本报记者 陈 莹

    站在珠海的九洲港码头眺望，海阔云低，天地苍茫，昔日令文天祥慨叹伶仃的伶仃洋，而今已有一座连接香港、澳门、珠海三地的超级跨海大桥横亘其上。

    即将于明年年底全线贯通的港珠澳大桥东起于香港大屿山，总长55公里，主体工程为长29.6公里的“海中桥隧”，包括20公里的海上长桥（含三座通航孔桥）、一段6.7公里的海底沉管隧道和连接两者的东、西两座人工岛屿。大桥西止于珠澳口岸人工岛并呈Y字形走向，分别衔接珠海、澳门两地。极目迥望，全线工程连绵起伏，如一串珠链，镶嵌在大海之上；三座通航孔桥似串串珠链，两座人工岛似一对玉璧，一幅“珠联璧合”的宏伟画卷在苍茫大海上徐徐展开。

    这是继三峡工程、青藏铁路、南水北调、西气东输、京沪高铁之后的又一超级工程，总投资额超过千亿元。这也是中国交通史上技术最复杂、建设要求及标准最高的工程之一，拥有数个“世界之最”：世界最长跨海大桥、世界首条海底深埋沉管隧道、世界最大海中桥隧工程……

    工程各个环节都有若干关键性的技术难题。复杂恶劣的海洋环境，120年使用寿命的高建设标准，跨越三地的管理协作，给工程建设带来了一系列技术、环保、安全、建设、管理等方面的重大挑战。

    为确保工程顺利实施，提升我国跨海集群工程建设创新能力和技术竞争力，科技部和交通部将“港珠澳大桥跨海集群工程建设关键技术研究与示范”列入“十一五”国家科技支撑计划项目，组织30个单位的500余名科研人员，围绕5个大课题、19个小课题对大桥隧道、人工岛、桥梁和建设管理等关键技术问题展开攻关。这个世界级工程在国家重点科研力量的支撑下，通过集成化的科技自主创新，攻克了一道又一道难题。

    海上“搭积木”，填海起长桥

    如此规模庞大的岛、桥、隧跨海集群工程，在中国的桥梁建筑史上还是首次。摆在工程团队面前的首要难题，是“怎么建”的问题。

    大桥设计必须考虑资源、技术与环境条件的结合，用港珠澳大桥管理局总工程师苏权科的话说，“这不是单纯地设计一座桥或一条隧道，而是一项复杂的系统工程”。

    按照以往的经验，跨海大桥的传统建设模式，是千军万马在施工现场开展密集作业。然而，这样的建造方式，对港珠澳大桥来说却行不通。

    苏权科告诉记者，大桥所在的伶仃洋海域，属海洋水文及防洪敏感区、台风区，同时也是我国珍稀海洋动物——白海豚的自然保护区，气象、水文、环境条件都很复杂。另一方面，如果在外海长期施工作业，正常的航运交通势必会受到影响。“种种条件都表明，长期持续在海上开展密集作业，这种方法行不通。”

    在反复研究讨论后，工程团队决定，采用大吨位的重型施工装备和船舶，以标准化的“流水线”方式，将建造大桥的各个超大型部件在工厂提前预制完毕，运送到海上进行装配。“说得形象一点，就是在海上‘搭积木’，而且要在条件恶劣的环境下搭出来。”港珠澳大桥管理局总工办主任陈越告诉记者。

    这样做的好处是，既可以严格控制施工成本、工期和工程质量，又缩短了海上作业时间和工作量，大大提升了施工安全系数，还尽可能地减少了施工作业对海洋和周边环境造成的污染。

    总体建造方案确定后，2010年7月，“港珠澳大桥跨海集群工程建设关键技术研究与示范”项目通过审批，科技部将建造过程中的关键课题正式列入“十一五”国家科技支撑计划。一个个项目团队，开始围绕设计与施工过程中可能遇到的技术理论难点，装备、材料与工法等施工难点进行攻关。

    国家科技支撑计划起到了“支撑”项目运转的核心作用，使整个工程形成了一个“工程牵引、项目工作组协调联动”，全国各领域共同协作的局面。先期成立的集行业内外、国内外专家力量的技术专家组，对大桥建设所处不同阶段的关键技术难点和重点技术方案，提供技术咨询意见。交通运输部科技司牵头，会同公路局、水运局等有关单位成立专门的领导小组，围绕项目组织、协调、沟通等开展工作。

    “这是又一次科技计划支撑重大工程，通过产学研用相结合，共同完成的集成化自主创新。”科技部有关负责人在接受科技日报记者采访时表示。在项目实施中，交通运输部集中了相关企业资源，充分发挥了产业引领作用，科技部集中了科研院所、科研团队，发挥了科研保障作用。

    “工程引导了科研，科研解决了工程问题。这是在科技支撑和项目引领下，中国工程团队因地制宜的集成创新。”科技部有关负责人如是说。

    仅用了两年时间，项目就完成了支撑设计、施工工艺、关键装备等核心技术的科研攻关，申请国家专利超过300项，其中发明专利57项，获专利授权百余项。

    于是，建桥人开始建工厂，在珠海市的桂山岛上，建起沉管预制厂；在山海关和武汉、扬州等地，建起钢箱梁板单元加工厂；在中山建起钢箱梁拼装厂；在东莞建桥墩预制厂……在各个工厂里制造完成的巨大“零件”，被源源不断地装船运往施工现场，如搭积木一般，拼接装配到一起。

    7个月，创新工法建成两座人工岛

    西人工岛的岛隧工地上，仍是一派热火朝天的施工景象。双脚踏着坚实的土地，记者丝毫感觉不到，4年前，这里还是一片汪洋。

    回忆起快速成岛工程，港珠澳管理局总工办主任陈越至今心潮澎湃：“只用了7个月的时间，就在茫茫大海上建起了两座面积约10万平方米的人工岛，这是我们打赢的第一场漂亮仗。”

    “岛隧工程，是港珠澳大桥最核心、最关键的工程。快速成岛是个标志性工程，它是先进技术和国家综合实力的体现。这项技术使我国岛桥建设的整体竞争力提升了不少，以后，在国际上竞标类似工程，我们有了自己的‘金刚钻’。”科技部有关负责人这样评价，“因此在国家科技支撑计划项目中，我们把人工岛设计与施工关键技术列为一个很重要的课题。”

    为什么要费大力气在填海造岛？陈越告诉记者，若要贯通海上桥梁和海底隧道，首先要找一座岛屿，能作为岛和隧的“中转站”。“让在桥上行驶的车辆通过人工岛进入海底隧道，再从另一个人工岛驶出，重新上桥。然而，在桥与隧的连接线上，没有一座天然岛屿可供使用。”

    唯一的办法就是在没有任何掩护的海上建造人工岛，而且要在工程开工尽可能短的时间内，让人工岛内的隧道具备与海底隧道对接的条件。

    在人工岛竞标期间，曾有日本企业提出传统的“钢板桩”方案，“但钢板桩是板式结构，用它做围护止水不够结实”，陈越说。科研项目团队首创的“深插大型钢圆筒快速成岛技术”，成为了一项世界性创举。

    陈越把海上人工岛比作一只杯子。“做杯子，要先把杯壁做出来，围成一圈，里面才能盛东西，建人工岛也一样。”两座海上人工岛的“壁”，就是120个巨型钢圆筒，它们也是人工岛围护和重要止水结构。

    单个钢圆筒直径22.5米，面积几乎和篮球场一样大，高40多米，差不多是18层楼的高度，重550吨，体量与空客A380相当。这120个钢圆筒分批从上海运到珠江口，通过八锤联动的液压振动系统，一个接一个地精确振沉到30米以下的海床不透水层，用2道弧形钢板副格连接，围成一圈，形成“杯身”，然后开始往“杯子”中填砂，“杯子”填满了，“岛”的主体也就基本建成了。“用钢圆筒形成的挡墙结构，我们认为它不仅很坚固，最主要是能够快速砌筑，为后续工程赢得时间。”

    “怎么放”，是摆在项目组眼前的难题。“要将巨型钢圆筒放置在规定坐标内的海床上，深插入海床面30米以下的不透水土层，需要很大的高频激振力，允许的误差只有厘米级。”岛隧项目总经理部团队研发的“振动锤同步系统和打设精度管理系统”，首次实现八锤联动的技术突破。

    2011年5月15日，施工团队在海上打下第一个钢圆筒，垂直度偏差小于1/500。9月11日，第61个钢圆筒以垂直偏差小于1/600“定”入海中，西岛顺利合龙。在此基础上，从两天振沉一个筒到最多一天可振沉3个筒，仅用3个月，东岛也顺利建成——若采用常规技术，成岛至少要27个月，而现在，仅用7个月就完成。