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中交公路规划设计院有限企业港珠澳大桥建设纪实(图)
2018-10-23 09:42:21  交通运输部网站     
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【声明】:转载《中国公路》《中国交通信息化》《中国高速公路》《中国交通建设监理》稿件须经书面授权。索取授权书 QQ: 6673744。

  这里是古代海上丝绸之路的重要通道;这里是近代中国走向世界的窗口;这里更是改革开放的前沿阵地,见证了40年的辉煌巨变。

  这里就是伶仃洋,一座超级工程在此巍然屹立。

  2004年,举世瞩目的港珠澳大桥启动工程可行性研究,中交公路规划设计院有限企业(简称公规院)承担此重任,开启了与港珠澳大桥的不解之缘:2008年承担工可深化研究,2009年牵头主体工程初步设计,2011年开始牵头岛隧工程总承包设计及施工配合工作,2012年开始桥梁施工图设计及施工配合工作。同年,公规院华杰工程咨询有限企业开展港珠澳大桥跨界通行政策研究。历经14年奋战,如今,港珠澳大桥通车在即。

  55公里,这是一个标注历史的长度!世界上最长的跨海大桥,无论是在国内还是国际,“空前”是不容置疑的。

  14年,这是一个逐梦、圆梦的跨度。公规院向中国乃至世界交出了一份完美的“答卷”——港珠澳大桥超级工程。

  它,承载中国由“桥梁大国”向“桥梁强国”转变,完成无数桥梁人的百年夙愿;它,见证中国向交通强国迈进的激昂步伐,耸立起一个时代的精神标杆;它,更是被英国《卫报》评选为“新世界七大奇迹”之一。

  交通强国一定要有超级工程,它能够代表这个国家交通行业的能力,向世界展现国家的综合实力。

  港珠澳大桥凭借其自身擎天镇海的宏伟气势,横亘在港珠澳三地之间,畅通了三地间交流往来,顺应了“一国两制”下民心民意,更契合了国家战略发展的格局脉络。

  在聚光灯下这座超级工程,已然是荣耀满身,但同样不能被忽视的,是公规院港珠澳大桥建设团队的智慧和汗水。


  前期研究工程挑战史无前例

  珠江口海域是全球最重要的贸易通道之一,被誉为“华南经济社会发展的生命线”,广东省90%的货物运输航经于此,每天航经船舶超过4000艘次;穿梭于粤港澳的高速客船多达500艘次;通航密度、港口密度、旅客总量、船舶种类、货物吞吐量冠绝全国。

  同时,伶仃洋上每年都会有台风、寒潮等季节性极端天气,风、浪、流、潮瞬息万变,是我国极为复杂的海域之一。

  此外,工程设计、建设还需要同时满足香港、澳门和内地的发展规划及法规要求,满足工程120年的设计寿命要求,满足珠江口中华白海豚国家级保护区环保要求,满足水上航运及香港机场飞机飞行要求。

  7年的时间要在这片海域完成2个10万平方米的海上人工岛、33个8万吨级的隧道管节浮运沉放和超过30公里的外海桥梁建设。

  面对史无前例的挑战,大桥的前期总体策划、方案研究显得尤为重要。

  “任何一个重大的工程,都需要很长时间的前期研究,其实在正式设计的5年前,也就是2004年初,大家就已经开始了工程可行性研究,如果说起对港珠澳大桥的前身——伶仃洋大桥的研究,那得追溯到上世纪90年代初了。”公规院董事长兼总经理裴岷山说,“可以说,即将通车的港珠澳大桥凝聚了几代公规院人的心血。”

  其实,早在1983年,号称“公路大王”的香港合和集团主席胡应湘就提出建设一座跨伶仃洋大桥的设想,公规院于上世纪90年代完成了连接珠海与香港的伶仃洋大桥的研究,由于种种原因,这一提议被搁置了。

  2003年,香港向中央政府提出了修建港珠澳大桥的建议。

  2004年3月开始,公规院开始了港珠澳大桥工可研究工作,时任公规院院长的周海涛亲自担任项目负责人,调集全院力量,走香港、跑澳门、赴广东,调研、交流、研究。

  随着研究的深入,问题不断暴露出来。就大桥路线走向问题,为充分反映三方意见,公规院先后研究了10条路线走向,召集过数次专题会议,前后经过2个多月的专家论证才最终取得三地一致认可。

  由于港珠澳大桥工程规模宏大、建设条件复杂,加上港珠澳三地不同的司法体制,许多重大决策难题也如潮水般地涌来——口岸管理模式、融资决策、锚地影响跨界工程的设计标准、规范实行及运营、中华白海豚自然保护区论证等。这些都需要公规院在前期研究中配合政府研究提出相应的解决方法,工可研究工作历时近5年,一直持续至2008年。

  虽然前期研究挑战巨大,但公规院不断迎难而上,组建超过60人的研究团队,组织国内顶尖专题研究人员250人以上,完成各类专题报告46份,近10000页。这为港珠澳大桥建成通车打下坚实基础。


  整体布局开创性设计显真章

  在这项超级工程建设阶段,公规院主要负责大桥总体设计以及海中主体工程桥隧部分的施工图设计等工作。

  在总体方案上,公规院最终将港珠澳大桥确定为由桥、岛、隧三部分组成跨海集群工程。港珠澳大桥总设计师、公规院副总经理孟凡超说:“伶仃洋海域的主航道为30万吨级深水航道,这是大型船舶在这片海域的唯一通道,选择建成全部为桥梁的方案,则须建多个高度超过170米的桥塔才能满足规划的通航需求。但香港机场又距离大桥较近,为保证机场进出港飞机的起落安全,周边建筑物的高度受限,这样一来就否决了全部为桥梁的方案。”

  不仅如此,全隧道方案同样被考虑过。孟凡超先容:“综合考虑到外海施工和运营风险、工程造价和运营成本等方面因素,再加上国际上现有的相关经验教训,主体工程全部采用海底隧道形式的方案同样被否决了。”

  最终,为保障海上通航能力及飞机起落安全,综合工程风险、经济、环保等因素,公规院提出了这一国内史无前例的桥岛隧集群方案,并马上得到各方的肯定。

  随着线路和方案的确定,工程整体造价问题也容不得半点马虎。所谓“兵马未动,粮草先行”不外如是。而港珠澳大桥的工程造价估算也是一大严峻的考验。

  没有类似工程供借鉴,只能依靠公规院自身团队协调施工单位配合,到现场勘察测定。

  “7年来不停调整,就像摸着石头过河。”港珠澳大桥定额标准研究工程师晏宇说,“这期间既有专业上的压力、精神上的磨炼,也有身体上的劳累。”

  此外,在整体布局谋划时,工程使用寿命也是必须提前考虑的。目前内地的桥梁一般设计寿命是100年,而港澳地区桥梁寿命标准则高于内地。

  考虑到这种情况,经过多方调研和专家评估,公规院在设计之初决定采取就高不就低的原则,将桥梁寿命定在120年,突破国内现有桥梁建筑的百年寿命大关。

  对于大桥桥塔的设计,公规院也是颇下一番功夫。现在三座主体桥梁的建筑造型正是公规院精益求精的设计结果。

  如今,站在大桥上极目远眺,整座大桥连绵起伏,如一串美丽的珠链镶嵌在大海之上,这正与大桥总体设计美学理念“珠联璧合”相吻合。九洲桥“风帆”桥塔与海岸线、城市高楼形成远近景;江海桥桥塔如三只出水“海豚”灵动活泼、栩栩如生;嵌有“中国结”的青州桥桥塔则如同海上的灯塔,既指引行船,又昭示着两岸三地人民心连着心、携手共进。

  港珠澳大桥桥梁设计负责人、公规院副总工程师刘明虎先容:“当初这三座桥梁的造型前后共研究了100多个方案。后来经过反复斟酌,既要体现当地地域学问特色,又要考虑景观效果和环境协调,最终确定‘扬帆出海’的设计理念,并将‘风帆’元素进一步演化成后来的‘海豚’和‘中国结’。”

  岛隧攻坚力克世界高难课题

  “从某种角度上来讲,港珠澳大桥是一个‘香饽饽’,但从工程建设的难度来讲,这可是一个‘硬骨头’。”裴岷山说。

  创业艰难百战多。从前期研究开始,难题就一个接一个出现不曾间断,“怎么办”成为公规院人最常想、最多思的问题。

  面对如此多的难题,公规院的设计建设团队没有回避,没有退缩,把这项工程当做又一次全新的考验,全力以赴攻克难关。

  “大多数工程习惯沿用已有的成熟技术与方法,但大家的团队每走一步都在探索更好的方法。”港珠澳大桥岛隧工程设计总负责人、公规院副总工程师刘晓东说,“只要发现这个工具并不适合大家,或者对工程存在风险,大家就会放弃所谓成熟的做法,立即组织创新工具、结构、工艺和技术,这是公规院的学问。”

  超级工程背后隐藏着的必然是与之相匹配的超级付出。港珠澳大桥的诸多世界第一是荣誉,同样也意味着公规院在这些方面都是从零开始,敢想前人之不敢想,敢行前人之未敢行。打破原有思维模式,积极创新,才能够担得起这个宏大的工程。这一点在岛隧工程建设过程中尤为凸显。

  港珠澳大桥海底隧道最终采用深埋沉管方案。港珠澳大桥海底隧道最底处位于海下45米水深处,同时顶部超厚的回淤是世界前所未有,最厚的地方达23米。这种情况对沉管的结构模式也提出了特殊要求。

  从国内外既有理论和实践来看,沉管隧道分为刚性结构和柔性结构。但这两种结构模式都难以适应港珠澳大桥隧道工程“外海+深埋”的特殊要求。

  在岛隧总承包部及相关方的支撑下,公规院的工程师们创造性设计出了“半刚性”沉管隧道新结构,从结构上解决了深埋沉管这一难题。创新是有代价的,除了正常的设计出图工作外,还增加了大量的研究和论证工作,以确保方案可靠、最优,这区别于以往的任何设计项目。

  “大家现场所在的设计分部大楼里,夜里12点前几乎没有熄过灯。其他项目只出一套施工图,大家通常折腾出几个方案,出个三、四套图都是常有的事儿,要尝试所有能想到的方案。”沉管隧道设计分项负责人林巍说,“连续七八年高强度的工作,没有让我觉得辛苦,反而感到无比充实和满足。”

  提到沉管隧道,港珠澳大桥沉管隧道设计与施工关键技术课题研究负责人、公规院副总经理兼总工程师徐国平回忆道:“在工法上,沉管不宜采用深埋,但港珠澳工程特殊的环境特点又决定非采用这种方案不可。”

  重重困难下,公规院和其他岛隧参建团队一起取得了让世界惊艳的64项重大创新,近600项技术已经申请到了国家专利。

  尤其是针对“外海厚软基大回淤超长沉管隧道设计与施工关键技术”这一重点难题的攻关,在设计技术、试验技术、施工技术、材料技术以及装备技术方面取得了重大突破。

  在关键产品,特别是止水带研究上,公规院联合国内专业制造企业共同研发,徐国平回忆道:“经过上千次实验,最终研究出大家自己的止水带,其中有些指标还超越了国外现有水平,解决了‘卡脖子’的问题,打破了国际垄断,填补了国内空白。”

  “单以港珠澳大桥岛隧工程来说,前后7年,公规院牵头的设计团队前后提交施工图设计图纸超过200册,现场技术服务处理过的工作联系单超过3000份,完成设计变更超过100项。”沉管隧道设计技术负责人吕勇刚谈到。

  品质至上健康监测保驾护航

  超过1000亿的投资、历时14载、120年使用寿命、多样的结构形式、复杂的受力情况以及海洋侵蚀……这一切都要求工程的维养工作必须做到位。

  成功易得,经典难成。公规院在桥梁监测管养上铆足力气,在大桥设计阶段就将维养设计置于与主体结构同等重要的地位,对维养理念、策略进行了大量的研究工作,以“建养并重、以养促建”为准则,做到桥未建起,养护先行。

  在桥梁监测管养方案设计中,公规院倾向更为人性化的检修,桥梁重要构件要保证“可到达、可监测、可检查、可维护、可更换”。

  “桥梁隧道健康监测实际上是把桥梁隧道当成一个生命体来看待,给它安装上类似于大家人体测脉搏、心跳的装置,这样就可以随时监测到桥梁隧道运营状态。比如说台风来了以后,它会发生什么样的变化,这些都会记录下来,然后就可以分析对大桥的影响,是一种对土木结构更加人性化的管理。”裴岷山说,“三地业主对大桥出现事故的可接受度很低,因此大桥的维养工作尤为重要。”

  港珠澳大桥健康监测面临高空、外海、密闭空间三大挑战,钢箱梁中高温高湿的环境对设备危害较大,监测人员进入后也容易缺氧。港珠澳大桥主体工程结构健康监测系统负责人、公规院副总工程师、大数据企业总经理李娜说:“港珠澳大桥主体工程结构健康监测范围广、项目多,单纯依赖人工投入既不现实也不经济。”

  为保障监测人员安全与职业健康,公规院专门打造一套便捷实用的桥梁健康监测系统,配备先进的智能传感器设备,采用物联网技术、大数据处理分析技术和最新的人机交互技术,根据大桥各部位的重要性、耐久性等特性和要求,确定各部位所需要的维养工作,并从材料、受力结构和配套设施等多方面开展。

  通过对这一系统的监控应用,公规院不仅能准确了解桥梁的健康数据,还能及时发现桥梁的异常状态并进行相应处置。

  “公规院研发了多功能的梁内、梁外检查车,既能抵御复杂的作业环境,保障监测人员健康,又能够保证监测的精准和高效。”港珠澳大桥主体工程桥梁工程设计代表金秀男说,“这种检测车在国际上都属于首创。”

  今年超强台风“山竹”充分验证了港珠澳大桥在健康监测养护方面的努力。大桥监控资料显示桥上测到暂态最大风速16级,索力、位移、震动监测都在设计范围内,位于台风中心风圈的大桥完美的经受住了严峻的考验。

  防患于未然,这是公规院在养护方面坚持的理念,重视其养护,让通道始终稳固、通行无险。港珠澳大桥通车在即,超百年工程早已养护先行,牵起交通、架起经济、承载安全,保证港珠澳大桥巍然屹立。

  填补空白政策研究助推跨界融合

  与设计施工比起来,大桥通车政策的制定则是处在不同维度的另一重难题。

  和一般的大桥相比,港珠澳大桥的通行政策更为复杂。作为世界上第一座联通三个独立关税区,且三个关税区各有不同法律体系的大桥,其通行政策和运营管理没有先例可循。

  大桥采取怎样的运营模式?哪些车辆可以在大桥通行?通行规则以哪一方为准?通行费如何收取?车辆保险如何购买?出现事故如何救援?大桥可以观光旅游吗?

  这一系列与每个大桥使用者息息相关的问题,都在跨界通行政策研究中敲定。

  作为提供全过程、全产业链咨询服务的公规院,其下属华杰企业凭借产业链前端的政策研究、投融资分析、模式设计、管理咨询的优势,在公开选聘中脱颖而出,成为港珠澳大桥跨界通行政策研究的牵头单位。

  从2012年开始,研究团队在港珠澳大桥跨界通行政策协调小组的领导下,往返于粤港澳三地近三十个政府部门深入调研,研究开发了基于跨界交通出行特征的需求分析模型,为放宽粤港澳三地跨界通行配额提供决策依据:研究符合跨界通行特征的车辆通行费标准,为大桥车辆通行收费标准制定提供决策依据;提出相适应的交通管理和营运养护方案,构建突发事件应急救援制度、跨界救援合作机制、执法协调机制;设计大桥三地跨界机动车保险方案,为突破三地保险制度开拓先行。

  港珠澳大桥跨界通行政策研究课题负责人、公规院副总工兼华杰企业副总经理田丰先容:“跨界通行政策的研究涵盖了大桥通行配额、收费模式、运营养护、交通管理、应急救援、执法协调、保险制度等内容,为粤港澳三地政府制定收费标准、确定口岸执法协调工作机制及应急救援合作安排等三十多项具体政策提供了科学依据,对大桥通车后的各项管理工作具有支撑作用。”

  港珠澳大桥的跨界通行政策研究填补了三地跨界通行政策研究的理论空白,符合大桥通车后“满足需求、交通顺畅、管理规范、通关便捷”的总体要求,在粤港澳三地政府部门制定港珠澳大桥跨界通行政策中得到了实际应用,为“一国两制”框架下粤港澳大湾区的融合发展发挥“试验田”作用。

  浪尖弄潮争做行业先行者

  规模最大、施工设计的难度最大、建造标准最高、环保要求最严……这么多最高级的形容词都毫无保留地用在港珠澳大桥上,其中许多工程技术更是从零开始逐步摸索,可见其过程的艰巨。

  中国是桥梁古国,赵州桥等千年古桥创造了一系列世界之最。自上世纪80年代以来中国桥梁迅猛发展,中国桥梁大国的地位已毋庸置疑。

  港珠澳大桥是在“一国两制”背景下跨越粤港澳三地,具有空前影响力的跨海通道工程,也是中国迈向交通强国里程碑式的工程。

  裴岷山先容:“首先,港珠澳大桥跨海通道技术创新贯穿于工程建设的全过程,形成了诸多具有领先地位的创新性技术,促进了我国工程建设的全面发展;其次,港珠澳大桥促进了我国交通建设科技水平的进步;第三,港珠澳大桥创新建设理念将引领中国桥梁乃至整个交通建设领域的工业化革命,是中国迈向“桥梁强国”的里程碑和标志性项目。”

  七个多世纪以前,文天祥的“零丁洋里叹零丁”让世人初识伶仃洋;上世纪80年代,伶仃洋大桥建设计划提出却又遭搁置;时至今日,港珠澳大桥的建成,终于圆梦伶仃。

  这样一项伟大工程对于世界来说是个奇迹,对于参与设计和建设它的人来讲也是一笔财富。公规院的设计建设团队不断实现突破创新,在思维和技术上都迈向了更高的阶段。

  “通过安排年轻人投入港珠澳大桥的建设,给他们提供施展才华的平台,这也为公规院培养了一大批专业骨干。”刘晓东说。

  港珠澳大桥已然成为交通建设工程的典范,公规院凭借这项工程继续保持行业领跑者地位,让中国标准对接国际标准,让中国跻身“桥梁强国”,为今后特大型跨海通道工程建设提供范本、树立标杆。

  港珠澳大桥是地区经济发展的支撑性工程。在公规院的不懈努力与奋斗下,港珠澳大桥的通车为区域经济发展保驾护航。

  港珠澳大桥是和谐社会的标志性工程。公规院在设计之初充分考虑“一国两制”下连通三地的实际需求,为维护地区和谐发展、社会安稳奠定基础。

  港珠澳大桥是科技创新的示范性工程。公规院在设计建造过程中充分体现科学建设理念,用一项项创新填补桥隧建筑领域的空白,推动了我国桥隧技术的长足发展,在中国交通建设史上添了浓墨重彩的一笔。

  如果将建筑比作诗篇,那么港珠澳大桥就是一首气势磅礴、催人奋进的励志诗,公规院就是当之无愧的设计执笔人!

  群像印记

  公规院举全企业之力来打造港珠澳大桥项目,超级工程背后牵动的是公规院的全体工程师们,正是这支被业内誉为“梦之队”的他们成就了今天这个举世瞩目的超级工程。他们年龄分布在20岁到40岁之间,来自公规院不同专业,但都因为港珠澳大桥而结缘珠海甚至以此为家。他们先后荣膺“岛隧精英”“建设功臣”“突出贡献员工”多项称号。当谈到港珠澳大桥这个项目时,他们眼中满是激情,那是一种最真情的流露——

  超级工程幕后的“梦之队”

  江海在澎湃,岁月在流淌。

  他们伶仃筑梦,沧海横桥,勇于担当,坚定履职,从未有过懈怠和放松;

  他们开拓进取,不断创新,迎难而上,蓄势待发,敢“下五洋捉鳖”;

  他们海底穿针,精准设计,凭专业精神干事业,用辛勤汗水赢荣誉,让“公规精神”荣耀超级工程,用“中国品质”书写“中国传奇”。他们,就是在港珠澳工程设计建设中默默付出的公规院工程师们。

  “地下与水下的两栖工编辑”张志刚,是设计师更是工程师,从最初沉管隧道基础设计亦步亦趋,到最终掌握话语权。“基础不牢,地动山摇”,张志刚常用这句话形容基础设计的重要性。无数次工法比选、理论计算和试验验证,只为找到沉管隧道地基处理最佳方式。

  “神算子”李毅,面对半刚性结构体系的理论分析和计算这一全新的工作,从未退缩和畏惧。创新是孤独者的战斗,数倍于之前的分析计算工作量、不断的质疑、业内的冷言冷语都没有压垮他。最终,李毅用面向过程的底层编程语言开发出用于沉管结构设计的计算分析App,理论的合理性和实践的可行性得到了国内外专家的一致认可。

  “弯道超车手”林巍,负责沉管隧道最终接头等技术研究和设计,每天往返于工地、食堂、宿舍,很少休闲娱乐。他沉浸在隧道的世界里,设计它,想象它,甚至变成它。8年里,林巍攻克了沉管管节接头的记忆支座创新设计、主动止水沉管最终接头等多项世界级技术难题,书写自己的无悔青春。

  “配筋师”黄清飞,使每根钢筋都能实现“边际效用最大化”。由于长期挑灯夜战,几乎将所有精力都投身到港珠澳大桥沉管隧道的设计工作中,35岁的黄清飞看上去比同龄人多了一份沧桑,也多了一份稳重。

  “造价师”史福元,负责岛隧外海施工定额编制、调概,多次主动放弃节假日休息,春节也在珠海坚守岗位,加班加点,甚至2016年两次住院还坚持在病房带病工作,从未因为个人身体原因耽误工作。

  “桥梁医生”刘芳亮,负责港珠澳大桥健康监测,长期驻扎在一线。他的妻子是军人,也常常忙得照顾不了孩子。企业在了解情况后,主动安排他把孩子接到身边照顾。“对孩子还是有愧疚的。”刘芳亮说,“但看着工程一步步完工,就像看着自己的孩子成长一样,心里还是很激动的。”

  ……

  还有很多人都在为这项超级工程默默付出,一个个鲜活的人物助推港珠澳大桥的腾飞。

  每个人的奉献与付出,都化作工程不断推进的动力。公规院也没有忘记他们:2016年李毅、史福元被授予“十大突出贡献人物”称号;2017年林巍被授予“十大突出贡献人物”称号;张志刚等多人被授予“建设功臣”称号;公规院岛隧工程建设团队也被先后授予“岛隧精英”和“功勋团队”称号……

  一项项荣誉都是对每一位在港珠澳大桥建设中不断奉献的公规院成员的肯定和赞誉,是对他们付出心血的回馈。

  纵使大海上的风,吹不散固执的身影;纵使清晨前的霜,融不化心头的温热。让这些年轻的公规院人不断前行,去创造辉煌的未来。

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