大連理工大學校友講述建設的艱辛與傳奇
港珠澳大橋開通儀式10月23日上午在廣東珠海舉行。港珠澳大橋跨越伶仃洋，東接香港，西接廣東珠海和澳門，總長約55公里，是粵港澳三地首次合作共建的超大型跨海交通工程。在龐大的港珠澳大橋項目團隊中不乏大連理工大學校友的身影，他們腳踏實地、勤勉創新，攻堅克難，砥礪前行。幾位親歷港珠澳大橋島隧項目的大連理工大學校友，講述了港珠澳大橋建設中的艱辛與傳奇。
攻堅：成功實現“深海初吻”
每節沉管重量相當於一艘航母
港珠澳大橋島隧工程項目包括東、西兩個人工島、中間的海底隧道、沉管隧道以及一小部分連接橋，“港珠澳大橋島隧項目是整個港珠澳大橋的控制性工程，技術難度最高，投資份額最大，它的工時也控制著整個港珠澳大橋項目的工時。”港珠澳大橋島隧工程項目總經理部副總經理、常務副總、大連理工大學水利系海洋石油建設工程專業1983屆校友尹海卿介紹。
2013年5月6日，港珠澳大橋西人工島與首節隧道沉管完美實現首次對接，這被譽為“深海初吻”，難度係數堪比“天宮一號”對接。隨著“初吻”的完美實現，中交四航設計院副總工程師、港珠澳大橋島隧工程設計負責人、該校土木系港口及航道專業1991級校友梁桁一顆懸著的心終於落了下來。
港珠澳大橋的海底沉管隧道長5664米，由33節巨型沉管拼接而成。這些沉管每節長180米，近四層樓高，隧道內寬可達雙向六車道，重量近8萬噸，相當於一艘重型航空母艦，是目前世界上最大的沉管。
“典型的三邊工程”
2010年，梁桁的設計團隊接到任務：設計港珠澳大橋桂山沉管預製廠，採用工廠法預製沉管，即在工廠內完成每節沉管預製，安裝時直接將預製好的沉管拖運至指定位置完成對接即可。“所有人對這任務都一臉茫然。航空母艦那麼重的沉管怎麼預製？”據梁桁介紹，此前世界上只有一個工廠法預製沉管的先例，發生在厄勒海峽通道沉管隧道的建設中，“但那個沉管的斷面尺寸要比我們的小很多，兩者根本沒有可比性。那時候，我們手上只有一本介紹性的英文參考文獻The Tunnel，裡面有不到30頁關於預製工廠的介紹。”梁桁將這項任務形容為“典型的三邊工程”，即邊勘察邊設計邊施工。從工程建設上看，沉管預製是整個沉管隧道建設的前提和基礎，“如果沉管預製不出來，就沒有後期的安裝和對接，所有人的目光都聚焦在工廠。”這對工程師們的技術和心理考驗可想而知。
“沉管預製廠主要面臨兩大挑戰，一是要形成流水線作業模式，二是需要應對頻繁登陸的颱風。”梁桁團隊根據工程特點、建設地址的地形地貌、周邊自然約束等因素找出了一個最適合桂山牛頭島的工廠總平面佈置。
梁桁帶領團隊從2010年底開始研討、設計，經過反覆勘察、論證和實驗，到2011年底，沉管預製廠的土建工作基本完成，建成了約2.7萬平方米的廠房，中間為兩條生產線，各具備3個獨立的鋼筋綁紮臺座和澆築臺座，側翼為其相對應的鋼筋加工區。底板、側牆、頂板的鋼筋經加工後在橫向和縱向兩條流水線上被送至對應的綁紮臺座，實現了流水線式的工廠化預製施工模式。“在這之前，外國專家預估預製廠的建成需要三年時間。”
成功實現對接“流水線作業問題解決了，接下來要解決的就是怎麼安全存放預製沉管的問題了。”桂山島處於外伶仃洋，平均每年遭遇颱風登陸1.5次，常規做法是在外海建設環抱式防波堤以形成避風港，但桂山島外海處有厚達20多米的軟土地基，這使得防波堤的建設成本成為天文數字。此外，桂山島處於白海豚核心保護區，環保上的要求也不允許大規模海工建設。在此情況下，梁桁團隊深入研究牛頭島現狀，仔細斟酌和反覆權衡，大膽提出了在島內石場現有的巨大采石坑基礎上進一步擴大深塢，使其具備同時寄放4個管節能力的深塢佈置方案。“由於管節在島內寄放，必要時還可以關閉深塢門，因此即便外海風高浪急，塢內水域依然波瀾不興，管節安全得到了很好的保障。”
從2010年底到2012年初，這座投資約10億元，歷時14個月的沉管預製廠建成投產，是目前世界上最大的“現代化”沉管預製工廠。
2013年5月2日，進行了一年多的沉管預製工作到了首次接受檢驗的時候了，首節沉管E1管節要被運送至西人工島暗埋段實現海底對接。“這將是歷史性的一刻，也是對我們此前工作的檢驗，心情很複雜，像古時候的秀才進京趕考。”梁桁直言自己的忐忑與緊張。經過96小時的精密操作，E1管節圓滿完成出塢、浮運、安裝等環節，成功實現對接。
興奮過後，梁桁又繼續投入了其他管節的預製安裝工作，“33個管節，每個都有自己獨有的問題，每個都要具體問題具體分析，哪一個都不能掉以輕心。”梁桁笑稱，“從這個角度來講，每一次都是第一次，我們一直都在走鋼絲，我們一直都在攻堅克難。”
挫折：兩次返航三次安裝
回淤超標,沉管回撤
E15管節的兩次返航與三次安裝是所有港珠澳人繞不過的話題和記憶，提到挫折，提到印象深刻，親歷港珠澳大橋的大工人尹海卿、梁桁和高紀兵都不約而同地談到了這節歷經曲折而最終成功安裝的特殊管節。“在安裝沉管之前，需要在水下先鋪設一個碎石基床，從碎石基床開始鋪設到安裝沉管之前，基床上的泥沙淤積厚度不能超過4釐米。”港珠澳大橋島隧工程項目總經理部副總工兼總工辦主任、該校土木建築學院交通土建專業1996級校友高紀兵介紹，“在前14個管節的安裝中出現過回淤現象，但沒有超標的。”
2014年11月15日，E15節沉管從預製廠經過十幾公里浮運到達安裝現場，安裝前潛水員再次潛水檢查，帶來了壞消息：基槽泥沙持續增多，回淤超標。
整個團隊在監控室經過了漫長、糾結的討論，“如果終止安裝，就意味著要重新鋪設基床、回拖沉管，這給工程帶來了很大的進度壓力和經濟損失，但另一方面，如果不顧回淤的存在而繼續安裝，隧道後期漏水是一定的，120年使用期也很難保證。在進度、經濟和工程質量三者之間，大家最終選擇了嚴把質量關：終止安裝，沉管回航。”
11月17日，E15沉管正式回撤。將已經出塢的巨型沉管重新拖回塢中，他們在作業海區頂著五六級大風以及超過1米高的海浪條件下返航。約7海里的航程，回航編隊小心翼翼地走了24小時，E15沉管毫髮無損地被拖回沉管預製廠深塢區。這在世界沉管建設史上並沒有先例。
再次返航,有人當場落淚
“E15回塢直到第二次出航是我最焦慮的時期，時間非常緊迫，壓力非常巨大。”梁桁坦言，因為深塢區寄存空間是一定的，E15返航存放就意味著不能繼續生產其他管節，工廠基本處於停工狀態。而如果長期停工，就會導致大量工人離職。“這些工人都是從2011年12月就開始培訓的，他們熟悉流程和每一道工序，如果他們流失了，後續沉管的預製質量就會無法保障！”
“沉管回塢後，我們立刻組織了包括氣象、海洋、泥沙等領域專家會診，採取排除法，同時使用衛星遙感測量、多波束掃描、水體含沙量實時監測以及大型三維泥沙數值模擬等高科技手段，最終得出結論：上游的採砂造成了突淤。”據高紀兵介紹，廣東省政府全力協調各方利益關係，果斷決定：為確保港珠澳大橋順利施工，立即停止採砂。
2015年2月24日，E15管節回航4個月後，再次出征。沉管即將達到安裝區時，收到最新消息：E15沉管碎石基床尾部突然發現2000平方米的淤積物，泥沙厚度達到八九十釐米。
分析認為，當第一次出現回淤後，施工人員清理了基床槽底的淤泥，而基槽邊坡上也覆蓋了一層厚厚的回淤物，當回淤物受到外力擾動後發生了雪崩般的“塌方”。“遇到這樣大面積的泥沙回淤，只能再次返航。”回想當初的場景，梁桁仍難掩失落，E15沉管的第二次回拖現場海風嗚咽，氣氛凝重，甚至有人當場落下熱淚。
兩次返航的深刻教訓對工程提出了新的要求：建立一套回淤預警預報系統。經過攻堅克難，梁桁帶領團隊實現了回淤預警從宏觀到微觀、從長期到短期以及微量化的創新，保證了此後每節沉管安裝前的回淤預警預報。
在創新手段的護航下，2015年3月24日，浮運船隊攜E15沉管第三次踏浪出海，在40多米深的海底與E14沉管精準對接。
創新：沉管結構設計世界首創
自1928年人類工程史上修建第一條鋼筋混凝土沉管隧道以來，所有沉管結構只有剛性和柔性兩種。“剛性結構好比一塊長條積木，而柔性結構好比將小積木塊拼接成積木條。”高紀兵形象地比喻，但現有工程記錄顯示，這兩種結構體系沉管隧道都是淺埋隧道，沉管回填及覆土厚度約在2~3米；而港珠澳大橋隧道是世界上唯一深埋沉管隧道，最深沉放水下44.5米，上有20多米覆蓋層，超過淺埋沉管5倍的荷載。“如果採用傳統的結構體系，沉管結構得不到安全保障。”
面對問題，國外權威隧道專家給出“深埋淺做”的兩個解決方案，其一是在沉管頂部回填與水差不多重的輕質填料，這需要增加十多億元人民幣投資，工期也將延長；其二是在120年運營期內控制回淤物厚度，進行維護性疏浚，維護費數十億元人民幣。
這樣昂貴的代價讓中國工程師心有不甘，經過近一年的攻堅克難，他們在剛性結構的基礎上提出了半剛性結構的概念，“如果還用積木舉例子，就相當於用小積木塊拼成積木條的同時，在每兩節積木塊中間用鬆緊帶連接起來，讓它們實現既分離又相互間有聯繫。”高紀兵介紹，這能有效增強深埋沉管的結構安全性。
半剛性結構理念一提出就遭到了國內外諸多同行專家的質疑，最終，他們邀請國內外6家專業研究機構進行“背對背”分析計算，研究論證結果趨同，證明“半剛性”是從結構上解決沉管深埋的科學方法，最終得到了各方面的一致認可。從此，世界百年沉管結構的工具箱除了已有的“剛性”“柔性”之外，還增加了“半剛性”的新成員。
這是大國工匠精神，也是尹海卿、高紀兵、梁桁在採訪中一致提到的“大工人的特質”。畢業16年，提到母校，高紀兵的第一反應依然是“晚自習每個教室都人滿為患，去晚了就沒位置了。”在尹海卿看來，經過大工濃厚學習氛圍的薰陶，大工人好學、踏實、勤勉、鑽研的特質業已溶入血脈基因，成為大工人共同的特質，也成為大國崛起中各行各業先鋒精英的共同特質。
金小渝 半島晨報、海力網記者辛敏娟
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