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                海上巨龙昭示的科技自信

                  港珠澳大桥的青州航道桥。

                  在10月23日上午举行的港珠澳大桥开通仪式上,习主席用“圆梦桥、同心桥、自信桥、复兴桥”来形容这一世纪工程。港珠澳大桥像一条海上巨龙,连通香港、珠海、澳门,不仅惠及三地,还将对整个珠三角区域的社会经济发展起到极大推动作用,标志着我国从桥梁建设大国向桥梁建设强国迈出了坚实一步。

                  自2009年12月动工以来,港珠澳大桥的建设者们面对重重考验,运用多项尖端科技,攻坚克难推进工程建设,取得了500多项专利技术。在解决最长沉管隧道、外海人工岛、超大规模外海?#26234;?#31561;世界性难题中,建设者们?#26469;?#30340;一系列新成果发挥了至关重要的作用。

                  人工?#28023;?#25171;造超级工程的海上“基座”

                  港珠澳大桥海底隧道是我国首条外海沉管隧道。隧道建设的第一战,就是要以最快速度在海中建起两个离岸人工?#28023;?#23454;现海中桥隧转换衔接。

                  在港珠澳大桥建设之前,我国建造外海人工岛的技术积累几乎?#24378;?#30333;。在水深10余米且软土层厚达几十米的深海中,如何打下这个超级工程的“基座”,成为大桥岛隧工程项目部团?#29992;?#20020;的难题。

                  在外海造人工?#28023;?#26082;要解决工程技术难题,也要兼顾保护中华白海豚国家级自然保护区的生态环境,需要平衡的因素很多。建设团队反复研究论证,创新提出了用大直径钢圆?#21442;?#36896;人工岛的思路。这一史无前例的创新工艺,在国内外?#25381;?#32463;验借鉴,建设团队花了大半年时间设计、论证、实验。

                  经过多方面专家论证,超大直径钢圆筒、液压振动锤联动的优化方案被正式采纳为最终方案,这也成为港珠澳大桥岛隧工程的一项创举。两个人工岛建设共用了120个直径22.5米、最高50.5米、重达500吨的钢圆筒,242个副格,每个钢圆筒都相当于一?#26696;?#23618;住宅楼。这些钢圆筒分批次建造,再由8万吨?#23545;?#27915;运输船从上海运到珠江口,在工程中使用如此重量级的运输船,在国内尚属首次。

                  港珠澳大桥的岛隧工程,采用了世界首创的八锤联动液压振动锤和“钢圆筒振沉管理系统”,为超大钢圆筒振沉安装上了“眼睛”。在伶仃洋海面上,1600吨起重船“振浮8号”吊着振沉系统和钢圆筒,在自主研发的“钢圆筒振沉管理系统”的引导下,实现了?#26082;?#23450;位。

                  2011年5月中旬,液压振动锤将首个钢圆筒沉入水底,插入泥中21米,垂直度偏差小于五百?#31181;?#19968;,港珠澳大桥岛隧工程首个世界超大直径、超深埋深、超大体量钢圆筒顺利振沉,揭开了西人工岛岛壁结?#25925;?#24037;序幕。同年9月,随着第61个巨大的钢圆?#21442;?#31283;插入珠江口开阔的海面上,港珠澳大桥海中西人工岛主体结构宣告完成。

                  在221天内,120个巨型钢圆筒在伶仃洋海面围成两个小?#28023;?#23454;现了“当年开工、当年成岛”计划,创造了钢圆筒单体体量、振沉精度、振?#20102;?#24230;等多项世界纪录。

                  33次“海?#23383;?#21563;”,建成世界最长海底沉管隧道

                  在港珠澳大桥建成之前,世界上比较长的现代沉管隧道,?#25381;?#20025;麦与瑞典之间的厄勒海峡沉管隧道和韩国釜山-巨济的沉管隧道?#25945;酰?#38271;度?#30452;?#20026;3.5公里和3.2公里。港珠澳大桥的海底隧道为6.7公里,建设面临海底隧道最长、隧?#32518;?#28145;最深、单个沉管体量最大等世界性难题。

                  在无任何国内外经验可借鉴的情况下,大桥岛隧工程团队对外海深水沉管安装创新技术及装备进行独立研发,并取得一系列技术突破。

                  岛隧工程的沉管段总长5664米,共分33个管节,每个标准管节长180米、宽37.95米、高11.4米,单节沉管重7.4万吨,最大沉放水深44米。工程采用节段式柔性管节结构,施工时采用8艘大马力全回转?#19979;中?#21516;作业,配置深水无人沉放系统的国内首条安装船通过遥控等技术,调整管节姿态实?#24535;?#30830;对接。

                  在施工中,团队创造了“半个月内连续安装两节沉管”“极限3毫米对接偏差”等多个纪录,采用主动止水的沉管隧道最?#25112;?#22836;,化被动止水为主动式压接止水,变人工作业为机械化作业,降低了水下作业强度,确保了施工质量。

                  为了保障工程需要,珠海牛头岛建设了目前世界上最大的沉管预制厂,为大桥的海底隧道制做33个巨型沉管。其中,有5节是半径5500米的曲线段沉管,首开曲线沉管工厂法预制先河。2013年5月,岛隧工程顺利完成首节沉管的海上浮运,并实现隧道与人工岛转换的首次对接。在经过33次“海?#23383;?#21563;”后,沉管隧道终于建成。

                  在沉管安装到海底基槽过程中,需要精确测?#31185;?#24038;右、上下以及倾角方向的摆幅。沉管运动为超?#25512;擔?#38656;要灵敏度极高的传感器进行监测。国内某传感器技术企业深入?#27835;?#28145;水管节对接运动特性及监测需求,运用国内最先进的微机械陀螺和高精度倾角传感器,构建了一套创新的管节运动姿态监测方法,在关键的前端设有多支备份传感器,保证了测试信号的?#26082;?#21487;靠。

                  “搭积木”模式,拼装抗风、抗震高强度桥梁

                  2014年1月19日,港珠澳大桥首跨钢箱梁在深海区架设成功。“驯服”这个长132.6米、宽33.1米、重2815吨的庞然大物,标志着港珠澳大桥主体工程建设取得了又一个阶段性突破。

                  海上埋置式承台施工是桥梁部分工程的亮点,188个桥梁承台需埋入海床面以下。施工时?#30452;?#37319;用了大圆筒方法安装、分离式柔性止水和双壁?#27835;?#22576;三种不同方案,解决桥梁埋置式承台施工难题,实现了装配化施工。

                  考虑到环保需求,施工单位采取工厂化生产、机械化装配的模式,像搭积木一样建桥,颠覆了以往的桥梁建筑方式,也为我国培养了一批工匠式的职业工人,同时?#21387;?#20214;作为产品生产,也保障了大桥的质量和耐久性。桥梁上部结构大规模采用钢箱?#28023;?#25171;造了全新的自动化生产线、智能化的板单元组装和焊接机器人焊接专用机床,提升了我国大型钢结构制造工艺水平,推动了行业技术进步。

                  港珠澳大桥建设过程中,离不开桥面吊装作业,其吊装施工中所用的高性能吊装缆绳,是国内某公司和研究?#27721;?#26102;10多年才研发成功的。这种缆绳虽然?#25381;?#22836;发的十?#31181;?#19968;粗,但做成缆绳后比钢索强度还高,而且非常柔软,以质量轻、强度高、耐腐蚀等特点,广?#27827;?#29992;于国防、军工及民用领域。

                  港珠澳大桥具备抵抗8级地震能力,与其安装的橡胶隔震支座密切相关。其中最为关键的技术就是位于桥梁支座中间的高阻尼橡胶。该支座在试验中可吸收、消耗40%以上的振动能量,承载力约3000吨。

                  港珠澳地区,每年都会遇?#25945;?#39118;,桥梁的安全监测至关重要。在进行港珠澳大桥的设计时,除了采用更好的建设技术保证桥梁建设质量及运行安全外,强大的传感检测器也必不可少。港珠澳大桥上有液压测力传感器、力矩传感器、重力传感器等数千种传感器,共同构成了一套高精密感知系统,对隧道内的风速、温度、湿度、压力、气压差,以及二氧化碳、氮氧化物和微颗粒的浓度等参数进行实时监测,实现对桥梁“健?#24213;?#20917;”的精准判断。

                  智能化设计,三地车牌平均识别时间只需0.3秒

                  港珠澳大桥交通工程,包括收费、通信、监控、照明等12个子系统,也取得了多项突破性科研成果。

                  在港珠澳大桥通行的车辆,不仅有统一格式车牌的大陆车,还有车牌格式多样的香港和澳门地区车辆。大陆和香港实行不同的过路收费模式,而在桥上混跑的三地车辆?#30452;?#39035;一次快速完成计费。不同收费模式的软件和代码区别很大,要使二者兼容,难度?#19978;?#32780;知。

                  技术攻关团队从软件代码及软件程序着手攻关,邀请香港的技术专家参与开发。根据实验测试情况不断修改,仅测试版本修改就达到136次,在国际上首创兼容不同制式的收费模式。经过1000余次的模拟测试,车牌平均识别时间缩短到0.3秒。

                  在港珠澳大桥管理局的巨大屏幕上,大桥?#25105;?#30417;控点的实时视频随时显现。只要轻点鼠标,屏幕上就能显示出三维立体画面。如果某个点位发生事故灾害,视?#23548;?#25511;可随时捕捉,信息传递到监控终端,警报在几秒钟内就会响起。

                  在港珠澳大桥上的青州航道桥上,巨大的“中国结”巍然屹立,这附近的一处桥面,是用长约1.7米、与大桥等宽的折叠式材料铺设的。受大风、温度和载重等多种因素影响,大桥会发生一定位移,需要每隔一段距离设置伸缩缝,各种电缆在通过桥梁伸缩缝处时,会承受较大的张力,容?#33258;?#25104;金属护套断裂与绝缘损坏,使大桥的通信与照明陷入故障。

                  为使电缆能够自由伸缩,项目部联合相关设计院和厂家,共同研?#31185;?#35299;难题。历经5个月的安装调试和近一年的运行观测,应用于港珠澳大桥的4种伸缩量、7种安装形式的74套电缆伸缩装置,全部满足设计要求,还能满足电缆弯曲半径、设备抗震要求,在国内外同类型产品中处于较高水平,填补了国内长大桥梁电缆相关技术空白。(郭晨)

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