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伶仃洋上架起“珠峰”,同济大学如何解决技...

2019-01-02 10:56:18 | 来源:网络 | 查看: 997 | 

  据界面新闻10月27日报道,被称为海上“珠穆朗玛峰”的港珠澳大桥已于10月24日正式通车运营。香港、珠海和澳门首次实现陆路对接,将三地之间的时空距离大大缩短。

  这项世界级超级工程集400多项新专利、7项“世界之最”于一身,经过六年的前期筹备和九年的后期建设。

       其中,港珠澳大桥建设在技术上最难的节点为人工岛及隧道部分。

  港珠澳大桥

  据参与大桥建设的上海同济大学(下称同济大学)团队介绍,因为香港机场的标高及伶仃洋主航道要求的限制,港珠澳大桥必须采用隧桥模式,隧桥转换就得在汪洋大海中建设人工岛

  传统的方式是海中选址围堰,抛石成堤,再抽干堰内积水,筑建成岛,但此种方式对附近水域的白海豚造成危害,且影响水道的航行,工期漫长。另一种方式是先打桩,用挤密砂桩圈起围堰,抽干水后再筑岛。

  同济大学学者马险峰在“外海厚软基桥隧转换人工岛设计与施工关键技术”中的研究成果,支撑了挤密砂桩设计中若干难题的解决。

  挤密砂桩,指的是利用振动锤将套管振动打入至规定土深,向套管内投入砂子,通过套管的反复起拔和下压并施以振动,使砂子经振压而密实,形成砂桩。

       据同济大学称,这项技术的难点在于,钢筒打入淤泥并深入至20余米后其围合的地基如何加固,以及如何解决异常软弱的海底地基的稳定和沉降问题。

  最后,依靠同济大学团队带来的数据,一根根直径22米、高40.5米的钢筒,打入了海底,最终围成了东西两个人工岛。“如果使用常规技术,建这样的两个人工岛起码要一年半,采用圆钢筒成岛,东西人工岛成岛仅用了七个月”,马险峰称。

  港珠澳大桥有三个大跨度通航孔桥,包括青州航道桥、江海直达船航道桥和九洲航道桥。在海况复杂、风高浪急的伶仃洋,桥梁防风也是个大问题。

        同济大学对此出具了可行的方案。以青州航道桥为例,同济大学采用主梁小、大比例节段模型测振风洞试验,主梁、桥塔节段模型测力风洞试验,桥塔自立状态气弹模型、全桥气弹模型风洞试验的方法进行其抗风研究。桥塔试验表明,即使在风速65米/秒的风中桥塔也未出现自激和发散性的驰振现象。

  同济大学团队还建议,通过合理设计的桥塔区域局部风障,改善桥塔附近的风环境,提高全桥的行车安全标准风速。

  今年9月,史上最强台风“山竹”正面袭击珠三角,珠海、澳门、深圳、香港全线告急,港珠澳大桥安然无恙。

  像“蚝贝”的东人工岛(港珠澳大桥管理局) 图片来源:同济大学

  港珠澳大桥的沉管隧道深埋外海海底,其长度和埋置深度达到世界上目前最长、最深的规模,巨大沉管的深水安装是另一道难题。

  此前,荷兰一家世界著名隧道沉管公司曾同意派出26个专家提供技术咨询,咨询费开价1.5亿欧元,约相当于15亿元人民币。

  隧道抗震实验现场。图片来源:同济大学

  施工部门委托同济大学承担其设计文件的复核、审查,并完成相应的关键技术科研任务。

       最终,同济大学教授徐伟团队,以“不足荷兰公司开价九牛一毛的成本”,完成了关键技术的研发工作,并将预计的半年复核时间,缩短到了每一段沉管仅需一到两周。

  同济大学表示,沉管安放,最后一节最难。因为海底隧道呈坡度较缓的弧形,像一张弓的弓背,全长约6公里的港珠澳大桥海底隧道由33节巨型管节对接安装而成,包括28节直线段管节和5节曲线段管节,从东西人工岛两端相对安装。

  海底隧道的合龙口,是保证港珠澳大桥海底隧道全线成功安装的最后一道关口,该管节的安装施工作业空间最小,龙口水流最急,对接位置的精度要求最高。

  同济大学称,同济大学白云教授研发的接头红外探水系统,解决了人进不了接头部分和二十四小时全天候监测的难题,还为此获得了国家发明专利。

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