两岛一隧道，跨越伶仃洋

“人工岛+海底隧道”的设计，目前世界上只有丹麦、瑞典间的厄勒海峡大桥等少数案例，中方能借鉴的资料非常少。建港珠澳大桥，为什么一定要修海底隧道？港珠澳管理局工程管理部部长李江告诉记者，大桥位于的伶仃洋海域，是繁忙的港口、航线，为了不影响香港、澳门的机场航线、珠江口航道，并且考虑到控制珠江阻水率等多方面需求，建海上隧道成为必然选择。

从“航母”出港，到海底“穿针”

修隧道，常用的方法是使用盾构机，然而这项相对更成熟的技术在港珠澳大桥这里却行不通。“我们设计的海底公路隧道，因为考虑到双向行车，宽度要达到37.95米，而采用盾构技术挖隧道，单一直径最多只能达到15米左右。另一方面，盾构钻探设备一旦遇到硬石卡在海里，取出时可能破坏海洋环境。而且，最先进的盾构技术在德国，用盾构，就意味着我们必须受制于人。”

根据伶仃洋海域“厚软基”“大回淤”的实际情况，工程团队决定采用沉管法。李江告诉记者，所谓“沉管”，就是将隧道分成若干个预制段，在工厂中制好后分别浮运到海面上，一个接一个地沉放安装在已疏浚好的基槽内。

“在教科书上，沉管隧道是被定义为浅埋隧道，这种方法较多应用于城市隧道建设，目前世界上在水下建沉管隧道的，多数都只在河床下两三米，在外海水深45米槽深30多米的地方做沉管隧道，国内外尚属首次。”

全长5.6公里的沉管隧道被分成33个管节，每个管节长180米，高11.4米，宽37.95米，排水量达到7.2万吨，相当于一艘巨型航母。这些体量庞大的沉管，是如何被制造出来的？在牛头岛的沉管预制厂里，记者亲身感受了一把“巨型流水线”的工作流程。

成吨的钢筋根据弯曲、笔直等形状进行分类加工，再通过起重机被调往绑扎区组成“骨架”，经传输轨道顶推到混凝土灌浇区按模板灌浇。港珠澳大桥管理局总工办主任陈越告诉记者，相当于航母吨位的管节，在浇筑完毕后，会被整体顶推到一个浅坞内，关闭坞门，向坞内灌水，浮力作用下沉管被拖移到了侧面的深坞。类似船舶过船闸一样，排水开门，“航母”被缆绳牵引到坞口，浮运到沉放地点，注水之后，它会像潜水艇一样沉入海底。

这是国内首次、世界上第二次采用工厂流水线预制沉管管节，预制厂的规模、预制管节的尺寸，均属世界之最。重8万吨、长180米的沉管，要浮运七八海里，下沉到40多米的海底精确对接。工程团队将沉放管节形象地比作“海上穿针”，“而且是在恶劣环境中穿针”。

这项工程的技术难点在于，外海的气象和环境条件等影响因素非常复杂，如何基于现有的测量技术进行集成创新，确定海上复杂条件下不同沉放阶段的测量定位方法、建立满足工程精度要求的管节沉放测量定位体系，是项目的技术难点。

依托科技支撑计划中的“外海厚软基大回淤超长沉管隧道设计与施工关键技术”项目，对长大管节海上寄放、浮运和沉放施工的技术难题开展攻关。此后的一年多时间里，工程团队结合以往经验，创新了包括外海浮运和沉放过程中结构受力、稳定性分析及气象窗口预报与稳定性控制技术，复杂水流波浪条件下管节沉放过程测量定位体系，长大管节海上寄放、浮运河沉放的施工工艺等新技术。

项目团队还以沉管隧道基础、抗震、接头、管节的浮运与沉放、深水碎石整平等相关课题研究成果为基础，编写了沉管隧道的设计与施工指南，为以后的工程提供了宝贵的实践经验。

截至2016年7月13日，海底隧道最后一节直线段管节成功安装，仅剩的5节曲线段管节预计将很快全部安装完毕，届时，工程的难点项目海底隧道将实现贯通。

海上波涛滚滚，隧道滴水不漏

想要让6.7公里长的沉管隧道，在海底“不渗不漏”，33个管节之间的衔接尤为关键。满足120年设计使用寿命的沉管隧道OMEGA止水带，就是保证管节衔接“不渗不漏”的核心，这个产品，也是项目团队在科技计划的支持下，自主创新的结晶。

止水带，相当于管节之间的“接合部”。“就像一个‘大胶圈’，两节沉管完成对接之后，要在止水带之间做抽真空处理，以作水力压接。”港珠澳管理局总工办副主任柴瑞向记者解释。

高水压下的止水带设计，此前这项技术一直被荷兰某公司垄断。高昂的价格、仅100年的使用寿命，无法满足工程120年使用寿命的基本需求。

“为了不受制于人、节约成本，我们决定自主研发掌握这项技术。”南车集团湖南株洲时代新材料科技有限公司和中交公路规划设计院有限公司共同承担起这项艰巨任务。

柴瑞告诉记者，科研攻关的难点之一在于选择什么样的橡胶材料。目前国内外用于止水带产品的橡胶材料，主要有天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶几种。选择哪种更合适？通过大量的对比试验和可靠性分析计算，研究团队终于确定，氯丁橡胶的综合性能最佳，研发出符合高水压下120年使用寿命要求的高性能橡胶材料OMEGA止水带，经验证，其材料性能要优于国外同类材料。

在课题的研究成果验收会上，这项“填补了国内空白”的成果被与会专家给予了高度评价：“成本低，质量好，目前已经成功应用于我国的隧道，能保障接头性能。这在国内是首创，在全世界也处于先进水平。”

止水带的技术突破并非个案，在科技支撑计划项目的牵引下，一个个项目团队始终走在自力更生的创新之路上。世界最大尺寸的高阻尼橡胶隔震支座，支座承载力约3000吨；厚度仅有380微米的长效防腐涂层，比国家标准缩小了1/3；自密实混凝土结构，能承受40多米深的水下复杂环境的荷载，保证120年不被海水中氯离子渗透腐蚀……一个又一个建桥过程中的关键技术在产学研结合中被中国人自主攻下。2015年12月11日，科技部在珠海组织专家对“港珠澳大桥跨海集群工程建设关键技术研究与示范项目”进行总验收，14位专家组成员一致对项目给予了高度评价：技术水平达到国际领先。

“科研支撑计划的实施，充分突出了企业在技术创新中的主体作用，鼓励企业、高等院校和研究机构之间的合作创新，由企业牵头或有企业参与，联合研发了一系列具有自主知识产权的创新产品。”科技部有关负责人这样评价。

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