港珠澳大橋首創(chuàng)用鋼圓筒建島 島上建筑一次性澆筑

　　

 

　　建設(shè)中的港珠澳大橋西人工島 羊城晚報(bào)記者 湯銘明 攝

　　總指揮：劉海陵

　　策 劃：林海利 孫 璇 蔡惠中

　　統(tǒng) 籌：蘇碧青 冷 爽

　　金羊網(wǎng)訊記者 李國輝 馬化展 從水上到水下，從橋梁到隧道，中國建設(shè)者必須在外海筑建人工島，實(shí)現(xiàn)港珠澳大橋的橋隧轉(zhuǎn)換。

　　深海筑島，必須滿足環(huán)保、質(zhì)量與建設(shè)進(jìn)度的要求。港珠澳大橋人工島在世界上首次運(yùn)用大直徑鋼圓筒維護(hù)止水構(gòu)筑的方式，在221天時(shí)間里成功打下120個(gè)鋼圓筒，建成港珠澳大橋東、西人工島，創(chuàng)下了鋼圓筒體量、高度、垂直精度等多項(xiàng)世界紀(jì)錄，其中鋼圓筒快速成島施工工法和八錘聯(lián)動(dòng)液壓振動(dòng)錘為世界首創(chuàng)。

　　近日，羊城晚報(bào)記者踏上東、西人工島看到，經(jīng)過6年的建設(shè)，東、西人工島的房建工程也進(jìn)入了緊張沖刺階段，高標(biāo)準(zhǔn)的清水混凝土觀光和養(yǎng)護(hù)大樓，也將很快成為伶仃洋上的地標(biāo)式建筑。

　　大膽

　　首創(chuàng)用鋼圓筒建島

　　要在深海憑空筑造兩個(gè)10萬平方米的人工島，若按傳統(tǒng)的拋石填海，工期少則2年，多則3年，這對(duì)于通航繁忙的珠江出?？趤碚f，風(fēng)險(xiǎn)極大，也可能污染海洋環(huán)境，不利于對(duì)中華白海豚的保護(hù)。

　　建設(shè)之初，采用什么方式筑島，一直是令港珠澳大橋島隧工程總經(jīng)理、總工程師林鳴和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)頭疼的問題。

　　島隧工程聯(lián)合體設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人梁桁依舊清晰記得，2009年，林鳴找到設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和全國工程勘察設(shè)計(jì)大師王汝凱，提出了一個(gè)大膽的構(gòu)想：用大直徑鋼圓筒形成維護(hù)止水的方式成島。這是個(gè)世界首創(chuàng)的構(gòu)想。

　　“他當(dāng)時(shí)很有趣，反過來跟我們說，他覺得這種方式可能不行，讓我們?nèi)ヲ?yàn)證這種方式的不可行性。結(jié)果我們花了大半年時(shí)間，最后給他回復(fù)，除了在施工能力和穩(wěn)定性上無法確保之外，無法找到顛覆這種方式的硬傷。這時(shí)候他才說，那就按這種方式做可行性方案。”梁桁接受羊城晚報(bào)記者采訪時(shí)回憶說。

　　探索

　　“定海神針”振沉入海

　　但直徑22米的大圓桶，如何能沉入深海，并保證不滲水漏沙?

　　“使用液壓振動(dòng)錘振沉鋼圓筒，不僅建島速度快，對(duì)環(huán)境污染也小。”島隧項(xiàng)目I工區(qū)常務(wù)副經(jīng)理孟凡利告訴羊城晚報(bào)記者，液壓振動(dòng)錘振沉圓筒在國外有案例，國內(nèi)也有過這方面的探索，但使用這種方式成島卻是世界首例。

　　2002年，中國曾在長江口進(jìn)行過一次振沉式大圓筒的試驗(yàn)性施工，圓筒直徑12米，混凝土結(jié)構(gòu)。盡管振沉是成功的，但由于水流和地質(zhì)等方面的原因，圓筒最終倒掉了。一年多之后的廣州南沙，虎門大橋下游的一個(gè)護(hù)岸項(xiàng)目，也采用了振沉式鋼圓筒方式，圓筒直徑13.5米。“這個(gè)項(xiàng)目我當(dāng)時(shí)也參與了，沉的時(shí)候比較順利，但也留了一些后遺癥，筒與筒之間出現(xiàn)了漏沙漏水，筒也出現(xiàn)了變形。”孟凡利說。

　　國外的案例無法照搬復(fù)制，國內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)更只是初步探索，要在外海采用振沉式鋼圓筒結(jié)構(gòu)形成人工島，就必須完成一次從技術(shù)體系、裝備到施工手段上的徹底革新，這是只能成功不許失敗的探索。

　　設(shè)備

　　世界最大力的八個(gè)錘

　　120個(gè)鋼圓筒圍成人工島島壁結(jié)構(gòu)，每一個(gè)鋼圓筒的直徑達(dá)22米，與籃球場面積相當(dāng)。其中西島61個(gè)，東島59個(gè)，單體重約500噸。根據(jù)海床地質(zhì)情況高度40.5米至50.5米不等，設(shè)計(jì)垂直精度偏差為1/200，這是一個(gè)極為精細(xì)的偏差。

　　為了把鋼圓筒順利運(yùn)輸?shù)街楹?，制造企業(yè)中交上海振華將7萬噸到9萬噸的遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船改造成了鋼圓筒的運(yùn)輸船，這也是將遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船第一次運(yùn)用到了大型工程上。

　　盡管已經(jīng)決定了采用振沉式鋼圓筒的方式筑島，但究竟是否能達(dá)到要求，仍是一個(gè)未知數(shù)，設(shè)備就是擺在島隧工程建設(shè)者們面前最主要的攔路虎。

　　“我們采用的液壓振動(dòng)錘有8個(gè)錘，全是APE600型的，這是世界上最大的振動(dòng)錘，激振力達(dá)到3960噸。全世界都沒有這樣的設(shè)備。我們?cè)诿绹嗁徚诉@些振動(dòng)錘，然后再運(yùn)回中國，組裝到我們自己制造的振沉系統(tǒng)中。目前，我們已將這套系統(tǒng)申請(qǐng)了專利”。

　　盡管振動(dòng)錘要從美國進(jìn)口，但整套振沉設(shè)備卻是由中國工程師們完成加工、制造、組裝。“振沉體系由吊架、振動(dòng)錘、同步裝置、共振梁、液壓夾具和液壓設(shè)備等組成。在打鋼圓筒時(shí)，振沉設(shè)備必須要做到八錘高頻低振幅的聯(lián)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)液壓、電、機(jī)械的三同步，這是非常難的。哪怕有一臺(tái)錘不同步，鋼圓筒就無法實(shí)現(xiàn)穿透土層直達(dá)巖層。”孟凡利說。

　　鋼圓筒及所用的起重船，都是由上海振華制造。作為中國交建的重型設(shè)備制造企業(yè)，上海振華重工主要生產(chǎn)岸邊集裝箱起重機(jī)、門座起重機(jī)、浮吊和工程船舶等，設(shè)備一直占據(jù)全球港口機(jī)械75%的市場份額。

　　攻堅(jiān)

　　221天打進(jìn)120個(gè)圓筒

　　為了盡快推進(jìn)振沉系統(tǒng)的試驗(yàn)和最終運(yùn)用，島隧工程建設(shè)者們分別在美國西雅圖、上海、天津和珠海四個(gè)地方設(shè)置了工作點(diǎn)。

　　“在天津塘沽是做試驗(yàn)，1:1進(jìn)行試驗(yàn)，包括驗(yàn)證它的止水性能;在上海是由振華集團(tuán)來做這套系統(tǒng)的共振梁、吊具等制造、研發(fā)和調(diào)試;在美國西雅圖負(fù)責(zé)與美國企業(yè)一起加快振動(dòng)錘的生產(chǎn)制造;在珠海，技術(shù)人員進(jìn)行海上現(xiàn)場測量、布點(diǎn)，這些工作都是同步進(jìn)行的”。

　　為了打贏這場一切都要自己摸索、試驗(yàn)的攻堅(jiān)戰(zhàn)，打響港珠澳大橋建設(shè)的“第一炮”，孟凡利說，建設(shè)者們都像打了雞血，鉚足了勁，那個(gè)時(shí)候恨不得把一天掰成兩天用。為了實(shí)現(xiàn)高精度的振沉，島隧建設(shè)者們還自己研發(fā)了一套測控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)振沉?xí)r鋼圓筒的精準(zhǔn)定位。

　　“你試想一下，這么大、這么重的龐然大物，我們要按照設(shè)計(jì)要求，振沉到海底深處不偏離，這是一件很考驗(yàn)設(shè)備和施工技術(shù)的事情”。

　　整個(gè)振動(dòng)錘設(shè)備和第一個(gè)鋼圓筒最終趕在2010年5月6日運(yùn)到了珠海。

　　在進(jìn)行最終的設(shè)備調(diào)試和準(zhǔn)備后，5月15日，伴隨著一場小雨，港珠澳大橋西人工島的第一個(gè)鋼圓筒，順利打進(jìn)了海底30多米的深處，垂直精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

　　“振沉第一個(gè)筒的時(shí)候，盡管已經(jīng)做了充足的準(zhǔn)備，但我們心里還是沒底的。如果當(dāng)時(shí)不成功的話，對(duì)整個(gè)港珠澳大橋的建設(shè)打擊太大了”。

　　隨著操作的熟練，島隧工程建設(shè)者們還一度創(chuàng)下了“一日振沉三筒”的記錄。2011年12月21日，東人工島最后一個(gè)鋼圓筒振沉完成，從第一個(gè)鋼圓筒到第120根鋼圓筒，島隧建設(shè)者們僅用了221天，成功實(shí)現(xiàn)了當(dāng)年開工，當(dāng)年成島。

　　地標(biāo)

　　島上建筑一次性澆筑

　　在東、西人工島上，建設(shè)者們正在進(jìn)行主體建筑的緊張施工。按照設(shè)計(jì)，西島的主體建筑建成以后，將承擔(dān)著運(yùn)營和養(yǎng)護(hù)的功能，而更靠近香港大嶼山的東島，則承擔(dān)著旅游觀光的功能。

　　2017年3月31日，港珠澳大橋西人工島主體建筑首層順利封頂，珠江口“地標(biāo)性”建筑之一已經(jīng)初現(xiàn)雛形。

　　羊城晚報(bào)記者在探訪西人工島時(shí)看到，西人工島的主體建筑——養(yǎng)護(hù)大樓已經(jīng)基本完成首層的建設(shè)。建成以后的養(yǎng)護(hù)大樓，將由辦公室、監(jiān)控室及宿舍區(qū)等設(shè)施構(gòu)成，與東人工島遙相輝映，成為珠江口的“新地標(biāo)”。

　　港珠澳大橋島隧工程第I工區(qū)項(xiàng)目副經(jīng)理張怡戈，和孟凡利一樣，也經(jīng)常被戲稱為是西人工島的“島主”，他告訴羊城晚報(bào)記者，按照設(shè)計(jì)，西人工島主體建筑共分三層，建筑面積約20000平方米，將全部采用裝配式施工及清水混凝土施工工藝。

　　“什么是清水混凝土?就是說，我們的整個(gè)建筑都是一次性澆筑，在拆除模板之后，不需要再對(duì)它進(jìn)行任何的裝飾，它本身就是一個(gè)藝術(shù)品。”張怡戈告訴羊城晚報(bào)記者。

　　“很精致，像玉石一樣，直接拿回去做茶幾都可以。它采用裝配化施工，不需要在現(xiàn)場再去刨土，搞出大量的灰塵。”梁桁也表示，在東、西人工島的隧道入口，每一面墻都是一體式澆筑的清水混凝土建筑，國內(nèi)外專家來參觀時(shí)都贊不絕口。

　　大學(xué)剛畢業(yè)就參與到港珠澳大橋建設(shè)的技術(shù)員冀晉告訴羊城晚報(bào)記者，清水混凝土建筑，對(duì)于混凝土的線形要求特別高。“這要求我們做得更加細(xì)致，我們采用了德國的模板，剛度強(qiáng)度大，保障平整度好。由于主體建筑結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，這給清水混凝土的施工增加了操作難度”。

　　羊城晚報(bào)記者在東、西人工島的隧道出、入口處看到，由清水混凝土一次性澆筑的墻面，非常平整，顏色均勻，有著極簡主義的建筑藝術(shù)風(fēng)格。

　　“世界上怕就怕認(rèn)真二字，采用清水混凝土建筑，也體現(xiàn)我們中國的土木工程，能大、快之外，還能細(xì)。”梁桁說。

　　特寫

　　六年只做一件事

　　“六年光陰，可以做出許多選擇，完成很多事情。然而，我們只做了一個(gè)選擇，完成了一件事，這件事就是為港珠澳大橋沉管打造平穩(wěn)的地基，這道工序叫深海沉管隧道基礎(chǔ)塊石拋填及夯平。”冀晉說。

　　去年初，他所在的拋石夯平班組被中交港珠澳大橋島隧聯(lián)合體總經(jīng)理部授予“特等功”“鐵打的團(tuán)隊(duì)”。

　　2011年畢業(yè)于唐山學(xué)院的中交一航局技術(shù)員冀晉沒想到，自己剛?cè)牍緵]多久，就參與到了港珠澳大橋這一個(gè)超級(jí)工程的建設(shè)之中，在珠三角最繁忙的天空和海上航線交織的地方，負(fù)責(zé)拋石夯平船的技術(shù)工作，在船上一住就是4年。如今，他又參與到了西人工島的主體建筑建設(shè)中。

　　在領(lǐng)導(dǎo)心中，他是成長最快的技術(shù)骨干之一。然而在接受羊城晚報(bào)記者采訪時(shí)，談起駐守海上的6年生涯，他直言自己其實(shí)“曾想過要離開”。

　　2012年中到2016年初，冀晉都是住在船上，拋石夯平船是改造的，留給建設(shè)人員的活動(dòng)空間僅有20平方米左右。

　　“開始就是幾個(gè)集裝箱，我們?nèi)俗±镱^。在每個(gè)長度6米左右的集裝箱里，要住6個(gè)人，每個(gè)人的生活區(qū)幾乎占不到一平方米”。

　　為了改善拋石夯平船上的生活條件，林鳴要求對(duì)拋石夯平船進(jìn)行了改造，“把集裝箱開了窗戶，做成了 海景房 ，加了頂棚。”冀晉笑著對(duì)記者說。

　　在船上的前兩年，每天的生活都像打了雞血。“參與這么大的一個(gè)工程，覺得能多學(xué)點(diǎn)知識(shí)，內(nèi)心是很興奮的。”隨著時(shí)間的推移，冀晉的內(nèi)心也像海水一般，泛起了波瀾。

　　“看著天上幾分鐘就飛過一班的飛機(jī)，我會(huì)想著，很多人可能去香港旅游了，或者他們穿得西裝革履地去參加會(huì)議了。而我們戴著安全帽在海上風(fēng)吹日曬，可能抓機(jī)一個(gè)晃動(dòng)，沙子就會(huì)甩到自己臉上，這種對(duì)比很強(qiáng)烈”。

　　如今，隧道已經(jīng)接近合龍，人工島上的主體建筑也在緊張施工。未來會(huì)怎么樣，冀晉說，自己還沒想過這個(gè)問題，因?yàn)?ldquo;工期還很緊”。