《天开海岳》

上期提要:国际工程记录显示,刚、柔两种结构体系的沉管隧道都是“浅埋式”的,沉管回填及覆土厚度约在2米,而港珠澳大桥的海底隧道是世界上唯一的“深埋式”,沉管沉放的最深水深要达到44.5米。

有媒体后来形容:“半刚性犹如灵感的火花,一点点,却点亮了整个团队的天空。”

毫无疑问,刚柔相济是一种工程哲学。

2012年秋天的一天,林鸣和刘晓东就“半刚性”的问题,专程向清华大学和同济大学的教授进行了请教,得到理论上的支持。

为了使这个“半刚性”结构最终能够被证明可行,从2013年开始,岛隧工程总项目部的设计人员又组织了五个平行的模拟实验团队,把国内外对岩石、水土、结构理解得最深刻的科研部门都找出来,分别进行模拟实验。

这些团队,有清华大学、同济大学,中交公规院,中交四航院,此外还有一家几乎参与了日本国内所有沉管隧道建设的日本公司团队。大家分别按照各自的理论,背靠背地进行模拟实验,同时取得各自独立的计算结果。

方案基本在心里扎根了,但刘晓东说,这个“半刚性”后来“我们跟外面争论了一年多”,一开始并没有得到所有人的信任。

“为什么呢?不是好不容易找到了一条可行的新思路吗?”我问。

晓东总说:“对呀!”

当初林总打开思路、提出“半刚性”,首先是因为我们“不得已”。港珠澳大桥的沉管体量实在是太大了,隧道又需要深埋,世界没有先例,中国也必须找到一种在创新基础上的“中国工法”。同时,他也提出自己的根据是什么,简单说,就是走“刚性”,沉管是一个整体,走“柔性”,沉管又全部是散的,只有采取“半刚性”,这样就有可能保留一部分的预应力,既让沉管在海底能适应一定压力下的变形,同时又可以对它进行控制。

港珠澳大桥海底隧道没有经验可循,整个隧道在纵横两个方向上的地质并非均匀。地质不均匀,承载力也就不一样。180米沉管A和下一个沉管B的承载力也不一样。如果两个管节之间有“不均匀沉降”存在的话,用一个技术术语来解释就是“抗剪力”不够,那样,沉管就会出现错位、漏水,或者两个管节之间出现张口,问题“可就大了”!

晓东总继续说:“不管我们考虑得多么细致,刚开始外面的人就是不相信。后来连林鸣都忍不住和采访他的记者说,寻找出路的过程是痛苦和绝望的——设计团队又用了30多天完成了《半刚性沉管结构方案设计与研究报告》,但这之后的过程,充满了批评、异议乃至责备。我们听到的是来自内部‘最好不要过度创新’的声音,还有外国权威专家的讥讽,‘你们有什么资格创造一个沉管预制的新的结构?’”

“但那一段时间我们已经展开了各项技术攻关,又挨过了一段非常艰难的日子。”后来“专家们终于点头了”,再后来,特别是从今天来看,“半刚性”的方案幸亏被通过,因为正是这个“半刚性”、没有被废掉的“半刚性”,保证了我们港珠澳大桥6.7公里的隧道不漏水——“一滴也不漏”!

一个“半刚性”推倒了一个旧世界?

对!

很多外国专家都知道并接受:到目前为止,世界上还没有哪一条隧道不漏水,只不过小小的漏水不影响安全、不影响使用,就不计较了。但港珠澳大桥5.6公里的海底沉管在经受住了45米水深的大荷载水密性考验后,数年后,就是不漏水。人们惊讶的眼光中开始有点“羡慕嫉妒恨”了。

这33节沉管形状不一,其中28节是直线的,还有5节是曲线的,位于连接东人工岛的隧道段。为了防止漏水,钢筋混凝土沉管的管壁最厚处中国设计到了1.5米。这1.5米肯定给本来就体重如山的沉管又重上加了重。而接下来的问题是如此巨大的沉管,如果在海下制造根本不可能,在海边手工制造也是一个笑话。那怎么办?

挪进工厂!

又是工厂?对。这个问题没有二中选一。别忘了港珠澳大桥的建设我们不是有“四化”吗?大型化、工厂化、标准化、装配化。这“四化”其实也是因为海底隧道的沉管生产所必须放弃“作坊”思路、必须走“工厂化”专业预制的道路而来。

总之,为了生产这些巨型沉管,香港、珠海、澳门三地政府同意在珠江口外的珠海桂山牛头岛,专门为港珠澳大桥建造一座世界上最大、面积相当于10个足球场般大小的沉管预制厂。这个厂毕其功于一役,只用了14个月的时间就赶制了出来——包括两条生产线专门为大桥的海底隧道预制33节型号不同的巨型沉管,除此以外,它没有第二项任务,就是一次性!

好家伙,专门为一座大桥建造一个“一次性的工厂”?这么做值吗?我的“第一反应”。

得到回答:“值,为了保质、保量、保工期,整体成本核算下来还是有优势!”

过去,在我的印象中,中国所有的工厂都是一旦烟囱冒烟,“永久性”便是毋庸置疑。怎么也不会想到工厂还有“一次性的”“临时的”。但现在看来,这个印象在港珠澳大桥的建设上是要被突破了。非“工厂”做不出目前世界最长、最大跨径、最大埋深,同时也是体量最大的沉管。不如此,海底隧道就无从谈起,120年的使用寿命也就是镜中花水中月!

还是董政告诉我:如此大规模的“工厂化——预制沉管”并不是我们国家第一次采用,国外有过一次,就是丹麦到瑞典的厄勒海峡用过一次。只不过他们只做了“直线”,没有尝试“曲线”。做“直线沉管”和“曲线沉管”技术含量大不一样,后者难度更大,所以我们是世界上第一个既做了“直线”又做成了“曲线”的预制工厂。

任何一个钢筋混凝土的东西,打造它、浇筑它,模板都不可或缺,这似乎是常识,我这个外行也略知一二。

在这方面,德国人因为建造了欧洲最长的海底隧道——欧雷松德大桥而占据权威,但即使是德国人也承认港珠澳大桥的隧道更复杂,需要更精确的设计和建设。这样“模板”的购买就不现实了,价格也远远超出了工程的预算,得,中国人就又得自己干了。

6个月,用钢量3000多吨,又是振华,南通振华,又完成了一套世界上精密度最高的“自动化模板”制造,这个“创新”意味着什么?对外通俗地解释就是设计师为33节沉管构建了“骨架”。

珠海的夏天,四十几度的高温,多难熬的气候。

工人们要赶工,热得受不了,混凝土也受不了。

“混凝土受不了”,这是什么意思?

前面我已经说过,为了耐久、防水,港珠澳大桥的海底隧道,33节沉管包裹着内部钢筋的地方最厚达到了1.5米,设计师和实验人员经过好几年上千次的调配,终于取得了混凝土的最佳配比,创造了世界建桥史上百万吨混凝土浇筑无一裂缝的奇迹。这种“创新”不是看得见的工程,但这些“混凝土”的作用直接关系到120年,很特殊、很娇贵,所以施工也要很讲究。

下期看点:从“浅坞”到“深坞”,这是横向运行,靠牵引,也就是说“深坞”是在“浅坞”旁边的另一个“池子”。

新闻推荐

掌握饮茶安全法则 茶与健康(21)

□静清和如此精于制茶、精于品饮的蔡襄,一生与茶相濡以沫,晚年却为病疾所困,导致嗜茶的蔡君谟,在半百之年,实在不...