港珠澳大橋首創(chuàng)用鋼圓筒建島 島上建筑一次性澆筑

　　

 

　　建設中的港珠澳大橋西人工島 羊城晚報記者 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，中國建設者必須在外海筑建人工島，實現(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)量與建設進度的要求。港珠澳大橋人工島在世界上首次運用大直徑鋼圓筒維護止水構(gòu)筑的方式，在221天時間里成功打下120個鋼圓筒，建成港珠澳大橋東、西人工島，創(chuàng)下了鋼圓筒體量、高度、垂直精度等多項世界紀錄，其中鋼圓筒快速成島施工工法和八錘聯(lián)動液壓振動錘為世界首創(chuàng)。

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

　　大膽

　　首創(chuàng)用鋼圓筒建島

　　要在深海憑空筑造兩個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，這對于通航繁忙的珠江出海口來說，風險極大，也可能污染海洋環(huán)境，不利于對中華白海豚的保護。

　　建設之初，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、總工程師林鳴和設計團隊頭疼的問題。

　　島隧工程聯(lián)合體設計負責人梁桁依舊清晰記得，2009年，林鳴找到設計團隊和全國工程勘察設計大師王汝凱，提出了一個大膽的構(gòu)想：用大直徑鋼圓筒形成維護止水的方式成島。這是個世界首創(chuàng)的構(gòu)想。

　　“他當時很有趣，反過來跟我們說，他覺得這種方式可能不行，讓我們?nèi)ヲ炞C這種方式的不可行性。結(jié)果我們花了大半年時間，最后給他回復，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。”梁桁接受羊城晚報記者采訪時回憶說。

　　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?

　　“使用液壓振動錘振沉鋼圓筒，不僅建島速度快，對環(huán)境污染也小。”島隧項目I工區(qū)常務副經(jīng)理孟凡利告訴羊城晚報記者，液壓振動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，中國曾在長江口進行過一次振沉式大圓筒的試驗性施工，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護岸項目，也采用了振沉式鋼圓筒方式，圓筒直徑13.5米。“這個項目我當時也參與了，沉的時候比較順利，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制，國內(nèi)的經(jīng)驗更只是初步探索，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。

　　設備

　　世界最大力的八個錘

　　120個鋼圓筒圍成人工島島壁結(jié)構(gòu)，每一個鋼圓筒的直徑達22米，與籃球場面積相當。其中西島61個，東島59個，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，設計垂直精度偏差為1/200，這是一個極為精細的偏差。

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

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

　　“我們采用的液壓振動錘有8個錘，全是APE600型的，這是世界上最大的振動錘，激振力達到3960噸。全世界都沒有這樣的設備。我們在美國訂購了這些振動錘，然后再運回中國，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)申請了專利”。

　　盡管振動錘要從美國進口，但整套振沉設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、振動錘、同步裝置、共振梁、液壓夾具和液壓設備等組成。在打鋼圓筒時，振沉設備必須要做到八錘高頻低振幅的聯(lián)動，并實現(xiàn)液壓、電、機械的三同步，這是非常難的。哪怕有一臺錘不同步，鋼圓筒就無法實現(xiàn)穿透土層直達巖層。”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、門座起重機、浮吊和工程船舶等，設備一直占據(jù)全球港口機械75%的市場份額。

　　攻堅

　　221天打進120個圓筒

　　為了盡快推進振沉系統(tǒng)的試驗和最終運用，島隧工程建設者們分別在美國西雅圖、上海、天津和珠海四個地方設置了工作點。

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

　　為了打贏這場一切都要自己摸索、試驗的攻堅戰(zhàn)，打響港珠澳大橋建設的“第一炮”，孟凡利說，建設者們都像打了雞血，鉚足了勁，那個時候恨不得把一天掰成兩天用。為了實現(xiàn)高精度的振沉，島隧建設者們還自己研發(fā)了一套測控系統(tǒng)，實現(xiàn)振沉時鋼圓筒的精準定位。

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

　　整個振動錘設備和第一個鋼圓筒最終趕在2010年5月6日運到了珠海。

　　在進行最終的設備調(diào)試和準備后，5月15日，伴隨著一場小雨，港珠澳大橋西人工島的第一個鋼圓筒，順利打進了海底30多米的深處，垂直精度達到設計要求。

　　“振沉第一個筒的時候，盡管已經(jīng)做了充足的準備，但我們心里還是沒底的。如果當時不成功的話，對整個港珠澳大橋的建設打擊太大了”。

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

　　地標

　　島上建筑一次性澆筑

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

　　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“地標性”建筑之一已經(jīng)初現(xiàn)雛形。

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

　　港珠澳大橋島隧工程第I工區(qū)項目副經(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”，他告訴羊城晚報記者，按照設計，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，我們的整個建筑都是一次性澆筑，在拆除模板之后，不需要再對它進行任何的裝飾，它本身就是一個藝術(shù)品。”張怡戈告訴羊城晚報記者。

　　“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)外專家來參觀時都贊不絕口。

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

　　羊城晚報記者在東、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)風格。

　　“世界上怕就怕認真二字，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。”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”“鐵打的團隊”。

　　2011年畢業(yè)于唐山學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超級工程的建設之中，在珠三角最繁忙的天空和海上航線交織的地方，負責拋石夯平船的技術(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中。

　　在領導心中，他是成長最快的技術(shù)骨干之一。然而在接受羊城晚報記者采訪時，談起駐守海上的6年生涯，他直言自己其實“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，留給建設人員的活動空間僅有20平方米左右。

　　“開始就是幾個集裝箱，我們?nèi)俗±镱^。在每個長度6米左右的集裝箱里，要住6個人，每個人的生活區(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，林鳴要求對拋石夯平船進行了改造，“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。“參與這么大的一個工程，覺得能多學點知識，內(nèi)心是很興奮的。”隨著時間的推移，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，我會想著，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議了。而我們戴著安全帽在海上風吹日曬，可能抓機一個晃動，沙子就會甩到自己臉上，這種對比很強烈”。

　　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。未來會怎么樣，冀晉說，自己還沒想過這個問題，因為“工期還很緊”。