港珠澳大桥是中国交通建设史上技术最复杂、施工难度最高、工程规模最庞大的跨海集群工程,大桥建设取得集群工程工业化建造、超百年寿命保障等5大创新成果,打破国际垄断,引领世界桥岛隧跨海集群设施建设技术升级换代,填补多项国内外技术空白。
6月24日,“港珠澳大桥跨海集群工程”项目获国家科技进步一等奖。
艰巨性、复杂性、特殊性史无前例
港珠澳大桥跨海集群工程包括海中桥隧主体工程,其采用桥岛隧组合方案,22.9公里为桥梁,穿越伶仃西航道和铜鼓航道段约6.7公里为岛隧组合;隧道东、西两端各设置一个海中人工岛。
这个受全球瞩目的“世纪工程”,从设计之初就面临复杂海域隧-岛工程建设、繁忙海域工程施工、外海严酷环境下工程耐久性、典型灾害防灾减灾与生态保护、跨境与集群工程管理等卡脖子难题。
“港珠澳大桥跨海集群工程建设的艰巨性、复杂性、特殊性史无前例。”港珠澳大桥管理局局长李斌说。
港珠澳大桥的建设条件极其不利,桥位区地质复杂、回淤量大,面临深水深槽等引起的一系列挑战;建设难度极大,海底隧道密水性要求高,重达8万吨的巨型管节要在近50米水下实现高精度对接。此外,生态环保、节能减排、120年使用寿命等高标准要求,也给港珠澳大桥跨海集群工程团队提出了难题。
李斌介绍,团队首次创建了外海隧-岛工程建设技术与标准体系,打破了国际垄断,攻克了复杂海域隧-岛工程卡脖子难题,实现了“从零到领先”的跨越。
比如,针对深埋、大回淤特点,创立了深埋沉管隧道半刚性结构设计理论及结构体系;发明了可逆式主动止水最终接头及安装方法,实现了6000吨级最终接头,在水下28米深处精准完成对接,贯通精度达2.6毫米的世界纪录;首创了外海人工岛深插钢圆筒快速筑岛方法,研发了八锤联动振沉系统,成岛时间由3年缩短至7个月。
港珠澳大桥建立起“大型化、工厂化、标准化、装配化、精准化”的外海集群工程工业化建造技术与装备链,引领跨海交通基础设施建设升级换代——
建成国内首条钢箱梁板单元自动化生产线,首次实现车间化拼装制造,工厂产能增加2.5倍以上;自主研发了工厂法预制技术,创建了8万吨级巨型沉管浮运安装成套技术体系,创造了“1年安装10节”的中国速度。
开发了新型沥青混合料,疲劳性能提高3倍以上;创立了超大规模钢桥面自动化铺装关键技术与装备,工效提高2至3倍,实现钢桥面铺装规模化生产;研发了跨海集群工程系列装备,实现了50米水深条件下,33节超大型沉管的高精度无人沉放对接,填补国内空白……
创新技术让大桥“管用120年”
港珠澳大桥的设计使用寿命是120年。李斌介绍,针对高温、高湿、高盐的严酷腐蚀环境,团队提出了超百年耐久性设计方法,创立了混凝土结构120年设计使用寿命保障关键技术,研发了海上大型隔减震结构全寿命控制技术,提出了适用于海洋环境条件的天然橡胶、高阻尼橡胶和摩擦摆隔震支座性能劣化规律模型。
同时,团队创新了跨海工程在典型灾害下安全绿色支撑核心技术,突破了强风、强震、火灾与生态环境保护的难题,研发施工水域中华白海豚的声学保护技术,实现“大桥通车,白海豚不搬家”。
去年以来,港珠澳大桥迎来“澳车北上”“港车北上”以及大桥开放旅游等利好政策,通行车流量屡创新高。尤其是“港车北上”正式实施以来,截至3月9日已累计通行港车超50万车次。
快速增加的车流量,也给大桥的运营维护带来新的课题。
港珠澳大桥管理局牵头承担了国家重点研发计划“港珠澳大桥智能化运维技术集成应用”项目和广东省重点领域研发计划“重大跨海交通集群工程智能安全监测与应急管控”项目,在装备研发、评估维养、交通运行、应急管控、标准构建、平台搭建等方面均取得了突破。相关内容已纳入交通运输领域新型基础设施建设重点工程、交通强国建设试点任务和广东省数字交通“十四五”规划。
“项目获得国家科技进步一等奖,离不开每一位参与者的汗水浇筑,既是肯定,也是鞭策。”李斌表示,下一步,港珠澳大桥管理局将进一步加强科技成果总结提炼,加快标准输出,注重科研成果与大桥的运营维养业务深度融合,结合新质生产力推动高质量发展的要求及交通运输行业数字化转型的整体规划,推进数字大桥的建设和应用,不断提升大桥的安全运维效率,降低运维成本,为大桥服役延寿提供技术保障,为用好管好大桥和交通强国战略提供有力支撑。为世界跨海集群工程建设和运维管理贡献“中国智慧”。
南方+记者 钟哲
