[分享]港珠澳大桥正式开通!一键解析建造技术究竟有多牛?
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港珠澳大桥开通典礼23日上午在广东珠海举行。习近平列席典礼并宣布大桥正式开通。港珠澳大桥逾越伶仃洋,东接香港,西接广东珠海和澳门,总长约55公里,是粤港澳三地初次协作共建的超大型跨海交通工程。
港珠澳大桥开通在即
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被称为"世界奇观"的
港珠澳大桥终究多壮观?
真容终于全面亮相了!
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▲衔接香港、珠海和澳门的港珠澳大桥全长55公里。
▲港珠澳大桥工程建立,打破了海底隧道最长、隧道埋深最大、单个沉管体量最大等世界级难题。
▲9月16日,正面来袭的强台风“山竹”经过港珠澳大桥时,瞬时最大风速55m/s(16级),但大桥一切正常。
▲港珠澳大桥的青州航道,设计元素运用了“中国结”。
▲港珠澳大桥总体工程触及到的专利超越1000项,设计运用寿命为120年。
▲ 港珠澳大桥主体工程中,包括6.7公里的海底隧道。
▲ 隧道两端建有东、西两个人工岛。图为港珠澳大桥东人工岛。
▲人工岛
▲ 港珠澳大桥珠海公路口岸
▲ 入境申报表
▲港珠澳大桥珠海公路口岸货检区,15条货车“一站式”检验通道。
这座世界最长的跨海大桥,在建造过程中用到哪些顶尖技术?工地君为你来解锁
港珠澳大桥东起香港国际机场左近的香港口岸人工岛,向西横跨伶仃洋海域后衔接珠海和澳门人工岛,止于珠海洪湾;桥隧全长55千米,双向六车道,设计速度100千米/小时;历经5年规划、9年建立,工程项目总投资额1269亿元……
这是集桥、岛、隧于一体的世界最长跨海大桥,其著名的沉管隧道长达6.75公里,是全球最长的公路沉管隧道和全球独一的深埋沉管隧道……
从筹备到建成,港珠澳大桥建立历时14年,过程中攻克了无数个世界级难题,突破了无数个世界纪录,是当之无愧的世纪工程。在它建成通车的历史性时辰,让我们共同回忆港珠澳大桥的那些惊世骇俗之处。
构件全部规范化消费,保证大桥质量
港珠澳大桥的设计运用寿命长达120年,这意味着在一个多世纪的时间里,大桥的中心构造,特别是6.7公里长的沉管隧道不能呈现丝毫的质量问题。
▲ 港珠澳大桥的沉管
大桥的隧道由33节沉管衔接而成,每节规范沉管段长180米,宽38米,高11.4米,排水量7.8万吨,相当于一艘满载的辽宁号航母。每节沉管的内部由超越40万根近一万吨的钢筋和7万吨混凝土组成。
这么大的沉管,施工方必需保证误差在0.5毫米以下。为了保证精度,工人们需求亲身钻进壁厚仅1.5米的钢筋笼里,把近100根注浆管的装置效果逐个检查到位,确保每一个焊接位置的密闭性能。
▲建立中的沉管
如此宏大的沉管,还要保证极端苛刻的误差限度,因而它的运输过程中不允许丝毫差池。
它不能远间隔运输,更不可能在陆地上建好再辗转进入海中。因而,在间隔大桥不远处的桂山牛头岛,特地建立了一座沉管管节预制工厂,采用最先进的工厂流水线消费这33段管节。
▲沉管预制厂设置在一座小岛上
依照工艺流程,180米长的管节会被分为8段22.5米长的节段逐段预制、逐段顶推直到全部浇筑终了,再整体顶推至坞区,停止暂时预应力索张拉,让这八个节段构成密闭的整体。随后,工程师们会将它的两端封锁,让它像一艘船一样漂浮起来,牵引到装置位置。
▲预制构件小岛上的坞区
要让一个桥段在海面上挪动,需求8艘拖轮带缆共同发力,提供5000多吨的力气。如此宏大的“航母”在拖航过程中姿势难以控制,管节系泊的每一次带缆都要禁受流速、流向的影响,桥段无论是挪动还是对接难度都极高。
此外,施工还要面临来自台风、季风等复杂的气候水文环境带来的应战。珠江口洋流复杂,桥段的装置还要禁受水流的干扰。为了完成精准装置,工程初次应用了深水无人沉放对接测控系统,对桥段的装置位置和进度停止了精细的丈量和控制。
港珠澳大桥的沉管隧道,是世界岛隧工程历史上首个真正意义上的外海深水装置沉管隧道,具有划时期的意义。
有桥有隧,大桥为何如此设计?
港珠澳大桥并不是一座严厉意义上的“桥”,而是一个桥梁与隧道的组合体。整个工程在海中全长35公里,其中有29公里是桥,6公里则是隧道。在桥梁与隧道之间,经过珠江口伶仃洋南北两侧的两个离岸人工岛停止衔接,而港珠澳大桥的难度也正来源于此。
那么,港珠澳大桥终究为什么要设计成这样呢?
▲ 港珠澳大桥的桥隧转换人工岛
这主要是思索到了船只的通航问题。
广州港是世界著名的忙碌大港,每天都有上万艘船只穿过港珠澳大桥所处的伶仃洋进出广州港,其中不乏有许多万吨巨轮。这些巨轮体积大、吃水深,假如大桥全部修建成水面以上的桥,那么这些船只很难从桥下通行,还容易与桥墩相撞。因而,必需有一段净空的航道供巨轮通行,也就是必需有一段海底隧道。
但是海底隧道的建立本钱惊人。假如整个35公里的公路全部修成隧道,不只经济上不可承受,消防、运转等等问题都难以处理。因而,半桥半隧成为了一种理想可行的计划。
▲轮船撞桥是一类十分严重的事故
桥隧转换的关键在于人工岛。修建人工岛可不只仅是用海底的泥沙堆砌一座岛出来,这座岛必需可以对立方向不定的洋流和海风。假如没有坚固的加固,必然一冲即散。
港珠澳大桥人工岛的造价高达131亿元,为了坚持稳定,工程采用了120个直径22米的钢圆筒围成人工岛的岛壁,单体重达500吨,其施工工法和八锤联动液压振动锤为世界首创。
▲ 人工岛外围的圆筒就是岛屿的围束
在海洋中填岛,如何将原来位置的海水排干是一个大问题。工程采用了部分开挖换填、井点降水结合堆载的全新施工计划,不只加速了固结,而且减少了工程后的剩余沉降,保证了平安。
在稳定的地基支撑下,建成的人工岛标高到达5米,可以抵御珠江口300年一遇的洪潮。它不只承当了桥隧转换的功用,而且还将成为港珠澳三地的交通衔接中心,两地对关口岸也设置在岛上。
人工岛集交通、管理、效劳、救援及观光功用于一体,岛上还设计了中华白海豚欣赏区和海上观景平台。
▲人工岛的平面布置
海底沉管隧道如何保证120年滴水不漏?
混凝土是一种脆性资料,抗压才能很强,但遭到拉力就很容易开裂。在陆地上,绝大多数的混凝土都是带裂痕工作的,并不影响构造的性能。
但在海洋工程,特别是海底隧道中,这样的裂痕是不能够存在的。一旦产生裂痕,含盐的海水就会渗入混凝土内部进一步腐蚀钢筋和混凝土,进而扩展裂痕,最终招致漏水,乃至产生构造平安问题。
因而,沉管隧道运用了一种抗渗性能很强的混凝土,它的微观构造十分致密,有害离子很难直接渗入。隧道壁内部的钢筋笼也非常密集,配筋率远超普通的建筑构造,这些密布的钢筋起到了极强的约束作用,严厉限制了混凝土的宏观开裂以及微观裂痕的扩展。
▲沉管隧道内部的钢筋笼
为了防止沉管段之间的缝隙发作漏水,在沉管的节段和节段之间,还设置有一层厚厚的橡胶垫来弥合缝隙。在沉管内部沿纵向设置有许多贯穿的预应力钢筋,当预应力钢筋张拉后,它们就像是一束强力橡皮筋,将沉管紧紧地绑扎在一同,不留一丝缝隙。这样,沉管内部与外部就被严厉地隔分开来。
但是,海洋中的环境并非原封不动,纷乱错杂的洋流、变化的海底地质环境依然可能会对沉管隧道形成毁坏。为了维护沉管的稳定性,海底隧道的大局部都是被掩埋在伶仃洋的淤泥之中的。
在施工中,工程部先将海底深沉而松软的淤泥清算到了一边,并在沉管的基床底部铺设2-3米厚的块石,制成一种巩固的复合地基。它能够让沉管的沉降值减少到10厘米以内,根绝因海底沉降招致的渗水。
在沉管铺设好之后,还要在两侧及上部回填碎石。之前被清到一边的淤泥也会很快随着洋流重新淤积到隧道上方,对隧道构成维护。这样一来,海中的风浪就完整腐蚀不到隧道了。
地处南海,大桥如何抵御海洋腐蚀?
水下的局部处理了,水上的29公里桥梁还要面对残酷多变的环境。
港珠澳大桥地处中国南海,这里风高浪急,每年要刮两场以上的台风。还有阳光的暴晒、海浪的腐蚀……港珠澳大桥可是要用120年的大工程,假如任由这些小问题日积月累,最终会成为大问题。
▲海洋环境表示图,受害最严重的是飞沫区
海洋环境之所以对建筑物的伤害宏大,最重要的是由于其干湿交替的环境。
完整浸没在海水中的构造如隧道、桥墩根底遭到的腐蚀作用反而不强,而桥梁的主体局部则直接暴露在空气中的飞沫区,固然很少能直接接触到海水,但大量的海水飞沫裹挟着盐分冲击构造,构造外表一会儿干一会儿湿,每颗小飞沫还都携带着海水中的有害离子粘在上面。
这些有害离子会在混凝土内部产生结晶,让混凝土劣化、钢筋锈蚀。折腾不了几年,大桥的路面就会变成豆腐渣。
▲腐蚀严重的桥墩
面对如此恶劣的海洋环境,工程师们停止了数百组室内模仿实验,以及室外高温稳定性及低温疲倦实验,取得了上万个测试数据,最终敲定了SMA(沥青玛蹄脂碎石混合料)+后浇筑式沥青混凝土组合铺装构造体系的钢桥面铺装设计计划。
工程还初次提出了GMA浇筑式沥青新技术,兼具温度稳定性与耐腐蚀才能。为了保证其中重要的集料消费,施工方还特地为港珠澳大桥打造了最先进、规范最高的高精尖集料工厂——中山集料厂。
与120年寿命的大桥主体构造不同,路面由于直接暴露在海风与烈日下,且要接受车辆碾过的重复荷载,需求经常改换,为了保证路面的质量,它的退役期被严厉限制在15年以内。
港珠澳大桥的总投资超越1000亿元,据预算,假如仅靠收取过桥费,它需求几十乃至上百年才干收回本钱。但是,港珠澳大桥将珠江口两岸的城市连为一体,通车后,从香港开车去澳门只需30分钟,大大促成了珠三角经济的一体化,其社会价值是无法估量的。
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