“人工建岛和海底沉管隧道,当时对我们来说都是‘超级难题’。南伶仃洋是外海,环境敏感点众多,如果采用国外技术,要三年才能建成人工岛,一是工期太长,二是会对海域环境造成严重影响。而海底沉管隧道的关键技术一直掌握在少数发达国家手中,无论是技术引进还是合作,代价都非常高昂。何况有的技术还面临着国际封锁,花钱也买不来。”苏权科说。

　　从前期项目的可研阶段到开工建设,科技创新的理念贯穿始终。这个超级工程集结了我国在桥梁设计和施工、材料研发、工程装备乃至生态环保领域的上千名科技工作者,开展科研专题研究300余项,获得发明专利授权逾百项、发表论文逾500篇、创建工法逾40项。

　　自2010年起,国家科技支撑计划启动了“港珠澳大桥跨海集群工程建设关键技术研究与示范”项目,涉及大桥建设各项难点,以专业性、创新性、实用性的科技攻关支撑起港珠澳大桥的建设,啃下了一块块硬骨头,在关键技术、关键装备、关键材料领域取得全面突破,也为我国交通建设行业自主创新、技术进步起到了引领作用。

　　岛隧工程,全球首创

　　港珠澳大桥的岛隧工程是世界首例深埋沉管,沉管隧道首次做到无一处漏水

　　岛隧工程,是港珠澳大桥建设的难中之难。

　　从上空俯瞰港珠澳大桥,巨龙在离岸20多公里处倏忽隐没,再在6公里外腾空而起,连接两端的小岛状似蚝贝,工作人员都亲切地称其为“贝壳岛”。

　　贝壳岛不简单。在外海“无中生有”造出两座面积10万平方米的小岛,且当年开工、当年成岛,创造了世界纪录。“我们首创了外海深插超大直径钢圆筒快速筑岛技术,仅用了221天就完成两岛筑岛,缩短工期超过2年,还实现了绿色施工。”苏权科介绍,采用传统的抛石填海、围堤筑岛技术,工期长达3年,会对周边环境及航道产生极大影响。科研人员设计了多个方案,最后探索出外海快速筑岛技术,即采用120个巨型钢圆筒直接固定在海床上插入海底,再在中间填土形成人工岛。“每个圆筒直径有22米,大概和篮球场一般大;最高达51米,相当于18层楼高;重达550吨,与一架A380‘空中客车’相当。”

　　海底沉管隧道,同样也是庞然大物。5.6公里的沉管隧道由33个巨型混凝土管节组成,每个管节长180米、宽38米、高11.4米,重量达8万吨。

　　“要让这些管节在海底软基环境下对接安放,难度堪比航天器交会对接,需要精准的遥控、测绘、超算等一系列技术支撑。” 沉管隧道设计与施工关键技术课题研究负责人徐国平介绍,在水下近50米建设深埋沉管隧道,在国际上也被视为“技术禁区”。港珠澳大桥的岛隧工程是世界首例深埋沉管。“传统沉管隧道都是‘浅埋’,但港珠澳大桥的沉管顶部荷载超过传统沉管5倍,如果按照国外经验,采用节段式管节(柔性),有可能出现接头抗力不足、接头漏水等风险。”徐国平说,技术人员最终从理论上揭示了深埋沉管结构体系受力及变形机理,创新提出“半刚性”沉管新结构。这一方案与国外专家提出的“深埋浅做”方案相比,节省了工期。

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