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铁流:港珠澳大桥遇难题 工程师们见招拆招

来源:网络整理 作者:华侨时报 发布时间:2017-11-03
摘要:港珠澳大桥全线贯通,成为迄今为止世界上总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底隧道最长的跨海大桥。然而,海底

港珠澳大桥主体桥梁工程刚刚全线贯通。2015年底,英国《卫报》曾从当时在建的超级工程中,挑选出“即将竣工的现代世界七大奇迹”,港珠澳大桥就是其中之一。《卫报》给的标题、头衔是否过于夸张,或许是仁者见仁智者见智的问题,但毋庸置疑的是,港珠澳大桥的设计建设确实克服了许多工程技术难题。

铁流:港珠澳大桥遇难题 工程师们见招拆招

日前,连接香港、珠海、澳门的港珠澳大桥主体桥梁工程全线贯通,标志着大桥主体工程建设进入收官阶段。港珠澳大桥总投资超过1000亿元,于2009年12月开工建设,总长55公里,集桥、岛、隧道于一体,包含22.9公里主体跨海桥梁,约6.7公里沉管海底隧道和连接隧道与桥梁的东西人工岛,是迄今为止世界上总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底隧道最长的跨海大桥。本文就港珠澳大桥在修建海底隧道中曾遭遇的技术难题,以及相应的解决之法做一个简单的介绍。

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难题1:限高120米

港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋,连接香港、珠海、澳门三地,由于伶仃西航道和铜鼓航道对通航要求较高,远期要保障30万吨游轮的通航能力。但要满足30万吨游轮的通航能力,就必须建造一座桥面高度超过80米,桥塔高度达到200米的超级大桥。但由于大屿山机场在航道处限高为120米。因此,不可能采用桥梁方案跨越这两条航道,如果找不到解决的办法,那么,港珠澳大桥就将陷入无疾而终的困局。

对此,采取的应对措施就是修建海底隧道,由于有高度上的限制,加上海底隧道不仅能很好地解决水域的跨越问题,而且还在大程度上降低了对周围环境的影响,解决了大面积水域的航运问题。特别是随着修建海底隧道的一些关键技术的不断突破,海底隧道已逐渐成为了工程界普遍认同的跨越航运繁忙航道的第一选择。

因此,港珠澳大桥之所以选择修建长海底隧道,并成为海底隧道最长的跨海大桥,这一方面既有客观因素的制约;另一方面,也是因为海底隧道具有自己独特的优势。

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难题2:10%水阻率

要建造海底隧道,首先要找到能把桥梁和海底隧道连接起来的岛屿,由于附近海域没有现成的岛屿可供使用,这就必须修建人工岛来连接海底隧道和桥梁。而伶仃洋是—个典型的弱洋流海域,加上每年有大量的泥沙从珠江口流入伶仃洋,如果人工岛长度和宽度过大,就会起到阻挡泥沙流入大海的作用,水阻率一旦超过10%,泥沙就有可能被阻挡沉积,在岁月流逝中让伶仃洋变成一片冲积平原。

为了避免这个灾难性的后果,就必须缩小人工岛的尺寸,把人工岛的长度控制在1公里以内,但采用盾构法的话,由于盾构法对稳定性要求很高,隧道也会埋得比较深,最终会导致人工岛的长度超标并撞上10%水阻率的红线。

在综合考虑水阻率以及该处隧道规模、海域水文地质条件的情况下,最终采用了沉管法取代盾构法。沉管隧道是指在海床上浅挖出沟槽,将预制好的管道沉放到沟槽中,然后进行水下对接。采用沉管隧道技术后,降低了400米的岛屿长度,将岛屿长度控制在625米,解决了10%水阻率的问题。

难题3:800万立方米淤泥

之前讲到要修筑625米长的人工岛以连接桥梁和海底隧道,而在修筑人工岛的地方有一层15到20米的淤泥,由于淤泥的物理属性,如果在其基础上做抛石斜坡或常规重力式沉箱的话,抛石或重力沉箱就会因淤泥而打滑,地基不稳。最常规的办法是把淤泥全部清理掉,或者用排水结固的办法使淤泥变干,然后再抛石或用沉箱坐稳。

责任编辑:华侨时报