观察者网

全球视野·中国关怀

伶仃洋上架起“珠峰”,同济大学如何解决技术最难节点?

来源:界面新闻

2018-10-27 08:07

据界面新闻10月27日报道,被称为海上“珠穆朗玛峰”的港珠澳大桥已于10月24日正式通车运营。香港、珠海和澳门首次实现陆路对接,将三地之间的时空距离大大缩短。

这项世界级超级工程集400多项新专利、7项“世界之最”于一身,经过六年的前期筹备和九年的后期建设。其中,港珠澳大桥建设在技术上最难的节点为人工岛及隧道部分。

港珠澳大桥(视觉中国图)

据参与大桥建设的上海同济大学(下称同济大学)团队介绍,因为香港机场的标高及伶仃洋主航道要求的限制,港珠澳大桥必须采用隧桥模式,隧桥转换就得在汪洋大海中建设人工岛。

传统的方式是海中选址围堰,抛石成堤,再抽干堰内积水,筑建成岛,但此种方式对附近水域的白海豚造成危害,且影响水道的航行,工期漫长。另一种方式是先打桩,用挤密砂桩圈起围堰,抽干水后再筑岛。

同济大学学者马险峰在“外海厚软基桥隧转换人工岛设计与施工关键技术”中的研究成果,支撑了挤密砂桩设计中若干难题的解决。

挤密砂桩,指的是利用振动锤将套管振动打入至规定土深,向套管内投入砂子,通过套管的反复起拔和下压并施以振动,使砂子经振压而密实,形成砂桩。据同济大学称,这项技术的难点在于,钢筒打入淤泥并深入至20余米后其围合的地基如何加固,以及如何解决异常软弱的海底地基的稳定和沉降问题。

最后,依靠同济大学团队带来的数据,一根根直径22米、高40.5米的钢筒,打入了海底,最终围成了东西两个人工岛。“如果使用常规技术,建这样的两个人工岛起码要一年半,采用圆钢筒成岛,东西人工岛成岛仅用了七个月”,马险峰称。

港珠澳大桥有三个大跨度通航孔桥,包括青州航道桥、江海直达船航道桥和九洲航道桥。在海况复杂、风高浪急的伶仃洋,桥梁防风也是个大问题。

同济大学对此出具了可行的方案。以青州航道桥为例,同济大学采用主梁小、大比例节段模型测振风洞试验,主梁、桥塔节段模型测力风洞试验,桥塔自立状态气弹模型、全桥气弹模型风洞试验的方法进行其抗风研究。桥塔试验表明,即使在风速65米/秒的风中桥塔也未出现自激和发散性的驰振现象。

同济大学团队还建议,通过合理设计的桥塔区域局部风障,改善桥塔附近的风环境,提高全桥的行车安全标准风速。

今年9月,史上最强台风“山竹”正面袭击珠三角,珠海、澳门、深圳、香港全线告急,港珠澳大桥安然无恙。

像“蚝贝”的东人工岛(港珠澳大桥管理局) 图片来源:同济大学

港珠澳大桥的沉管隧道深埋外海海底,其长度和埋置深度达到世界上目前最长、最深的规模,巨大沉管的深水安装是另一道难题。

此前,荷兰一家世界著名隧道沉管公司曾同意派出26个专家提供技术咨询,咨询费开价1.5亿欧元,约相当于15亿元人民币。

隧道抗震实验现场。图片来源:同济大学

施工部门委托同济大学承担其设计文件的复核、审查,并完成相应的关键技术科研任务。最终,同济大学教授徐伟团队,以“不足荷兰公司开价九牛一毛的成本”,完成了关键技术的研发工作,并将预计的半年复核时间,缩短到了每一段沉管仅需一到两周。

同济大学表示,沉管安放,最后一节最难。因为海底隧道呈坡度较缓的弧形,像一张弓的弓背,全长约6公里的港珠澳大桥海底隧道由33节巨型管节对接安装而成,包括28节直线段管节和5节曲线段管节,从东西人工岛两端相对安装。海底隧道的合龙口,是保证港珠澳大桥海底隧道全线成功安装的最后一道关口,该管节的安装施工作业空间最小,龙口水流最急,对接位置的精度要求最高。

同济大学称,同济大学白云教授研发的接头红外探水系统,解决了人进不了接头部分和二十四小时全天候监测的难题,还为此获得了国家发明专利。

责任编辑:于文凯
港珠澳大桥 大桥
观察者APP,更好阅读体验

专题

超级工程

西气东输三线中段工程开工

2021年09月23日

历时14年、独头掘进超10公里刷新纪录,这座隧道通了!

2021年06月30日

小编最近文章

06月19日 21:50

2021回答2009:中国人做到了

05月09日 16:18

俄胜利日阅兵,普京:仇俄情绪的人不容宽恕

风闻24小时最热

网友推荐最新闻

再见,默克尔

“中国这决定,是对澳大利亚、印尼最新打击”

澳贸易部长:将在一中原则下考虑台湾加入CPTPP申请

习近平:塑造科技向善理念,完善全球科技治理

再见,默克尔

清华大学:将压缩文科博士生规模

两大央企强强联手,中国“稀土航母”有望诞生

“美国现在只盯着中国,欧洲不能再指望受保护”