港珠澳大桥海底隧道滴水不漏震惊香港桥王,全球漏水率10%

10月24日上午9时,港珠澳大桥正式通车。

港珠澳大桥跨越伶仃洋,东接香港,西接广东珠海和澳门,总长约55公里,是粤港澳三地首次合作共建的超大型跨海交通工程。

美国有线电视新闻网网站曾刊登记者莎拉·拉扎勒斯的文章,题为《造价200亿美元的“脐带”:中国公布全球最长的跨海大桥》。文章称,港珠澳大桥是中国发展自己的粤港澳大湾区宏伟计划的核心,它希望这一地区的技术创新和经济发展成就可媲美旧金山、纽约和东京的湾区。

国际隧道协会隧道专家汉斯·德维特(HansdeWit)也认为港珠澳大桥工程是“全球最具挑战的跨海项目,其中岛隧工程是迄今为止最为复杂的一项工程”。

2015年时,英国《卫报》还将其评为“现代世界七大奇迹”。(其余六大为北京大兴机场、沙特阿拉伯的吉达王国塔、麦加的AbrajKudai酒店、乌克兰的切尔诺贝尔核反应堆新石棺、英国伦敦的横贯铁路、法国巴黎名为GrandStadeFFR的国家橄榄球场)

中国在沉管隧道等工程上是后来者,那么,我们是如何实现“如积薪耳,后来者居上”的呢?

本文将用典型事例介绍在港珠澳大桥项目中中国工程师是如何实现一次次创新的。

文|赵忆宁

编辑|谢芳 瞭望智库

本文为瞭望智库书摘,摘编自《大国工程》,中国人民大学出版社2018年出版,原标题为《港珠澳大桥:绵延56公里的创新》,不代表瞭望智库观点。

港珠澳大桥海底隧道滴水不漏震惊香港桥王,全球漏水率10%

港珠澳大桥香港段新华社图

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4.5公里海底隧道滴水不漏

2015年12月,港珠澳大桥岛隧工程工地上有位特殊客人来访——曾担任香港土木工程署署长的刘正光,他曾主持设计建造了香港青马大桥、汲水门大桥和汀九大桥,这三座桥梁都被誉为世界级大桥。鉴于此,他荣获我国桥梁工程界的最高奖——茅以升奖,并在国际桥梁界享有盛名。

港珠澳大桥岛隧项目部总经理林鸣曾表示:刘正光是香港桥梁界第一人,香港的几座大桥在他手上做得确实非常好。他建的几个桥到现在还像“青壮年”,而我们的桥至少已经步入了“中老年”,所以他一直对我们工程界颇有微词,他就是认为中国内地的工程质量不行。因为我们的工程总是出问题,所以他从专业的角度看不起我们。

在记者采访刘正光的那段时间里,他还发给记者一篇香港《明报》的文章《“豆腐渣”泄洪闸桥,通车3月即现裂缝》。他说:“保证内地工程质量,不是能不能做到的问题, 而是想不想去做的问题。”当刘正光提出参观正在施工的沉管隧道的要求时,项目工程师已经做好被他的“毒舌”批评的准备。果然,在参观的前一天他给岛隧工程项目总指挥林鸣打电话,询问参观隧道需不需要穿雨衣和水靴。林鸣回应说“并不需要”。显然他并没有全部相信,第二天虽然没有穿雨衣,但还是穿了一双水靴。

刘正光从西人工岛进入隧道,从El管节入口处乘坐电动车到达E24管节(当时,港珠澳大桥的全部33节管节中已经完成了25节的沉放)。在已经完成的4.5公里隧道(已经是当时世界最长的沉管隧道)中,他作为“桥王”,以行内人的专业视角审视沉管隧道的每个细节。结果出乎他的意料,24节管节的192个接头没有一点点渗漏的痕迹,整个隧道内既没有“雨”,更没有“河”,甚至没有水痕。

当他与林鸣见面时,第一句话是:“沉管隧道没有不漏水的,没有想到你们的隧道能够滴水不漏。”第二句话则是:“我们香港工程界要向你们学习。”林鸣对记者说:“之前,香港土木工程界专业人士从骨子里看不起我们,能从他的嘴里说出这个话比登天还难。”

刘正光对港珠澳大桥沉管隧道不漏水感到诧异是有根据的。“在全球范围内,设计隧道时都要确保水密性。但是,建造几公里长而且能保证100%水密的隧道又是另外一回事。在许多国家,隧道所有者和设计师都明白建造100%水密的隧道意味着什么样的挑战。”汉斯·德维特对记者说。这位资深沉管隧道专家是荷兰隧道工程咨询公司的运营总监,也是国际隧道协会国际沉管隧道工作小组(第11小组)成员,他曾参与过卡塔尔多哈沙尔克跨海大桥、巴西圣保罗跨河悬索大桥、阿姆斯特丹IJ河隧道和韩国巨加跨海大桥等工程。

“在全球范围内,无数的案例表明,在隧道中出现一些漏水是很常见的。”荷兰特瑞堡集团(TheTrelleborgGroup) 工程产品商业开发部经理路德·波柯特(RuudBokhout)对记者说。特瑞堡集团是一家全球领先的隧道密封系统的供货商,它的产品被用于全球许多沉管隧道。“混凝土隧道最常见的漏水原因,是混凝土在养护期间出现收缩,以及建筑结构无法适应荷载作用而出现裂缝。虽然设计隧道时都要求确保水密性,但是在许多国家,有限的渗漏也是普遍被接受的,通常在招投标阶段会明确相应限度,但是目前还没有一个统一的标准。”

路德·波柯特告诉记者,目前全球有150多条沉管隧道,但是“大桥+沉管隧道”的最具代表性的组合体只有厄勒海峡大桥、韩国巨加大桥和港珠澳大桥。“据我所知厄勒海峡大桥海底隧道存在一些漏水现象,但并非因为我们的水密系统问题,而是因为混凝土密实的工艺不够好,全球150多条沉管隧道中,漏水大多是混凝土问题造成的。”针对业内关于韩国巨加大桥沉管隧道漏水的传言,他强调说:“特瑞堡公司并非该工程的密封件供应商。”

打破沉管隧道漏水的“常规”,从工程启动开始就成为中国工程师的信念。“沉管隧道为什么漏水?无论是哪个环节导致漏水,都是因为基础出了问题。”岛隧工程总指挥林鸣说,“举个例子,港珠澳大桥的地基是厚软土地基,不同于厄勒海峡大桥海底隧道的岩石地基,所以沉管隧道的基础刚度协调及不均匀沉降控制非常困难。合同规定港珠澳大桥沉降限度是20厘米,而国外同类工程的沉降限度在30厘米以上。”

为了实现沉降达标,并且让隧道不漏水,中国工程师在如何使软土层变硬上做文章,进行了多项有价值的创新,用技术突破攻克隧道漏水的难关。他们在40多米深的水下为沉管隧道基床底部铺上2~3米的碎石并夯平,创造出一种新的复合地基,使沉管隧道的沉降值大大缩小,平均值在5厘米左右;他们的沉管预制水准被国际同行评价为“绝对是世界一流的”,无论是设计理念、操作过程还是用材用料都按照国际标准进行最优化的设计。

“港珠澳大桥岛隧工程项目部对项目的管理及现场的施工水准相当之高,可以用通俗的话来讲,工程建设者们打造了一个超级样板工程。这不仅为中国同类工程,也为全球同类的工程定出了一个全新的高标准。”德国PERI公司大中华地区业务主管郑宽志对记者说。