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宛若巨龍的港珠澳大橋是世界最長的跨海大橋，歷經(jīng)6年籌備、9年施工，數(shù)萬名建設者披荊斬棘，創(chuàng)造了世界橋梁史上的奇跡。港珠澳大橋如何展現(xiàn)中國實力？在全球產(chǎn)生了什么樣的影響？突破了哪些技術極限？帶著這些問題，本報近日采訪了港珠澳大橋總設計師孟凡超。

孟凡超歷任中國交通建設股份有限公司副總工程師，中交公路規(guī)劃設計院有限公司黨委副書記、董事、副總經(jīng)理。他主持完成了港珠澳大橋、青島膠州灣大橋、杭州灣大橋、錢塘江嘉紹大橋、南京長江三橋、廈門海滄大橋、廈門第二東通道大橋、馬來西亞檳城二橋等20余座著名橋梁工程的勘察設計、總體方案設計；主持完成了我國新一代裝配化組合梁橋系列通用圖設計；主持完成了國家級、省部級重大研究攻關項目多項；在業(yè)內(nèi)首倡“大型化、工廠化、標準化、裝配化”創(chuàng)新建設理念。

孟凡超：港珠澳大橋所跨越的珠江口伶仃洋，早在明清時期就在中國商貿(mào)領域占據(jù)著極其重要的地位。珠江口伶仃洋見證了中華民族近代一段屈辱歷史，也是中國改革開放的發(fā)端之地，凝聚了太多的中華民族情節(jié)與記憶。改革開放以來，珠江三角洲區(qū)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要集中在食品、紡織、機械、電器和通信等五大領域，正是這種經(jīng)濟模式為中國的經(jīng)濟發(fā)展帶來了巨大的活力。

在此期間，香港、澳門與內(nèi)地之間的陸地運輸通道，特別是香港與珠江三角洲東岸地區(qū)的陸路運輸通道建設取得了明顯進展，有力保障和推進了香港與珠江三角洲東岸地區(qū)經(jīng)濟的互動發(fā)展，但是香港與珠江西岸的交通聯(lián)系卻一直比較薄弱。1997年亞洲金融危機后，香港特區(qū)政府為振興香港經(jīng)濟，尋找新的經(jīng)濟增長點，認為有必要盡快建設連接香港、澳門和珠海的跨海通道，以充分發(fā)揮香港、澳門的優(yōu)勢，并于2002年向中央政府提出了修建港珠澳大橋的建議。建設港珠澳大橋將對香港這個國際航運中心和亞洲金融中心將產(chǎn)生巨大的推動力，也將大大提升香港作為世界經(jīng)濟區(qū)域中心的輻射和帶動作用。

在港珠澳大橋規(guī)劃設計之初，經(jīng)濟界僅認識到珠三角經(jīng)濟區(qū)的概念，這個概念有一些局限性，即粵港澳三地發(fā)展各自為陣，沒有一體化、最大化的發(fā)展戰(zhàn)略考慮。而粵港澳大灣區(qū)概念，是一個整體的概念、全局的概念、國際化的概念、戰(zhàn)略性的概念，粵港澳大灣區(qū)是國家的一個重大發(fā)展戰(zhàn)略。

港珠澳大橋建成后，極大提升了粵港澳大灣區(qū)的互聯(lián)互通水平，也顛覆了大灣區(qū)的時空觀，形成了粵港澳三地“一小時生活圈”?；浉郯拇鬄硡^(qū)同城化、一體化的時代已經(jīng)到來，大橋對粵港澳區(qū)域人民生活、區(qū)域經(jīng)濟，以及國家經(jīng)濟、國際經(jīng)濟的發(fā)展等都將產(chǎn)生巨大的影響。港珠澳大橋對于打造粵港澳大灣區(qū)并作為世界級灣區(qū)和經(jīng)濟增長極具有重大的支撐作用，其社會經(jīng)濟價值遠不是1000多億元投資所能度量的，未來必將間接產(chǎn)生十幾萬億、甚至幾十萬億的GDP。

港珠澳大橋的高質(zhì)量建成驚艷了全世界，大橋被西方世界譽為“新世界七大奇跡之一”，榮獲2020年國際橋梁大會（IBC）超級工程大獎和2020年國際橋協(xié)（IABSE）杰出結構工程大獎。大橋建成通車正值我國改革開放40年，標志著粵港澳大灣區(qū)建設大幕的正式開啟，迎來了珠三角全新的發(fā)展理念與模式。港珠澳大橋在大灣區(qū)的發(fā)展歷史中將扮演極其重要的角色，是粵港澳大灣區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展當之無愧的“加速器”和“倍增器”。毫無疑問，粵港澳大灣區(qū)的迅速發(fā)展和崛起將為“一帶一路”注入新的發(fā)展動力，也將賦予中國在國際舞臺上更大的影響力。

孟凡超：中國是世界橋梁文明古國，橋梁連接著過去與未來。我曾經(jīng)提出，世界橋梁建設領域20世紀70年代以前看歐美，80～90年代看日本，21世紀則要看中國。港珠澳大橋的高質(zhì)量建成標志著中國在超級跨海通道領域里已經(jīng)進入強國之列，意味著中國已經(jīng)開啟建設“交通強國”新征程。

港珠澳大橋是集科學技術大成之作品，是“工程+藝術+文化”的融合體。就大橋的橋梁工程來說，有13方面技術創(chuàng)新，包括工程材料、設計技術、文化藝術、工業(yè)化制造、施工裝備、鋼橋面鋪裝、結構耐久性、管理養(yǎng)護等。就島隧工程來說，有11方面的技術創(chuàng)新，包括工程材料、設計技術、快速筑島、地基處理、工業(yè)化制造、施工裝備等。港珠澳大橋的高質(zhì)量建成是國家經(jīng)濟實力和社會發(fā)展上升到重要歷史階段的一個重要標志。也可以說，是國家的綜合經(jīng)濟實力和社會發(fā)展成就支撐了港珠澳大橋的高質(zhì)量建設。港珠澳大橋是我國經(jīng)濟實力、科技實力、工業(yè)化實力的體現(xiàn)，是改革開放40年以來國家發(fā)展繁榮的縮影，彰顯了“中國精神”“中國智慧”“中國制造”和“中國力量”。

習近平總書記指出：港珠澳大橋是國家工程，國之重器。港珠澳大橋的建設創(chuàng)下多項世界之最，非常了不起，體現(xiàn)了一個國家逢山開路、遇水架橋的奮斗精神，體現(xiàn)了我國綜合國力、自主創(chuàng)新能力，體現(xiàn)了勇創(chuàng)世界一流的民族志氣。這是一座圓夢橋、同心橋、自信橋、復興橋。

孟凡超：港珠澳大橋的沉管隧道工程是世界上最長的海底沉管隧道，也是世界埋深最深的沉管隧道，同時還是中國第一條外海沉管隧道。應該說，其工程規(guī)模和技術難度位居世界同類工程首位。在港珠澳大橋建設之前，掌握沉管隧道先進技術的國家是美國、荷蘭和日本，而當時中國只有20年左右的小型沉管隧道建設歷史。建設外海沉管隧道，我們是從零起步。

港珠澳大橋沉管隧道工程的特點主要體現(xiàn)在：工程規(guī)模宏大、建設條件復雜、建設標準很高、技術難度極大等。沉管隧道工程的難點體現(xiàn)在：沉管隧道沿線基底軟土厚度約為30米，管節(jié)底部縱向地質(zhì)條件復雜且不均勻；沉管管頂埋于海床面以下23米的長度達約3公里，沉管埋深大，管頂回淤及沉船荷載大，節(jié)段接頭受力及防水風險高；工程地處外海，氣象水文條件復雜，工程區(qū)日均船舶超過4000艘，航跡線錯綜復雜，海上施工安全風險大；巨型沉管的安裝需要面臨深水、深槽、基槽回淤及大徑流等世界級難題，施工風險高；巨型沉管制造抗裂抗?jié)B風險高；設計使用壽命為120年，對結構耐久性要求高；需要研制先進成套施工裝備和標準化生產(chǎn)流水線；工程穿越中華白海豚核心保護區(qū)，環(huán)保要求高。

因此，港珠澳大橋沉管隧道工程的建設挑戰(zhàn)前所未有，是對中國工程師的一個巨大考驗。

孟凡超：由于港珠澳大橋工程所處的伶仃洋海域，具有氣溫高、濕度大、海水含鹽度高等特點，受海水、海風、鹽霧、潮汐、干濕循環(huán)等眾多因素影響，混凝土結構的腐蝕環(huán)境嚴酷，耐久性問題十分突出。為了保障大橋120年的設計使用壽命，項目實施過程中展開了針對性的耐久性研究和設計，通過采用海工高性能混凝土、結構鋼筋較大保護層厚度、附加防腐蝕措施以及工廠化施工質(zhì)量管控等技術措施來實現(xiàn)工程的耐久性目標。

關于海工高性能混凝土，主要是通過優(yōu)化混凝土的配合比設計、采用適當?shù)乃z比、低的膠凝材料用量、大摻量粉煤灰和礦渣粉的混摻體系等，來提高混凝土的耐久性。關于混凝土結構的附加防腐措施，一種是通過采用阻止或延緩氯離子滲透進混凝土達到保護鋼筋的目的，例如預制墩身外表面采用了硅烷浸漬；另一種是通過采用提高鋼筋的抗腐蝕性能延緩鋼筋開始腐蝕時間或者降低鋼筋腐蝕速率，例如預制墩身和承臺采用了高性能環(huán)氧涂層鋼筋，通航孔橋現(xiàn)場澆筑的橋塔及承臺結構最外層鋼筋采用了不銹鋼鋼筋等。

孟凡超：港珠澳大橋工程建設面臨四大挑戰(zhàn)：工程技術挑戰(zhàn)、施工安全挑戰(zhàn)、環(huán)境保護挑戰(zhàn)和建設管理挑戰(zhàn)。為了應對四大挑戰(zhàn)，針對建設條件、建設目標和建設需求，我提出了港珠澳大橋創(chuàng)新的“四化”建設理念，即“大型化、工廠化、標準化、裝配化”的橋島隧建設理念及總體思想和指導方針，“四化”的本質(zhì)是工業(yè)化。

港珠澳大橋能夠具有高質(zhì)量、長壽命和驚艷世界的高顏值，其重要的力量與條件是依靠一支有夢想、高水平的國家級勘察設計團隊和世界一流的總體設計方案作支撐，依靠國家的先進科技實力和強大的工業(yè)化實力作支撐，依靠國家自主構建了超級跨海通道的全技術鏈、全裝備鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈作支撐，依靠一支打造世界超級跨海通道的夢之隊、國家隊作支撐。上述力量與條件確保了港珠澳大橋的創(chuàng)新建設理念得以實施，也確保了“高品質(zhì)、長壽命”這一建設目標得以實現(xiàn)。

港珠澳大橋設計及施工攻克了一個又一個關鍵技術難題，研制了先進成套施工裝備和標準化生產(chǎn)流水線，采用了先進可靠的抗風技術和措施，最終才使得大橋以高質(zhì)量高顏值完美呈現(xiàn)于世界面前。港珠澳大橋經(jīng)受了“天鴿”“山竹”等超強臺風及有關地震的考驗。

孟凡超：港珠澳大橋是世界超級工程，其工程材料的選擇應用必須立足于成熟性、可靠性和耐久性。當然在滿足上述條件的前提下也采用了優(yōu)質(zhì)可靠的新材料，就島隧工程材料創(chuàng)新而言，主要體現(xiàn)以下幾個方面：沉管隧道采用了多種規(guī)格含釩的高強抗震鋼筋，保障了結構抗震性能；島隧工程混凝土結構采用了聚羧酸減水劑產(chǎn)品，為混凝土的耐久性和施工性能提供穩(wěn)定的保障；人工島隧道洞口側墻和島上建筑主體框架梁柱采用了清水混凝土，外墻和室內(nèi)墻面裝飾均采用了通體一色的高密度纖維水泥板；為了保障沉管隧道的防火功能，滿足設計要求的防火時長達到4小時以上，沉管隧道采用了隧道專用防火板等。?

孟凡超：中華白海豚素有“水上大熊貓”之稱，對中華白海豚的保護理念必須始終貫穿于大橋的建設與運營過程中。為了尋求既保護中華白海豚并對其生存棲息干擾降到最小，又能夠高質(zhì)量、安全、快速建設大橋的技術方案，在經(jīng)多方案綜合比選后，我最終提出和采用了 “四化”建設理念，也就是將所有的各種大型構件在工廠高質(zhì)量制造完成，再運抵至海上安裝，最大限度地減少了海上作業(yè)的人員、時間和裝備數(shù)量，避免了大量海上作業(yè)人員、大量施工裝備產(chǎn)生的廢物排放和建筑垃圾排放，從而把對中華白海豚的生存棲息干擾降到最低，港珠澳大橋的橋島隧建設裝配化率達到了95%。

具體而言，采用裝配化埋床式全預制墩臺技術，極大降低了橋梁墩身及基礎施工對海洋水體的擾動、污染和廢物排放，采用增加橋梁跨徑和將橋墩承臺埋入海床，這些技術措施為中華白海豚的生存棲息提供了更為廣闊的水下空間；采用裝配化的快速筑島技術大幅度減少了泥沙開挖和拋填量，將施工對海洋的污染降至最低；為了滿足橋島隧工程對珠江口總阻水率不大于10%，設計將人工島長度縮短到最小、將橋梁跨徑放大、將橋墩承臺埋入海床下，以及采用“四化”創(chuàng)新建設理念，很好解決了珠江口的大區(qū)域生態(tài)環(huán)保問題；又如島隧地基加固施工采用的擠密砂樁技術，與傳統(tǒng)置換方法相比，大幅度減少了海底軟土的開挖量，具有明顯的環(huán)保優(yōu)勢。

此外，港珠澳大橋應用了大量的鋼結構橋梁，用鋼量達40余萬噸，鋼箱梁結構涂裝面積約580萬平方米，共計使用油漆為390萬升，為降低涂料中有害物質(zhì)對施工人員健康及對海洋生物的潛在危害，在橋梁工程中首次采用了環(huán)境友好型涂料，對涂料的環(huán)保性能指標（VOC含量、HDI/TDI含量等）進行了限定，為我國橋梁建設領域推廣環(huán)保型涂料的應用樹立了標桿。另外，為了有效控制橋面徑流排放污染，大橋橋面排水系統(tǒng)的泄水槽具備一定的滯留池功能，使得徑流水體中的SS（固體懸浮物）可以沉淀于泄水槽底部，從而避免了橋面徑流直接排放入海，具有較好的環(huán)保作用。

根據(jù)廣東省海洋與漁業(yè)廳發(fā)布的《2017年廣東省海洋環(huán)境狀況公報》，港珠澳大橋工程建成后，珠江口水域棲息的中華白海豚被累計識別2367頭，大橋建設實現(xiàn)了“零傷亡、零污染、零事故”和“大橋通車，中華白海豚不搬家”的環(huán)保安全目標。

孟凡超：首先港珠澳大橋的建設改變了以往跨海大橋的建設工法及理念，大橋通過踐行“四化”建設理念，變澆筑為建造，變建造為制造，引入生產(chǎn)流水線的標準化理念，推動橋梁工程領域里的工業(yè)化革命，將工業(yè)化的生產(chǎn)方式引入橋梁工程建設，從而最大限度降低現(xiàn)場工作量、作業(yè)人員及機具船舶數(shù)量，變海上現(xiàn)場施工為陸上工廠制造作業(yè)，規(guī)避了工程區(qū)臺風影響、航運繁忙、環(huán)保要求等帶來的風險。同時，大橋建設首次全面實施了健康、安全、環(huán)境一體化管理體系（即HSE管理體系），建立了適合交通行業(yè)包括制度保障、組織管理、應急管控、檢查考核、預防預控及培訓教育等6個模塊的HSE管理體系，從而有效避免了安全事故的發(fā)生，大橋建設實現(xiàn)了零傷亡，創(chuàng)造了超級工程建設的安全奇跡。

孟凡超：港珠澳大橋沉管隧道是一個超大斷面、鋼筋密集的復雜箱型多室結構，材料采用海工高性能混凝土，設計要求混凝土具有良好的工作性能、高抗裂性、低滲透性及耐久性。在施工過程中，沉管管節(jié)采用全斷面澆筑方式，從而有效保證混凝土結構的整體性，減小了混凝土內(nèi)部約束。同時，通過優(yōu)選原材料、優(yōu)化配合比，大摻量礦粉和粉煤灰，降低水泥用量，降低收縮和水化熱，并采取合理有效的溫控措施，混凝土入模溫度不大于25℃，從而降低了混凝土開裂的風險。

另一方面，為了避免沉管管節(jié)接縫處發(fā)生滲漏水，首次提出并采用了“半剛性”沉管縱向結構體系，半剛性管節(jié)兼顧了傳統(tǒng)柔性管節(jié)與剛性管節(jié)優(yōu)點，又彌補各自短板，通過縱向預應力增強節(jié)段接頭抗剪能力，設置部分無黏結預應力，可以釋放過量彎矩，從而減小結構開裂漏水風險。若將整體式管節(jié)比作結實的人，將節(jié)段式管節(jié)比作柔韌的人，半剛性管節(jié)便是既結實又柔韌的人。與此同時，管節(jié)接縫處采用“可膨脹密封條+OMEGA止水帶+剪力鍵”的技術方案，并在節(jié)段接頭處外側環(huán)繞一周噴涂聚脲高強彈性防水涂料，最終形成管節(jié)結構自防水體系。

最后，沉管隧道所處的海洋環(huán)境并非是一成不變的，錯雜的洋流、變化的海底地質(zhì)環(huán)境可能會引起隧道結構的沉降，為此，沉管隧道實施過程中采用了“復合地基+組合基床沉管基礎”技術，將國際上同類隧道一般20厘米左右的沉降量控制在了5～8厘米，有效避免了因沉管沉降量過大導致的滲漏水風險。

孟凡超：港珠澳大橋橋位處于我國東南地震帶、全國地震重點監(jiān)視區(qū)，跨越3條地震斷層，歷史上發(fā)生7級（9度）地震，若采用傳統(tǒng)的橋梁抗震設計，地震發(fā)生時橋梁墩身開裂的位置將處于水中，導致后續(xù)將無法對其修復。因此，大橋通過減隔震設計，在墩頂設置減隔震支座，使得在強震作用下墩底部的非線形變形轉移至墩頂，降低了墩身內(nèi)力及基礎規(guī)模，并避免了水下維修。

同時，研發(fā)了世界最大尺度高阻尼橡膠隔震支座，還自主研制了大尺度隔震支座超高阻尼和抗老化性能橡膠體的核心工藝配方，以及橡膠材料預成型控制工藝，并最終實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。通過科技研究攻關，港珠澳大橋完成了世界最大長度和規(guī)模的近斷層跨海大橋減隔震工程示范，培育了我國橋梁減隔震裝置產(chǎn)業(yè)鏈。

孟凡超：港珠澳大橋是集橋島隧于一體的世界超級工程，其中涉及的創(chuàng)新技術眾多。

大橋已有許多創(chuàng)新技術在行業(yè)內(nèi)進行了推廣應用，例如大橋的鋼箱梁抗疲勞關鍵技術及鋼箱梁自動化制造技術，已成功推廣應用于虎門二橋、深中通道、美國紐約韋拉扎諾大橋、挪威哈羅德蘭大橋、廈門第二東通道跨海大橋、廈門第三東通道跨海大橋等重大工程，帶動了我國鋼橋制造業(yè)的全面提升。

大橋的裝配化建設技術已在全國橋梁建設領域快速推廣應用，成功推廣應用于廈門第二東通道跨海大橋、廈門第三東通道跨海大橋等項目，大大提升了橋梁高質(zhì)量發(fā)展的速度。

大橋的快速筑島技術和沉管隧道技術已推廣應用于深中通道和有關海上人工島工程。本橋的GMA澆筑式長壽命鋼橋面鋪裝技術已應用于多座國內(nèi)特大型橋梁工程建設。

另外，基于港珠澳大橋橋梁工業(yè)化建造的成功設計實踐經(jīng)驗，裝配化鋼結構橋梁產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟和中交公路規(guī)劃設計院有限公司正在共同研發(fā)具有世界先進水平的裝配化鋼結構橋梁系列通用圖，其中《裝配化工字組合梁鋼橋通用圖》（共8冊）已作為我國交通行業(yè)首部行業(yè)標準圖集公開發(fā)布實施。本通用圖集將開啟我國常規(guī)跨徑鋼結構橋梁工業(yè)化建造的新時代，也將極大推動我國鋼結構橋梁建設的轉型升級和高質(zhì)量發(fā)展。

本文原載于《中國建材報》4月18日2版

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