚至可能讓伶仃洋變為一篇沖積平原。
*註：阻水率，定義為在設計水位條件下，橋樑阻水結構在垂直於水流方向上的投影面積與河道過水斷面面積之比。
典型的沖積平原
阻水率的問題不僅僅對大橋的橋墩有限制，對這座規劃中的人工島也同樣有限制。
直接的影響就是導致隧道不再能使用成熟的盾構技術，也就是常見的地鐵隧道掘進方法。
因為盾構技術需要人工島有超過一公里的長度，這會大大增加阻水率。
現在只有一種技術可供選擇了：沉管隧道技術。
長達6公里的沉管式隧道不僅是中國工程史上最難的，在世界上也未曾有過。
若方案通過，每節沉管將會長達180米，重量達到76000噸，相當於一艘航母！
如何建造像沉管這樣的超級零件是接下來最讓人頭疼的問題。
由於完全沒有經驗，工程師們只好藉助精準的德國工藝。
德國的團隊曾建造了擁有歐洲最長海底隧道的厄勒海峽大橋，可以說是世界上在此領域經驗最豐富的國家。
厄勒海峽大橋
他們找到了德國的橋樑專家，希望能得到一個滿意的方案。
德國專家果然不負眾望，帶來了基於先前設計更精確的方案。
但更重要的是他們提供了完整的製造方案，一種快速拼接的模板方案，這才是中國工程師們最迫切需要的。
德國人的方案中提供了一套非常精密且高度自動化的設備，能大大提高生廠效率。
這對於要在一年半時間內造出所有預製沉管的工程計劃來說，無疑是雪中送炭。
可是當工程師們聽到德國團隊的報價之後，瞬間就犯了難。
看來，有必要挑戰一下自行研製這種高難度模板了。
工程師們足足花去了6個月的時間，終於研製出了不輸德國設計的模板。
有了模板，沉管預製工廠就可以加班加點地製造出精度極高的沉管。
製造已經困難重重了，但安裝的要求卻更加苛刻。
預製的沉管將要在非常短的時間內全部安裝完畢，以保證不影響航道船隻的通行。
待安裝完成後，便可以在水下完成對接等後續工作。
但67000噸重的體量容不得任何的閃失，一點發生事故不僅僅是損失幾億元那麼簡單。
所以就算是安裝時用於牽引的鋼纜也要經過半年多的實驗室模擬才能夠確定下來。
另一方面，橋塔的安裝也可謂是困難重重。
根據航空部門的要求，由於離機場過近，航班頻繁，在建設期間不允許有任何設備高度超過122米。
可是光是大橋的橋塔都已經高達120米了，區區兩米的餘量如何才能完成吊裝？
最終的解決方案也頗具創造性。
工人們直接在地面上完成橋塔的組裝，然後通過巨大的鋼纜牽引，逐漸將橋塔從水平拉起至垂直。
從而省去了搭建吊塔的工作，也保證不違反航空部門的要求。
港珠澳大橋在工程設計上創下了多項世界紀錄，人們關注於它的全橋長度、隧道長度等等直觀的數據。
但卻很容易忽略其他領先世界的地方。
港珠澳大橋的設計使用壽命長達120年，遠超以往特大橋100年的設計壽命。
其中最重要的突破就是採用了全新的高性能混凝土，解決了海水腐蝕的問題。
除了壽命之外，港珠澳大橋也考慮了到當地每年超過200天的大風天氣。
經過嚴格的風洞測試，它的設計承受風速高達16級，避免了塔科馬海峽大橋悲劇的重演。
港珠澳大橋橫跨三地，各地標準存在差異，團隊一貫堅持以最高的標準要求自己。
再困難的超級工程也難不住中國的超級工程師團隊。
目前，港珠澳大橋主體的建設已經基本進入尾聲，計劃在2017年內通車。
但這並不意味著結束，僅僅是中國大國重器復興路上一個小小的里程碑。
未來，我們的超級團隊將會將一個又一個異想天開的夢化為現實。
*參考資料
楊禮明. 高性能混凝土的化學腐蝕、鹽結晶和應力腐蝕及其微結構演變規律[D].南京航空航天大學,2013.
陳韶章,蘇宗賢,陳越. 港珠澳大橋沉管隧道新技術[J/OL]. 隧道建設,2015,35(05):396-403.
王勝年,蘇權科,范志宏,李全旺,周新剛,李克非. 港珠澳大橋混凝土結構耐久性設計原則與方法[J]. 土木工程學報,2014,47(06):1-8.
蘇權科,謝紅兵. 港珠澳大橋鋼結構橋樑建設綜述[J]. 中國公路學報,2016,29(12):1-9.
央視網. 《超級工程》第一集 港珠澳大橋. 魅力紀錄, 20130304.
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