每日最新頭條.有趣資訊

伶仃洋上架起“珠峰” 同濟大學如何解決技術最難節點?

被稱為海上“珠穆朗瑪峰”的港珠澳大橋已於10月24日正式通車運營。香港、珠海和澳門首次實現陸路對接,將三地之間的時空距離大大縮短。

這項世界級超級工程集400多項新專利、7項“世界之最”於一身,經過六年的前期籌備和九年的後期建設。其中,港珠澳大橋建設在技術上最難的節點為人工島及隧道部分。

據參與大橋建設的上海同濟大學(下稱同濟大學)團隊介紹,因為香港機場的標高及伶仃洋主航道要求的限制,港珠澳大橋必須採用隧橋模式,隧橋轉換就得在汪洋大海中建設人工島。

傳統的方式是海中選址圍堰,拋石成堤,再抽乾堰內積水,築建成島,但此種方式對附近水域的白海豚造成危害,且影響水道的航行,工期漫長。另一種方式是先打樁,用擠密砂樁圈起圍堰,抽乾水後再築島。

同濟大學學者馬險峰在“外海厚軟基橋隧轉換人工島設計與施工關鍵技術”中的研究成果,支撐了擠密砂樁設計中若乾難題的解決。

擠密砂樁,指的是利用振動錘將套管振動打入至規定土深,向套管內投入砂子,通過套管的反覆起拔和下壓並施以振動,使砂子經振壓而密實,形成砂樁。據同濟大學稱,這項技術的難點在於,鋼筒打入淤泥並深入至20余米後其圍合的地基如何加固,以及如何解決異常軟弱的海底地基的穩定和沉降問題。

最後,依靠同濟大學團隊帶來的數據,一根根直徑22米、高40.5米的鋼筒,打入了海底,最終圍成了東西兩個人工島。“如果使用常規技術,建這樣的兩個人工島起碼要一年半,採用圓鋼筒成島,東西人工島成島僅用了七個月”,馬險峰稱。

港珠澳大橋有三個大跨度通航孔橋,包括青州航道橋、江海直達船航道橋和九洲航道橋。在海況複雜、風高浪急的伶仃洋,橋梁防風也是個大問題。

同濟大學對此出具了可行的方案。以青州航道橋為例,同濟大學採用主梁小、大比例節段模型測振風洞試驗,主梁、橋塔節段模型測力風洞試驗,橋塔自立狀態氣彈模型、全橋氣彈模型風洞試驗的方法進行其抗風研究。橋塔試驗表明,即使在風速65米/秒的風中橋塔也未出現自激和發散性的馳振現象。

同濟大學團隊還建議,通過合理設計的橋塔區域局部風障,改善橋塔附近的風環境,提高全橋的行車安全標準風速。

今年9月,史上最強台風“山竹”正面襲擊珠三角,珠海、澳門、深圳、香港全線告急,港珠澳大橋安然無恙。

像“蠔貝”的東人工島(港珠澳大橋管理局) 圖片來源:同濟大學

港珠澳大橋的沉管隧道深埋外海海底,其長度和埋置深度達到世界上目前最長、最深的規模,巨大沉管的深水安裝是另一道難題。

此前,荷蘭一家世界著名隧道沉管公司曾同意派出26個專家提供技術谘詢,谘詢費開價1.5億歐元,約相當於15億元人民幣。

隧道抗震實驗現場。圖片來源:同濟大學

施工部門委託同濟大學承擔其設計檔案的覆核、審查,並完成相應的關鍵技術科研任務。最終,同濟大學教授徐偉團隊,以“不足荷蘭公司開價九牛一毛的成本”,完成了關鍵技術的研發工作,並將預計的半年覆核時間,縮短到了每一段沉管僅需一到兩周。

同濟大學表示,沉管安放,最後一節最難。因為海底隧道呈坡度較緩的弧形,像一張弓的弓背,全長約6公里的港珠澳大橋海底隧道由33節巨型管節對接安裝而成,包括28節直線段管節和5節曲線段管節,從東西人工島兩端相對安裝。海底隧道的合龍口,是保證港珠澳大橋海底隧道全線成功安裝的最後一道關口,該管節的安裝施工作業太空最小,龍口水流最急,對接位置的精度要求最高。

同濟大學稱,同濟大學白雲教授研發的接頭紅外探水系統,解決了人進不了接頭部分和二十四小時全天候監測的難題,還為此獲得了國家發明專利。

獲得更多的PTT最新消息
按讚加入粉絲團