港珠澳大桥通车了!背后都采用了哪些顶尖科技?

港珠澳⼤桥通车了!背后都采⽤了哪些顶尖科技
昨天,港珠澳⼤桥通车了!这个被称为超级⼯程的⼤桥从筹备到建成,历时15年,期间攻克了⽆数个世界级难题,打破了多个世界纪录,这背后到底涵盖了哪些⾼科技?下⾯就来盘点⼀下吧。
⼀桥跨三地,唇齿更相依。
从珠海景⾊最美的滨海道路——情侣路上向东远眺,全长55公⾥的港珠澳⼤桥宛若蛟龙,蜿蜒腾越于蔚蓝⾊的海⾯上。这是世界上最长的跨海桥梁⼯程,也是综合建设难度最⼤、最具挑战性的超级⼯程:在风⼤浪急的外海搭建使⽤寿命120年的钢铁巨桥、在海底40多⽶深处建造最长的沉管隧道、穿越30万吨级航道和⽩海豚保护区的施⼯现场……可以说,每⼀项挑战都前所未有。
“港珠澳⼤桥是⼀座名副其实的科技⼤桥,在这些世界级挑战的背后,是⼀系列创新攻坚和科技⽀撑的强⼒驱动。”港珠澳⼤桥管理局总⼯程师苏权科表⽰,⾃2003年前期筹备⼯作开始⾄今,以国家科技⽀撑计划项⽬研究为主线,200多家科研单位、上千名科技⼯作者围绕港珠澳⼤桥的建设,共开展科研专题研究300余项,终于托举起这座世界级⼯程。
在港珠澳⼤桥主体⼯程全线贯通之际。⼈民⽇报的记者实地探访了这座桥梁界的“珠穆朗玛峰”。
国家⽀撑,科技先⾏
港珠澳⼤桥集结了上千名科技⼯作者,开展科研专题研究300余项
“⼤桥通车后,珠海、澳门同⾹港间的车程将由3⼩时缩短⾄半⼩时。这座桥将珠三⾓地区连成⼀⽚,形成港珠澳⼀⼩时经济⽣活圈!”站在双向六车道的港珠澳⼤桥珠海段⼊⼝处,苏权科⾃豪地告诉记者。
造桥架梁,⼀直是珠江两岸⼈民的梦想。但要跨越⼏⼗公⾥的南伶仃洋海域,谈何容易?
“世界上⼏个有名的跨海通道⼯程,如美国切萨⽪克跨海⼯程,长度19.7公⾥、海上⼈⼯岛⾯积3.2万平⽅⽶、海底沉管隧道3.3公⾥;韩国巨济岛—釜⼭连岛⼤桥,长度8.2公⾥、没有建造⼈⼯岛、海底隧道3.7公⾥。我们的港珠澳⼤桥,跨海段长度有22.9公⾥,还要建设两个10万平⽅⽶的⼈⼯岛,海底隧道长度达5.9公⾥,难度可想⽽知。”苏权科介绍。
更何况,这还是在淤泥深厚、海洋腐蚀环境严峻的外海施⼯。⾃然条件复杂,⽣态环保的要求更加严格。这⽚海域是国家⼀级保护动物中华⽩海豚的⾃然保护区,如何在施⼯过程中最⼤限度地减少对⽩海豚的⼲扰,是建设者⾯临的严峻挑战。
根据规划,项⽬要穿越30万吨级航道,同时毗邻⾹港国际机场。“⼤桥要满⾜30万吨级巨轮通⾏的需求就得建⾼,要满⾜附近机场航班降落的限⾼需求⼜得建矮。”苏权科说,经过综合考量,港珠澳⼤桥
的最合理⽅案定为“桥、岛、隧交通集⼯程”,即在这⼀航段沉⼊海底,搭建深埋沉管隧道,同时在隧道两侧建起⼈⼯岛。
水位显示器
“⼈⼯建岛和海底沉管隧道,当时对我们来说都是‘超级难题’。南伶仃洋是外海,环境敏感点众多,如果采⽤国外技术,要三年才能建成⼈⼯岛,⼀是⼯期太长,⼆是会对海域环境造成严重影响。⽽海底沉管隧道的关键技术⼀直掌握在少数发达国家⼿中,⽆论是技术引进还是合作,代价都⾮常⾼昂。何况有的技术还⾯临着国际封锁,花钱也买不来。”苏权科说。
从前期项⽬的可研阶段到开⼯建设,科技创新的理念贯穿始终。这个超级⼯程集结了我国在桥梁设计和施⼯、材料研发、⼯程装备乃⾄⽣态环保领域的上千名科技⼯作者,开展科研专题研究300余项,获得发明专利授权逾百项、发表论⽂逾500篇、创建⼯法逾40项。
⾃2010年起,国家科技⽀撑计划启动了“港珠澳⼤桥跨海集⼯程建设关键技术研究与⽰范”项⽬,涉及⼤桥建设各项难点,以专业性、创新性、实⽤性的科技攻关⽀撑起港珠澳⼤桥的建设,啃下了⼀块块硬⾻头,在关键技术、关键装备、关键材料领域取得全⾯突破,也为我国交通建设⾏业⾃主创新、技术进步起到了引领作⽤。
岛隧⼯程,全球⾸创
港珠澳⼤桥的岛隧⼯程是世界⾸例深埋沉管,沉管隧道⾸次做到⽆⼀处漏⽔
出线间隔
岛隧⼯程,是港珠澳⼤桥建设的难中之难。
岛隧⼯程,是港珠澳⼤桥建设的难中之难。
从上空俯瞰港珠澳⼤桥,巨龙在离岸20多公⾥处倏忽隐没,再在6公⾥外腾空⽽起,连接两端的⼩岛状似蚝贝,⼯作⼈员都亲切地称其为“贝壳岛”。
贝壳岛不简单。在外海“⽆中⽣有”造出两座⾯积10万平⽅⽶的⼩岛,且当年开⼯、当年成岛,创造了世界纪录。“我们⾸创了外海深插超⼤直径钢圆筒快速筑岛技术,仅⽤了221天就完成两岛筑岛,缩短⼯期超过2年,还实现了绿⾊施⼯。”苏权科介绍,采⽤传统的抛⽯填海、围堤筑岛技术,⼯期长达3年,会对周边环境及航道产⽣极⼤影响。科研⼈员设计了多个⽅案,最后探索出外海快速筑岛技术,即采⽤120个巨型钢圆筒直接固定在海床上插⼊海底,再在中间填⼟形成⼈⼯岛。“每个圆筒直径有22⽶,⼤概和篮球场⼀般⼤;最⾼达51⽶,相当于18层楼⾼;重达550吨,与⼀架A380‘空中客车’相当。”
海底沉管隧道,同样也是庞然⼤物。5.6公⾥的沉管隧道由33个巨型混凝⼟管节组成,每个管节长180⽶、宽38⽶、⾼11.4⽶,重量达8万吨。
“要让这些管节在海底软基环境下对接安放,难度堪⽐航天器交会对接,需要精准的遥控、测绘、超算
等⼀系列技术⽀撑。” 沉管隧道设计与施⼯关键技术课题研究负责⼈徐国平介绍,在⽔下近50⽶建设深埋沉管隧道,在国际上也被视
为“技术禁区”。港珠澳⼤桥的岛隧⼯程是世界⾸例深埋沉管。“传统沉管隧道都是‘浅埋’,但港珠澳⼤桥的沉管顶部荷载超过传统沉管5倍,如果按照国外经验,采⽤节段式管节(柔性),有可能出现接头抗⼒不⾜、接头漏⽔等风险。”徐国平说,技术⼈员最终从理论上揭⽰了深埋沉管结构体系受⼒及变形机理,创新提出“半刚性”沉管新结构。这⼀⽅案与国外专家提出的“深埋浅做”⽅案相⽐,节省了⼯期。
pc标牌“沉管隧道建成后,会不会渗⽔是成败的关键。因为33个管节之间有⼤接头,每个管节⼜有7个⼩接头。地基的不均匀沉降、剪⼒键的结构、⽌⽔材料的性能以及地震等因素,都有可能导致隧道漏⽔。”徐国平说,为了攻克这些难题,他们与多个单位合作攻关,就连制作⽌⽔带的材料也⽤了两年多时间⾃主研发。“国外类似沉管接头的正常漏⽔率是5%—10%,半刚性结构改善了沉管结构的防⽔性能,港珠澳⼤桥沉管隧道⾸次做到了⽆⼀处漏⽔。”
精品⼤桥,百年⼯程刮板钢
abs082能抗16级台风、7级地震,设计寿命长达120年
作为世界最⼤的钢结构桥梁,⼤桥仅主梁钢板⽤量就⾼达42万吨。“这相当于10座鸟巢或60座埃菲尔
铁塔的重量,能抗16级台风、7级地震。”苏权科说,⼤桥的钢桥⾯铺装⾯积达到50万平⽅⽶,也创造了世界纪录。
更让⼈惊叹的,是这座⼤桥全部采⽤了“搭积⽊”的⽅式来建造。港珠澳⼤桥的所有构件,⽆论⼤⼩,包括上千吨重的桥墩、桥⾝和100多⽶⾼的桥塔,都是在岸上⼯⼚整件制造,然后运⾄海上,像“搭积⽊”⼀样拼装在⼀起,实现了精密制造、精密安装。
“港珠澳⼤桥在设计之初就确定了‘⼤型化、⼯⼚化、标准化、装配化’的理念。”港珠澳⼤桥管理局副局长余烈表⽰,施⼯现场紧邻航道,每天来往船舶4000多艘,为了满⾜⼯程质量、⼯期和安全的需要,也为了更好地保护⽣态环境,采⽤了这种全新的⼤桥建设模式。“海上组装可以降低海上恶劣⽓象条件对施⼯的⼲扰,降低对⽣态环境的破坏。岸上预制则让⼤型成套设备、先进⽣产⼯艺有了⽤武之地。”
苏权科感慨地说:“如果不是国家的整体科研和装备实⼒到了这⼀步,做这样的整体设计是不可想象的。”
港珠澳⼤桥要做精品⼯程,设计寿命达到120年,这在我国桥梁史上是从未有过的。“海⼯环境下,钢桥⾯疲劳开裂和混凝⼟海蚀早期破坏是⾏业通病,要建成⼀流⼯程,必须借助科研的⼒量来攻克这两⼤⾏业痼疾。”作为港珠澳⼤桥国家科技⽀撑计划课题之⼀——“混凝⼟结构120年关键技术”的负责⼈,王胜年带领团队进⾏攻关,从理论、技术、材料、⼯艺等多⽅⾯着⼿,作出了适合港珠澳⼤桥的
耐久性设计。水泥胶砂试模

本文发布于:2024-09-21 10:42:05,感谢您对本站的认可!

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