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伶仃洋上架起“珠峰”,同濟大學(xué)如何解決技術(shù)最難節(jié)點?
關(guān)鍵字:據(jù)界面新聞10月27日報道,被稱為海上“珠穆朗瑪峰”的港珠澳大橋已于10月24日正式通車運營。香港、珠海和澳門首次實現(xiàn)陸路對接,將三地之間的時空距離大大縮短。
這項世界級超級工程集400多項新專利、7項“世界之最”于一身,經(jīng)過六年的前期籌備和九年的后期建設(shè)。其中,港珠澳大橋建設(shè)在技術(shù)上最難的節(jié)點為人工島及隧道部分。
港珠澳大橋(視覺中國圖)
據(jù)參與大橋建設(shè)的上海同濟大學(xué)(下稱同濟大學(xué))團隊介紹,因為香港機場的標(biāo)高及伶仃洋主航道要求的限制,港珠澳大橋必須采用隧橋模式,隧橋轉(zhuǎn)換就得在汪洋大海中建設(shè)人工島。
傳統(tǒng)的方式是海中選址圍堰,拋石成堤,再抽干堰內(nèi)積水,筑建成島,但此種方式對附近水域的白海豚造成危害,且影響水道的航行,工期漫長。另一種方式是先打樁,用擠密砂樁圈起圍堰,抽干水后再筑島。
同濟大學(xué)學(xué)者馬險峰在“外海厚軟基橋隧轉(zhuǎn)換人工島設(shè)計與施工關(guān)鍵技術(shù)”中的研究成果,支撐了擠密砂樁設(shè)計中若干難題的解決。
擠密砂樁,指的是利用振動錘將套管振動打入至規(guī)定土深,向套管內(nèi)投入砂子,通過套管的反復(fù)起拔和下壓并施以振動,使砂子經(jīng)振壓而密實,形成砂樁。據(jù)同濟大學(xué)稱,這項技術(shù)的難點在于,鋼筒打入淤泥并深入至20余米后其圍合的地基如何加固,以及如何解決異常軟弱的海底地基的穩(wěn)定和沉降問題。
最后,依靠同濟大學(xué)團隊帶來的數(shù)據(jù),一根根直徑22米、高40.5米的鋼筒,打入了海底,最終圍成了東西兩個人工島?!叭绻褂贸R?guī)技術(shù),建這樣的兩個人工島起碼要一年半,采用圓鋼筒成島,東西人工島成島僅用了七個月”,馬險峰稱。
港珠澳大橋有三個大跨度通航孔橋,包括青州航道橋、江海直達(dá)船航道橋和九洲航道橋。在海況復(fù)雜、風(fēng)高浪急的伶仃洋,橋梁防風(fēng)也是個大問題。
同濟大學(xué)對此出具了可行的方案。以青州航道橋為例,同濟大學(xué)采用主梁小、大比例節(jié)段模型測振風(fēng)洞試驗,主梁、橋塔節(jié)段模型測力風(fēng)洞試驗,橋塔自立狀態(tài)氣彈模型、全橋氣彈模型風(fēng)洞試驗的方法進行其抗風(fēng)研究。橋塔試驗表明,即使在風(fēng)速65米/秒的風(fēng)中橋塔也未出現(xiàn)自激和發(fā)散性的馳振現(xiàn)象。
同濟大學(xué)團隊還建議,通過合理設(shè)計的橋塔區(qū)域局部風(fēng)障,改善橋塔附近的風(fēng)環(huán)境,提高全橋的行車安全標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速。
今年9月,史上最強臺風(fēng)“山竹”正面襲擊珠三角,珠海、澳門、深圳、香港全線告急,港珠澳大橋安然無恙。
像“蠔貝”的東人工島(港珠澳大橋管理局) 圖片來源:同濟大學(xué)
港珠澳大橋的沉管隧道深埋外海海底,其長度和埋置深度達(dá)到世界上目前最長、最深的規(guī)模,巨大沉管的深水安裝是另一道難題。
此前,荷蘭一家世界著名隧道沉管公司曾同意派出26個專家提供技術(shù)咨詢,咨詢費開價1.5億歐元,約相當(dāng)于15億元人民幣。
隧道抗震實驗現(xiàn)場。圖片來源:同濟大學(xué)
施工部門委托同濟大學(xué)承擔(dān)其設(shè)計文件的復(fù)核、審查,并完成相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)科研任務(wù)。最終,同濟大學(xué)教授徐偉團隊,以“不足荷蘭公司開價九牛一毛的成本”,完成了關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)工作,并將預(yù)計的半年復(fù)核時間,縮短到了每一段沉管僅需一到兩周。
同濟大學(xué)表示,沉管安放,最后一節(jié)最難。因為海底隧道呈坡度較緩的弧形,像一張弓的弓背,全長約6公里的港珠澳大橋海底隧道由33節(jié)巨型管節(jié)對接安裝而成,包括28節(jié)直線段管節(jié)和5節(jié)曲線段管節(jié),從東西人工島兩端相對安裝。海底隧道的合龍口,是保證港珠澳大橋海底隧道全線成功安裝的最后一道關(guān)口,該管節(jié)的安裝施工作業(yè)空間最小,龍口水流最急,對接位置的精度要求最高。
同濟大學(xué)稱,同濟大學(xué)白云教授研發(fā)的接頭紅外探水系統(tǒng),解決了人進不了接頭部分和二十四小時全天候監(jiān)測的難題,還為此獲得了國家發(fā)明專利。
- 原標(biāo)題:伶仃洋上架起“珠峰”,同濟大學(xué)如何解決技術(shù)最難節(jié)點?
- 責(zé)任編輯:于文凱
- 最后更新: 2018-10-27 08:25:28
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