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港珠澳大桥跨越伶仃洋海域，东接香港特别行政区，西接广东省珠海市和澳门特别行政区，是“一国两制”框架下、粤港澳三地首次合作建设的超大型跨海交通工程。工程全长约55公里，包括三项内容：一是海中桥隧主体工程； 二是香港、珠海、澳门三地口岸；三是香港、珠海、澳门三地连接线。其中， 海中桥隧主体工程由三地政府共建共管，其范围起自珠澳口岸，终于粤港分界线，长约29.6km，采用桥—岛—隧集群方案，包含约6.7 km沉管隧道和22.9 km跨海桥梁，为实现桥梁和隧道转换， 隧道两端各设置一个海中人工岛。  图1 港珠澳大桥总平面图 珠江入海口区域地处亚热带海洋性季风气候，常年高温潮湿，外海作业受台风影响十分频繁；该海域基岩埋藏在海床面下约50～110m，软弱地层深厚，为保证珠江水系防洪纳潮，海中结构物的阻水率必须控制在10%以内；珠江口海域是国内最繁忙的海上交通区段之一，最大航运日流量超过4000艘次； 该海域还设有中华白海豚国家级自然保护区，环境敏感点众多，海洋水质和生物保护要求高。港珠澳大桥正是在这样一个颇具挑战性的环境下实施的，且工程集桥梁、海底隧道、人工岛于一体， 设计使用寿命达120年，技术标准高于同类工程，是目前建设难度极大的超级工程。必须依靠科技创新，把生态环保放在重要位置，实现关键技术、关键设备、装备的重大突破，以确保工程的顺利实施。  图2 东人工岛全景  图3 西人工岛最后一个钢圆筒打设 港珠澳大桥开工典礼时，遵照时任国务院副总理李克强对项目提出的希望，经三地政府同意，管理局确定了目前的建设目标是：建设世界级的跨海通道，成为地标性建筑，为用户提供优质服务。 为达到建设目标，针对项目特点，逐步形成了四个建设理念，以指导工程实践：一是全寿命周期规划，需求引导设计：项目规划不仅考虑建设期需求，更要充分考虑运营管理、维护保养需求，保障整个工程在120年全寿命周期内，结构功能满足使用要求且成本最低。 二是工厂化、标准化、大型化、装配化：大面积推行“工厂化生产、机械化装配”的建设思路，化水上施工为陆域加工制造，把工地变成工厂，把构件变为产品。充分保证大桥建设质量和耐久性。 三是立足自主创新，整合全球优势资源：充分利用港澳地区国际化平台，整合全球优势资源，为本工程服务， 提高行业技术和装备水平。 四是绿色环保、可持续发展：平衡好质量安全、生态环保与工程建设、项目运营之间的关系，建成世界一流的桥隧工程和绿色高效的交通通道。 工程建设实践的挑战开工近7年来，港珠澳大桥围绕该理念，进行了一系列实践，取得了若干阶段性建设成果。技术标准采用三地“就高不就低”原则。从工可开始，在每一个阶段都对技术标准安排了专项研究，吸取、归纳、综合了香港地区及相关国际标准的长处，逐步建立了完整的项目技术标准体系，涵盖设计、施工、运营等各方面。目前已经形成技术标准57项、单项产品标准28项，不仅较好地支撑了工程建设，而且系统地填补了我国外海交通建设技术标准的空白。 岛隧工程 （1）人工岛快速成岛 两个人工岛地处开敞海域，岛体全部位于约30m厚的软基之上，是迄今为止我国建设速度最快的离岸人工岛工程。共采用120组深插式钢圆筒形成两个人工岛围护止水结构，单个圆筒直径22m，高度达40～50m，重约500t。通过采用该创新技术，两个10万平方的人工岛在215天内即完成了岛体成岛，与传统抛石围堰工法相比，施工效率提高了近5倍，且海床开挖量大幅减少，对海洋的污染也降至最低。 （2）隧道管节工厂化生产 港珠澳大桥海底隧道是我国首条在外海建设的超大型沉管隧道，海中沉管段长达5664m，由33节管节组成，标准管节长度180m，重约8万吨，最大作业水深46m。33个巨型管节全部采用先进的“工厂法”生产，在距离隧道轴线约7 海里的桂山牛头岛预制厂中完成预制，然后整体拖运到工程现场进行沉放。与传统的“干坞法”相比，工厂法可形成流水线生产模式，实现全年365天不间断流水生产，管节预制效率和质量大幅提升，代表了未来大型构件大规模生产的技术趋势。
（3）隧道地基处理 隧道近6km的沉管段全部位于软弱地基，地基不均匀沉降直接影响沉管结构安全及防水，是隧道安全建设运营的关键，必须突破常规的施工方式，采用更先进的理念及精细化的施工作业。为此，大规模采用了环保的挤密砂桩地基加固技术，使用量近130万方；采用了复合地基方案，协调地基刚度过渡，斜坡段采用挤密砂桩，中间段为天然地基加抛填块石夯平，管节与地基间铺设碎石垫层；依靠自主研发的大型装备，对基槽开挖、清淤、基床铺设等关键工序进行了高精度施工控制。从目前的监测数据看，基础沉降控制效果十分理想。 （4）沉管浮运安装 一个标准管节重约8万吨，犹如一艘航空母舰，且浮运线路位于伶仃洋最繁忙的通航水域，操控难度极大。为此，联合海洋环境预报专业团队，开展了小区域水文气象窗口预报，为浮运沉放各阶段决策提供精确的风浪流条件参数，联合海事部门实施海上临时交通管制和护航，采用11艘大马力全回转拖轮协同作业，总功率超过5万匹，运输距离12km。自主研发多项专用管节沉放控制和保障设施， 包括管节压载系统、深水测控系统、拉合控制系统、管内精调系统、作业窗口管理系统、回淤监测及预警预报系统等，满足了46m水深下的对接精度要求。  图5 管节浮运 桥梁工程 桥梁工程包括青州航道桥、江海直达船航道桥、九洲航道桥三座通航孔桥，分别是中国结、海豚塔、风帆塔的景观设计。剩余约20公里非通航孔桥均采用钢结构主梁或组合梁，单墩设计，承台深埋的方案，颇具工业化观感， 景观效果独特优美。 （1）桥梁结构装配化施工 在我国桥梁施工技术及工业化水平逐步提升的背景下，港珠澳大桥桥梁结构采用了工厂标准化生产、大型装配化施工，将预制构件尺寸尽量做大，通过大型起吊设备现场安装，缩短现场安装作业时间，降低海上施工风险， 缩短工期，保证质量。 承台墩身采用整体预制、吊装，深水区非通航孔桥127 个承台墩身（最大吊重约3200t），浅水区非通航孔63个承台墩身（最大吊重约2400t）全部采用混凝土预制，由大型浮吊运输至施工现场进行安装。为减少对河势、航道、水利等的不利影响，非通航孔桥190个承台全部埋入深达8～15米的海床面以下，在国内外桥梁建设中尚属首次。通过采用新型胶囊Gina止水带以及钢圆筒围堰干法施工等创新工法，成功解决了因采用埋置式承台而带来的止水和环保难题。
箱梁采用大节段整孔逐跨吊装，钢箱梁共128跨，标准节段长110m，吊装重量最大3600t；组合梁分幅设置，共148片，标准节段长85m，单片梁吊装重量约2000t。 江海直达船航道桥“海豚形”钢塔高约110m，重约3100t（含吊具），采用大型浮吊一次吊装到位。
图8 桥塔吊装 （2）桥梁钢结构自动化制造 桥梁钢结构制造规模达42.5万吨，如此规模在国内尚属首次。为保证制造质量、降低传统工艺的人为影响，港珠澳大桥钢箱梁板单元制造全面采用了自动化、智能化的先进制造工艺和装备，建成了全新的自动化生产线，钢结构所有板单元实现自动化制造。相比传统工艺，生产效率提高了30% 以上,且质量大幅提升，促进了桥梁产业升级。 材料与装备研发 依托项目研发，采用了75mm预应力粗钢棒、120年Ω 橡胶止水带、组合梁钢混界面处的防腐橡胶密封条、高阻尼橡胶减隔震支座、TMD调谐质量阻尼器、不锈钢筋及配套体系等一系列新材料新构件，实现了自主生产，打破了国外技术壁垒，满足了大桥建设的需求。 外海环境下作业，施工装备是关键。自主研发的隧道基础施工核心装备——深水碎石整平船在40m水深下整平精度可达到±35mm，目前为世界第一；新研制的三艘砂桩船全部实现国产化制造；其他创新装备包括8锤联动大型振沉系统、深水自动定位多耙头基槽清淤船、深水无人沉放对接系统等等。 图9 板单元生产 图10 板单元生产
图11 碎石整平船 项目管理 针对项目由粤港澳三地共建共管的特殊性，在现有法律法规基础上，开展了多项尝试。首先，研究建立了三地政府共建共管的决策机制以及三地运营管理平台；其次， 岛隧工程采用设计施工总承包管理模式；桥梁工程则推行大标段，充分发挥承包人资源优势；再次，在工程质量管理制度设计上参考引进了香港、澳门地区和国内高铁建设对混凝土生产推行的产品认证制度，实行首制件工程认可制；引进质量管理顾问、试验检测中心、测量中心，充实法人质量管理力量；然后，在安全环保管理方面建立了港珠澳大桥职业健康、安全与环境（HSE）一体化管理体系和HSE应急保障体系；组建了跨境环保联络小组；与海事部门紧密协作，全面加强海上通航安全监管；最后，建立跨海隧岛桥工程建设期及运营期的节能减排指标体系和评价模型等。 港珠澳大桥的实施将形成一条粤港澳三地人民期盼多年的连接珠江两岸的公路运输通道，必将对完善国家和区域高速公路网络布局，密切珠江西岸地区与香港地区的经济社会联系，促进珠江两岸经济社会的协调发展发挥重大作用。 港珠澳大桥的建设征程还在继续，跨越伶仃洋的蓝图正逐步变为现实。未来的路还很长，也并不轻松。全体建设者必须保持“如临深渊、如履薄冰”的风险意识，扎扎实实解决工程实际问题，真正把大桥建设成百年工程！ (作者单位：港珠澳大桥管理局) |
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