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世界橋梁史上的奇跡是如何創造的(圖)

編輯日期:2018-12-11 21:33??來源:未知??作者:鄂西北高速

  人物名片

  孟凡超,出生于1959年,四川遂寧人,重慶交通大學1978級橋梁與隧道專業學生,中國交通建設股份有限公司副總工程師,全國工程勘察設計大師,港珠澳大橋總設計師。受訪者供圖

俯瞰港珠澳大橋珠海口岸。

  港珠澳大橋青州航道橋亮起美麗的淡紫色燈光,在美麗晚霞和蔚藍海面的映襯下,格外夢幻。


位于珠海牛頭島的預制沉管廠出海口。


  落日下,港珠澳大橋西人工島恰如鑲嵌在大海中的寶石。本版圖片除署名外均由記者鄭宇攝

  辛苦遭逢起一經,干戈寥落四周星。

  山河破碎風飄絮,身世浮沉雨打萍。

  惶恐灘頭說惶恐,零丁洋里嘆零丁。

  人生自古誰無死?留取丹心照汗青。

  1278年,宋代大臣文天祥在廣東兵敗被俘。翌年,他被押送經過珠江口外的海域時,留下了這首著名的詩作——《過零丁洋》。 如今,文天祥發出千古慨嘆的伶仃洋(又稱零丁洋),已是世界上最繁忙的航道之一。

  在這片廣闊的海面上,有一座大橋于10月23日正式開通了。它,就是港珠澳大橋。

  這座大橋歷時6年論證、9年建設,全長55公里,集橋、島、隧一體,創造了多項世界第一,獲454項專利,堪稱世界橋梁史上的珠穆朗瑪峰。

  令人自豪的是,有近3000名重慶人參與了這座大橋的建設,他們用智慧和汗水成就了屬于重慶的驕傲。今年4月,重慶日報曾特派記者到大橋現場實地采訪,對港珠澳大橋中的重慶元素進行了全媒體系列報道。

  除此之外,在大橋建設中,還有一些人與重慶有著難于割舍的關系,孟凡超,便是其中的佼佼者。

  通車前夕,這位昔日重慶交通大學1978級橋梁與隧道專業學生,如今的港珠澳大橋總設計師,就為何要建這座大橋,依據怎樣的理念、標準設計這座大橋,建設過程中突破了哪些技術難題,在渝的大學教育對自己今后的職業生涯奠定了怎樣的基礎等問題,接受了重慶日報記者的獨家專訪。

  實現粵港澳1小時交通生活圈

  記者:港珠澳大橋歷時9年時間的建設,耗資上千億。那么,我們為什么要在珠江口建這座大橋?

  孟凡超:港珠澳大橋是我國繼三峽工程、青藏鐵路、京滬高鐵之后又一個重大基礎建設項目。

  為什么要建這座大橋?我們先看看它所處的地理位置。在伶仃洋半徑60公里以內,有11個珠三角的大中城市,包括廣州、深圳、佛山、珠海、東莞、中山、惠州、江門、肇慶等9個市,以及香港、澳門兩個特別行政區。

  國家致力于將珠三角沿線打造成大灣區。如果這11個城市形成一個城市群、經濟圈,共同發展,未來這里會與美國紐約灣區、舊金山灣區和日本東京灣區并肩,成為國家建設世界級城市群和參與全球競爭的重要空間載體。

  記者:有人說,港珠澳大橋讓粵港澳1小時交通生活圈變成了現實。此話如何理解?

  孟凡超:以前,珠江口上除了一座位于東莞的虎門大橋外,中間就再沒有第二個通道。由于天塹的阻隔,珠江西岸與香港之間的陸路需繞行虎門大橋,導致珠三角西岸經濟發展相對滯后。

  如何真正激活這一地帶,打破桎梏其經濟發展的壁壘,進而促進珠三角沿線的提檔升級,實現粵港澳1小時交通生活圈至關重要,這是建設港珠澳大橋最直接的目的。

  我們從地圖上看,港珠澳大橋從珠海抬起左腳、從澳門邁開右腳,一路向東伸向香港,形成一個大大的“Y”字。大橋建好以后,驅車從香港到珠海、澳門的時間將由以前的約3個小時縮減為約45分鐘,讓粵港澳1小時交通生活圈變成了現實,珠三角等沿線城市成為一個超級城市群,這有助于粵港澳大灣區的發展。

  集橋、島、隧一體的完美呈現

  記者:港珠澳大橋全長55公里,集橋、島、隧一體,是世界上最長的跨海大橋。英國《衛報》將其稱為“世界第七大奇跡”。您是基于怎樣的理念帶領團隊設計這座大橋的?

  孟凡超:2004年初,港珠澳大橋建設的前期工作正式啟動。我們公司承擔起大橋工程前期規劃的牽頭工作,整個團隊涉及交通、經濟、規劃、水文、氣象、地質、環保等多個專業,全國涉及的總人數有1000余人,核心成員有六七十人。

  關于港珠澳大橋的總體設計理念,我總結出“7個性”:即戰略性、創新性、功能性、安全性、環保性、文化性、景觀性。

  說到港珠澳大橋的功能性,就涉及到橋位的選擇。在綜合考量三地的車流、人流,以及現在和未來的交通狀況等因素后,在珠海我們選擇了拱北海關,澳門在東方明珠,香港則是在與機場高速相聯的大嶼山公路東涌點,這樣對三地來說都是最便捷的位置。

  記者:從橋的構成來看,港珠澳大橋為什么是橋、島、隧三種方式的集群組合?

  孟凡超:這就是我想說的大橋的安全性。港珠澳大橋不僅僅是橋,更是一個跨海集群工程,由橋、島、隧三部分組成。通常來講,橋型可以分為梁式橋、拱式橋、懸索橋、斜拉橋等四種類型。但是港珠澳大橋太長了,單一的橋型無法滿足建橋所需的力學結構,也就無法保證大橋的安全性。

  因此,在設計橋型的時候,我們需要分段考慮。首先,珠江口是一條世界級的戰略航道,最繁忙的時候,這里每天有4000多艘輪船在海面上通過。根據預測,未來還會有30萬噸級的海船需要通過,那么就要留下足夠寬的主航道。其次,港珠澳大橋的橋位所在海域靠近香港機場,每天有1800多架的航班從這里起降,白天每隔一兩分鐘就有一班,因此,橋不能修得太高。

  綜合以上兩點,必須啟動修建海底隧道,以留夠寬闊的海域通航30萬噸級海輪,又不至于影響飛機起降,且需要建人工島把隧道兩頭連接起來。除此之外,我們把其余主體橋梁工程設計為3座通航孔橋:九洲航道橋、江海直達船航道橋、青州航道橋。這三段通航孔橋都是斜拉橋,按照橋墩之間的距離不同,分別通行5000噸、1萬噸、幾萬噸等不同噸級的輪船。

  記者:港珠澳大橋遠遠望去如一條玉帶飄落在伶仃洋上,非常壯觀,也非常優美。把大橋設計成彎彎曲曲的形狀是基于什么原因?您曾經說過港珠澳大橋不僅是一座橋,還是有血有肉的文化載體,那么港珠澳大橋的文化元素體現在什么地方?

  孟凡超:關于大橋的設計線形,我們更多的還是從技術層面上來考慮的。因為珠江口有30多公里寬,每一處的水流方向、速度都是不一樣的。從工程的角度講,橋墩的軸線方向應和水流的流向大致平行,以盡量減少阻水率,否則大橋就會成為珠江口的一道大壩。再者,大橋設計成彎曲的形狀,可以避免駕駛員產生視覺疲勞。

  當然,作為一座里程碑式的跨海大橋,港珠澳大橋的交通功能只是它的一個基礎性的設計旨要,它的文化打造和追求,是它更高境界的使命,所以它必須是一個有血有肉、有骨有魂的文化載體。這座大橋的文化元素主要體現在“風帆”“海豚”“中國結”等三處橋塔上。其中2座“風帆”塔寓意揚帆起航;3座“白海豚”塔取意人與自然和諧共生;2座“中國結”塔因為所處位置靠近香港,所以寓意三地攜手共進、永結同心。我最感得意的就是整座大橋因地制宜,與當地的海洋文化、地域文化相得益彰,從而成為伶仃洋上獨特的標志性建筑。

  “四化”建設讓大橋工期縮短了2年

  記者:港珠澳大橋創造了多項世界第一,解決了很多世界級難題。為什么大橋要按照120年的使用壽命來設計?120年的使用壽命意味著什么?

  孟凡超:設計并確保港珠澳大橋要有120年的使用壽命,其實這里面沒有太多的玄機。因為香港、澳門采用的是歐洲標準,這樣級別的大橋就應該以120年為使用壽命的標準。

  120年的使用壽命意味著大橋要能夠抵抗120年內可能出現的自然災害,如8度地震、16級臺風,可應對120年內海水、大氣等對大橋結構的侵蝕,可承受120年汽車行駛帶來的疲勞損傷等等,保持安全。

  記者:如何保證大橋120年的使用壽命?

  孟凡超:這就非常關鍵了。我們遵照甚至高于香港采用的120年建造標準進行施工質量控制,比如對混凝土保護層厚度,耐腐蝕鋼筋、島隧工程沉管鋼筋的尺寸精度,水下沉管對接誤差等,都制定了非常嚴苛的規定。

  記者:在建設過程中,怎么實現這些標準?

  孟凡超:業界對港珠澳大橋的評價是世界橋梁史上的珠穆朗瑪峰。這項世界超級工程不僅所有環節都堪稱精細、完美,而且這座大橋自2009年底正式開建以來,沒有出現過一起安全事故。因為在港珠澳大橋的建設過程中,我們采用了大型化、工廠化、標準化、裝配化(即“四化”)的方式來建設。

  記者:怎么理解這“四化”,能不能舉點例子?

  孟凡超:按過去建橋的老辦法,就是千軍萬馬到現場去,人工澆筑水泥墩臺,然后再一塊塊地焊接橋身的鋼箱梁。但是,港珠澳大橋不這么建了。

  怎么建?比如建大橋橋梁使用的鋼箱梁體,每段長約110米左右;建海底隧道用的33節沉管,每節重約8萬噸;建人工島的120個鋼圓筒,每個直徑和籃球場一樣大,高相當于18層樓……都是大得不得了的家伙!但它們都是分別先在各個工廠預制好,然后用特種裝備運到現場進行裝配,整個像流水線一樣操作,這就是“四化”。

  所以港珠澳大橋建設這幾年,除了建東、西人工島時海上工人多一些以外,其余時候海面上只有大型船舶和大型起吊設備,工人并不多。

  記者:先把建造大橋的一個個構件做好,再到海上安裝。這種顛覆性的建橋方式,有什么好處?

  孟凡超:直接地說,這種建橋方式,可以有效地避免海上建橋的風險。比如說,參與整個港珠澳大橋建設的工人,前后加起來有3萬余名,工程量十分浩大,如果一旦有臺風、海嘯等發生,工人發生傷亡怎么辦?建橋期間,我們遇到幾次大的臺風,因為采取“四化”的方式施工,海上現場人數較少,所以轉移起來很快,經濟損失也小。

  還有,如果采取傳統的辦法建橋,如此長時間的施工,對海域的污染也是無法估量的。

  再者,這樣流水線、標準化的作業方式,使建設整座大橋的每一個流程、環節都實現了機械化、自動化、信息化,從而保證了港珠澳大橋的高質量,同時也可以大大地縮短工期。比如三座海豚塔的安裝,前期在基地已經進行了一兩年的論證、模型演練等,每一個操作流程都進行了極為細致的考慮,因此現場安裝一座塔只用9個小時。

  總之,因為“四化”建設,港珠澳大橋工期整整縮短了2年。

  重慶是一支非常重要的建設力量

  記者:有一種說法是,攀越了港珠澳大橋這座珠穆朗瑪峰后,我國從橋梁大國成為了橋梁強國。您是否認同這樣的說法?

  孟凡超:自2009年開建以來,港珠澳大橋以國際視野、國際能力、國際胸懷,一直備受關注。它的建設完成,是改革開放40年綜合國力的具體體現,標志著我國今后在橋梁建設方面,可以很“任性”。

  此前,業界談論最多的是韓國釜山港大橋、瑞典厄勒海峽大橋、土耳其博斯普魯斯海峽大橋,但港珠澳大橋建成后,綜合難度已經超越前幾個標志性的跨海工程。

  在完成建設港珠澳大橋的這些年中,我們前后實施了300多項課題研究,形成了60多份技術標準,獲得454項專利,創新了海上裝配化橋梁、超長外海沉管隧道、海上人工島等方面的設計與施工理論,形成了擁有自主知識產權的核心技術,建立了建設跨海通道的工業化技術體系。這為我們今后建更長、更大規模的跨海大橋,積累了寶貴的經驗。

  記者:您是重慶交通大學畢業的優秀學子,大學教育對您今后的職業生涯奠定了怎樣的基礎、產生了怎樣的影響?對如今的交大學子,您想說些什么?

  孟凡超:我是1978年進入重慶交通大學的,當時叫重慶建筑工程學院。在重慶的這四年,不僅讓我接受到良好、系統的大學教育,而且重慶這座城市也給我留下了深刻的印象。作為一座山水之城,重慶獨特的山城地貌和兩江環繞,讓如今的重慶總共有4500多座橋梁,數量多、規模大,橋梁技術水平高,影響力也很大。比如長江大橋復線橋是世界跨徑最大的連續剛構橋,菜園壩長江大橋是世界跨徑最大的公軌兩用結構拱橋,朝天門大橋是世界跨徑最大拱橋……早在2005年,重慶就被茅以升橋梁委員會認定為中國的“橋都”。所以,這次建設港珠澳大橋,重慶是一支非常重要的力量。

  九層之臺,起于累土。我在母校接受的教育,為我今后的事業發展打下了堅實的基礎。我記得當時全校一共有城市規劃、土木工程、道橋工程等六七個系,2000多人。我就讀的道橋工程系有4個班,140余人,設橋梁與隧道和公路工程兩個專業,我學的是橋梁與隧道專業。

  那時候我們的生活很單純,平均每天6節課,其余時間就是自習、做作業,大家都非常珍惜來之不易的讀書機會。校長、老師都寄語大家:國家百廢待興,人才青黃不接,大學生是棟梁之才,一定要好好學習,為國家建設努力。

  教“結構力學”的王向堅、教“拱橋”的王世槐、教“梁式橋”的湯國棟、教“懸索橋”的徐君蘭……這些老師都給了我很大的影響,他們嚴謹的治學精神以及舉一反三的思維方式,讓我獲益終生。

  大學畢業的時候,我以每門課平均90分以上的成績分配到北京工作,一直就做橋梁設計。我有時會回到重慶,參加一些橋梁方面的學術研討會,或者回母校作講座。

  我想給交大學子說的便是莊子的那句名言:“吾生也有涯,而知也無涯。”學習是一件終生都要為之執著追求的事,所以必須保持一顆進取的心,持之以恒。愿母校的學子們,為將我國建設成為世界橋梁和交通技術強國而不懈奮斗。


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