建筑时报

4月19日，港珠澳大桥主体工程通过交通运输部、国家发展改革委、国务院港澳办组织的竣工验收。竣工验收委员会评价认为，大桥主体工程创下多项世界之最，工程质量等级和综合评价等级均为优良，打造了一座“精品工程、样板工程、平安工程、廉洁工程”，为超大型跨海通道工程建设积累了宝贵经验。

横跨伶仃洋，港珠澳大桥是连接香港、珠海、澳门的超大型跨海通道，港珠澳大桥创下了多个世界之最：它是全球第一例集桥、岛、隧道为一体的跨海大桥，建设难度极高，即使在国外顶尖桥梁专家眼里，它也是“全球最具挑战的跨海项目”。

人工岛：工程量最大、技术难度最高

港珠澳大桥东接香港特别行政区，西接广东省珠海市和澳门特别行政区，包括海中桥隧工程、港珠澳三地口岸、港珠澳三地连接线等三项主要内容，全长49.968千米，是世界上最长的跨海大桥。港珠澳大桥人工岛珠海口岸和澳门口岸作为其首要配套工程和重要组成部分，是大桥实现三地通关、全线贯通的前提和保障。人工岛按其功能分主要为南北两部分。北部为珠海公路口岸，用地面积107.3平方米，总建筑面积约52万平方米；南部为澳门公路口岸，用地面积71.61万平方米，总建筑面积约62万平方米，属于澳门管辖范围。

桥—岛—隧集群的主体工程，是港珠澳大桥工程量最大、技术难度最高的。建筑师在设计建造这个人工岛时，需要考虑多方面的需求，首先就是“绿色环保”方面的需求。因为港珠澳大桥的建设点穿越了珠江口中国白海豚国家级自然保护区的核心区，如果直接按照正常的方案施工，建成之后会影响到白海豚生态情况。其次，港珠澳大桥经过珠江口几个主航道和很多非正式航道，每天约有5000艘船舶通过，施工过程不能对航运造成大的影响。由此可见，从头到尾全建成桥梁的方案是不合理的，在建造过程中必须空出一段“缺口”来供白海豚和船只来往，所以海底隧道的建设势在必行。而车辆从隧道出来无法直接上桥，因此需要人工岛进行缓冲。据港珠澳大桥管理局总工程师苏权科表示：“隧道出来出了水面不能直接接到桥，就必须有一个人工岛。人工岛就是桥搭在人工岛上，人工岛上再伸到海底去，这样就是一个桥梁和隧道转化的人工岛，由此形成了一个桥岛隧组合的方案。”

为了保护白海豚，港珠澳非通航孔桥部分在工可阶段原来有318个桥墩，但到了最终施工阶段，减少到了224个；人工岛挖深由初步设计阶段标高-31米提高至约-16米。因此建造人工岛的时候使用混凝土做基座显然不合适，所以中国工程师提在世界范围内首次提出——“深插式钢圆筒快速成岛技术”。这个方案不仅可以大大减少船机及海上作业的时间，大圆筒还有良好的稳定性和止水性能，为后续工作提供了一个稳定的环境。“深插式钢圆筒快速成岛技术”使用120个巨型钢筒直接固定在海床上插入到海底，然后在中间填土形成人工岛。每个圆钢筒的直径22.5米，几乎和篮球场一样大，高度55米，相当于18层楼的高度，而重量达到550吨，相当于一架A380“空中客车”。据悉，这些钢圆筒是世界上体量最大的钢圆筒结构。

这么如此大体量的钢圆筒，究竟怎么样才能让它们在极小误差下“直插海底”？首先，第一步就是要在基槽开挖，确定了标高之后，先使用耙吸式挖泥船开始前期挖掘工作，再用抓斗式挖泥船精细挖掘，最终挖到合适的标高。第二步就是安置钢圆筒了，考虑到钢圆筒的直径和重量，最终使用到了八台液压振动锤联动振沉体型对其进行“振沉”，这个前所未有的庞然大物，决不是简单的振动锤组拼，而是多项中美高端制造业优势融合。整个振沉系统中，振动锤、同步装置、动力站、液压油管、液压夹头等从美国引进，共振梁、吊架等由上海振华重工制造。单台APE600液压振动锤已有工程应用，但采用8台APE600振动锤联动振沉超大型钢圆筒却是中国人的构想，属国际首创。同时，中国上海，共振梁也在加快制造。它是一个中心直径22米、截面宽2.4米、高1.2米、重达120吨的圆环形箱梁。顶面安装8个振动锤和同步轴，底面安装24个液压夹具。其技术要求是振动合力居中，能均匀、有效地传递到钢圆筒底部。因此要有足够的刚度和极高的制造精度。工程师确定了将共振梁分解成8个构件单体制造，单独加工后再进行整体拼装，吊架与共振梁配作的创新方案。

由于安插钢圆筒的垂直度偏差控制在1/1000以上，所以工程师在上方装设定位监测系统保证安插时的偏差在控制范围之内。在将钢圆筒安插完毕之后就需要开始准备“填岛”了，但是这里的“围海造陆”可没那么简单。因为考虑到了海水的渗透会让人工岛后期发生沉降，所以特意使用到了深海挤密砂桩技术，简称SCP。海上水下挤密砂桩是通过振动设备和管腔增压装置把砂强制压入软弱地基中形成扩径砂桩，从而提高地基承载力、加速固结、减少后期沉降。

一系列新工艺新设备的研发应用，工程师们仅用半年多时间就完成两个人工岛的筑造，创造了世界工程的奇迹。

沉管隧道：最长、埋深最深 滴水不漏

港珠澳大桥主体工海底隧道全长约6.7公里，是迄今为止世界最长，埋入海底最深（最深处近50米），单个沉管体量最大，使用寿命最长，隧道车道最多，综合技术难度最高的沉管隧道。该隧道与东西两个人工岛一起，被称为港珠澳大桥核心控制性工程，也被称为交通工程中的珠穆朗玛峰。

港珠澳大桥在沉管隧道的建设中，总共使用了3000吨的钢材，打造出世界最大面积的沉管隧道，隧道共有33节预制沉管，每个标准管节长180米，最大排水量8万吨，仅仅这样一个单个标准管节就比一艘巨型航母排水量还大。

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。”

这条正在铺设的世界上最长的沉管隧道之所以没有一点点漏水，关键是整个工程精益求精。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。在控制不均匀沉降上，目前国际上同类隧道的沉降量控制在20厘米左右，而港珠澳大桥海底隧道的沉降量控制在5厘米左右。正是基于良好的基底刚度，基底对整个沉管结构受力均匀，不仅基底没有额外的开裂风险，而且各个管节之间的GINA止水带和剪力键也没有额外受力，所以才会滴水不漏。

港珠澳大桥岛隧工程向人们展示“世纪工程”巍巍壮观的身姿，同时将64项创新技术贡献给世界沉管隧道工程。

桥体：使用寿命最长 抗灾害能力强

港珠澳大桥属于特大桥，施工规模为国内跨海桥梁之最，工程定位高于国家标准。因此，其设计使用年限也并未满足于100年，而是将年限提高了20年，即：设计使用年限被定为120年，这对混凝土的耐久性提出了极高的要求。考虑到港珠澳大桥的施工环境，确保大桥运行120年绝非易事。

为保证大桥主体结构的120年设计使用寿命，耐久性设计首先根据其所处海洋环境确定了工程环境分类与作用等级，基于桥梁主体结构120年的设计使用寿命需求，研究制定了各构件设计使用寿命；进而从原材料要求、各构件强度等级及氯离子扩散系数要求、各构件钢筋净保护层厚度、各构件裂缝宽度限制、各构件附加防腐蚀措施等方面开展了详细的混凝土结构耐久性设计；从材料的选择、表面防腐涂装技术措施、内部除湿系统等方面开展了钢结构耐久性设计；对所有附属构件或附属工程同样开展了耐久性设计或提出要求。

另外，工程还面临着硫酸盐的结晶腐蚀、混凝土的结构碳化、海水渗透威胁等不利因素，难度远超预期。为保障使用时间，工程人员采取了一系列保险措施，比如：专门制定的耐久性设计和裂缝控制标准；采用优质水泥和粉煤灰，优化混凝土配合比，提高耐久性和水密性；加大钢筋的外层保护能力，墩台和隧道的保护层厚度超过60毫米，最大厚度达120毫米，大幅提高抗氯离子能力；浪溅区采用多种防腐措施组合，“环氧涂层钢筋＋2次硅烷浸渍”或透水模板＋1次硅烷浸渍加电流阴极保护；大气区采用1次硅烷浸渍＋1次混凝土表面涂装。通过以上措施，溅浪区的耐久性安全储备可达40年以上，大气区可达20年，完全可满足延长20年的设计使用要求。

此外，港珠澳大桥可抗16级台风、八级地震。2018年9月，强台风“山竹”来袭，当时桥面测到“山竹”的瞬时最大风速是每秒55米，相当于16级台风风速水平，港珠澳大桥经历住了考验。这是因为，在计算大桥承载能力时，风荷载只是荷载组合的其中一项，所占比例较小，其他的考虑参数还包括桥梁静荷载、基础沉降、温度等，所以即使在最不利的荷载同时组合作用下，港珠澳大桥承载能力依然满足16级台风的水平，而且还留有较大安全系数，大桥主体结构应对台风挑战有底气。

港珠澳大桥是跨越伶仃洋海域，连接珠江口东西岸的关键性工程。大桥建成通车实现了珠海、澳门与香港的陆路连接，极大地提升了香港与珠三角西部地区之间的通行效率。其中，珠海至香港国际机场的车程由约4小时缩短至约45分钟，珠海至香港葵涌货柜码头的车程由约3.5小时缩短至约75分钟，极大便利了三地人员交流和经贸往来，对促进粤港澳大湾区的发展，全面推进内地与香港、澳门互利合作，具有重大意义。

大桥开通至今，已成为粤港澳大湾区重要的人员往来和贸易通道。截至2022年底，经大桥珠海口岸进出口总值超5000亿元，涉及全球超过230个国家（地区）。2023年2月6日内地与港澳全面恢复人员往来后，经大桥珠海口岸出入境客流、车流持续增长，周末出入境旅客最高峰时（3月18日至19日）达10万人次，刷新了近三年以来的最高纪录。未来，粤港澳三方将加强合作，努力推动通行政策优化创新，为三地车辆、人员利用大桥通行提供便利。

（本报综合报道）