林鳴：筑夢港珠澳

文/本刊記者 陳楠枰 攝影/王宇

伶仃洋上，有一座連接香港、珠海和澳門，集橋、島、隧于一體的跨海集群工程，因其超大的建筑規(guī)模、空前的施工難度和頂尖的建造技術(shù)而聞名世界。作為目前世界上最長的一座跨海大橋，它被譽(yù)為“新世界七大奇跡”之一?；浉郯拇鬄硡^(qū)飛速發(fā)展背后，這座“一橋通三地”的大橋亦起到了重要驅(qū)動作用。

11月10日，中國工程院院士、中國交通建設(shè)集團(tuán)有限公司首席科學(xué)家、港珠澳大橋島隧工程項目總經(jīng)理兼總工程師林鳴，與來自“一帶一路”沿線國家的青少年們講起了港珠澳大橋的故事。

頂著40 米深海水，全長6.7 公里的港珠澳大橋海底隧道究竟是如何建成的？

建設(shè)世界最長海底沉管隧道

港珠澳大橋海底隧道全長6.7 公里，是當(dāng)前世界上最長的公路沉管隧道和首條深埋沉管隧道，最深處位于海平面40米以下。

為何要修海底隧道，而非直接建跨海大橋？林鳴在演講中談及了選擇的始末。

原來，受限于香港機(jī)場飛機(jī)起降通航限高，港珠澳大橋主通航口有接近6公里水域范圍，設(shè)置了約130 米的平均限高?！耙灾袊诮ㄔO(shè)的第二個大通道——深中通道為例，該通道的主通航口就是以橋梁形式跨越的，橋塔高度達(dá)到300 多米，顯然已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了130 米的平均限高要求?？梢?，在港珠澳大橋的主通航口無法建大橋?！绷著Q舉例分析。

只是，在大橋主通航口，用水下隧道方案代替橋梁建設(shè)思路，林鳴又遇到了盾構(gòu)隧道和沉管隧道的選擇問題。

作為一種用機(jī)械開挖隧道的方法，盾構(gòu)隧道技術(shù)在國際上早已得到普遍應(yīng)用，是一項較為成熟的技術(shù)，風(fēng)險性相對更加可控。然而，如果采用這種方法，需要將隧道設(shè)置在水下60 米深，有1/3的隧道將穿越巖層和軟土層界面，隧道長度達(dá)8 公里，連接隧道的兩個人工島長度需要達(dá)到1.3 公里。“以這個長度橫跨珠江口或?qū)⒋嬖谝粋€風(fēng)險，即有可能影響整個珠江口的水域環(huán)境，這是一個對未來數(shù)百年甚至上千年造成不良影響的風(fēng)險。”林鳴表示。

因此，盡管面臨外海沉管隧道施工需要深挖基槽、管節(jié)海上浮運(yùn)安裝作業(yè)難度極大、中國設(shè)計與施工均沒有成熟經(jīng)驗等問題，沉管隧道的建設(shè)方案依舊是唯一能滿足珠江口水域全橋阻水率指標(biāo)，保證通航需求的最理想方案。

“殊不知，在港珠澳大橋開工建設(shè)時，中國的沉管隧道里程加起來只有不到4 公里，平均單個隧道長度在300 ～400 米之間，重量約4 萬～5 萬噸，耗費(fèi)工期需達(dá)六年之久。而港珠澳大橋的單節(jié)沉管長度雖僅有180 米，重量卻高達(dá)8 萬噸，對海上工程來講，沉管重量的增加將為工程實施增加很大難度，甚至產(chǎn)生未知的問題。”

面對當(dāng)時世界頂級沉管隧道公司的“天價”技術(shù)咨詢費(fèi)，林鳴和團(tuán)隊最終作出了艱難且肩負(fù)重大責(zé)任的自主建設(shè)的選擇。他們意識到，再多的錢買不回核心技術(shù)，只有走自我研發(fā)的道路才是掌握核心技術(shù)的根本途徑。

沒有成熟的技術(shù)支撐，卻有他國早已申請的專利壁壘，林鳴和團(tuán)隊選擇“舉全國之力，發(fā)揮國家整體的產(chǎn)業(yè)和科研優(yōu)勢，花費(fèi)一年多的時間潛心研究，終于找到了全憑中國人自己發(fā)明創(chuàng)造的一套方法?！?/p>

“我們利用計算機(jī)和各種測控技術(shù)獲得信息，讓沉管在漂浮的過程中實現(xiàn)高精度定位，令其在落到海床的一瞬間就能夠達(dá)到我們所預(yù)想的精度。”林鳴回憶，港珠澳大橋沉管隧道最終接頭對接精度達(dá)到了毫米級，“這就是中國工程師發(fā)揮創(chuàng)造力所凝結(jié)出的中國智慧，最終解決了大型沉管水下安裝的關(guān)鍵問題?！?/p>

港珠澳大橋沉管隧道正式貫通時，國際隧道協(xié)會隧道專家漢斯·德維特專程從荷蘭趕來見證，即感嘆“港珠澳大橋沉管隧道的實現(xiàn)，使中國從一個沉管隧道技術(shù)的相對小國發(fā)展成為國際隧道行業(yè)沉管隧道技術(shù)的領(lǐng)軍國家之一?！?/p>

耗資3.4 億元保護(hù)中華白海豚，實現(xiàn)海洋環(huán)境“零污染”

守護(hù)中華白海豚“零傷亡”“不搬家”

中華白海豚的保護(hù)問題一直是林鳴團(tuán)隊關(guān)注的重點(diǎn)之一。據(jù)他介紹，港珠澳大橋的工程水域處在中國很重要的白海豚保護(hù)區(qū)。作為國家一級重點(diǎn)保護(hù)瀕危野生動物，中華白海豚在中國被稱為“海上的大熊貓”，具有很重要的生態(tài)價值。

“每年的4 ～8月是白海豚的繁殖期。我們在工程論證階段就已經(jīng)考慮，大橋建設(shè)需耗費(fèi)多少年，對白海豚會產(chǎn)生什么影響？在白海豚的繁殖期里開展大橋施工，連續(xù)多年是否會改變它的習(xí)性，影響它的棲息？這些早已作為很重要的問題被提出來了。”林鳴認(rèn)為，如何在不影響白海豚棲息的前提下開展工程建設(shè)，“建設(shè)者們負(fù)有很重要的責(zé)任。”

為對抗敏感的海洋環(huán)境、保護(hù)白海豚，港珠澳大橋建設(shè)者選擇優(yōu)化建設(shè)方案，采用化水上施工為陸域加工、化工地現(xiàn)澆為工廠制作的辦法，盡量減少海上作業(yè)時間和作業(yè)范圍。

林鳴團(tuán)隊達(dá)成統(tǒng)一認(rèn)識，終于成功研制出了大直徑鋼圓筒?！斑@個圓筒直徑達(dá)到22 米，最高高度超過50 米，把它們沉到海床里圍成島，建設(shè)者們可以在圍起來的島內(nèi)進(jìn)行作業(yè)?！?/p>

據(jù)介紹，工程建設(shè)對白海豚的影響，最關(guān)鍵的就是人工島建設(shè)階段?！叭绻覀儾挥么笾睆戒搱A筒圍島的方式，這項建設(shè)就得耗費(fèi)三年時間。這段時間里，每天大概會一兩百艘大型船舶在珠江口作業(yè)，相當(dāng)于我們要在白海豚的‘家’中每日24 小時不停歇工作三年之久，無論如何小心都會對白海豚的棲息造成影響?！?/p>

最終，在對白海豚影響最大的階段，林鳴團(tuán)隊將時間縮短至7 個月，兩個人工島分階段工作，力爭將對白海豚的影響減到最小?！拔覀円恢标P(guān)注廣東和香港兩地政府的監(jiān)測數(shù)據(jù)，特別是種群數(shù)量的參數(shù)。數(shù)據(jù)顯示，在港珠澳大橋的整個建設(shè)過程中，白海豚的種群數(shù)量并未受到影響，甚至觀測到的次數(shù)還有所增加。”林鳴很欣慰。

2017年7月，港珠澳大橋管理局亦曾對外公布一組數(shù)據(jù)：自港珠澳大橋主體工程自建設(shè)以來，約3.4 億元花在白海豚保護(hù)上，其中白海豚生態(tài)補(bǔ)償費(fèi)用8000萬元，用于施工中相關(guān)的監(jiān)測費(fèi)用4137萬元，環(huán)保顧問費(fèi)用900 萬元，漁業(yè)資源生態(tài)損失補(bǔ)償約1.88 億元，有關(guān)環(huán)保課題研究約1000 萬元，其他約800 萬元。

在林鳴看來，從大膽挑戰(zhàn)沉管隧道技術(shù)到采用大直徑鋼圓筒快速成島的重大創(chuàng)新方案，均需要中國建設(shè)者攻堅克難、自主研發(fā)技術(shù)，這些所體現(xiàn)的都是中國精神。而在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和工程建設(shè)的過程中，中國對于生態(tài)環(huán)境保護(hù)和國家的可持續(xù)發(fā)展，也已經(jīng)從理念上發(fā)生了提升和改變。

“港珠澳大橋的建成體現(xiàn)了中國綠色、生態(tài)、可持續(xù)的發(fā)展理念，這是一座對社會經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)及未來發(fā)展負(fù)責(zé)任的橋梁。在大橋建設(shè)的過程中，我們見證了中國工程師和中國企業(yè)所發(fā)揮的智慧以及做出的貢獻(xiàn)，也能感受到他們對這個國家的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)所懷揣的責(zé)任感、使命感。”林鳴說。