港珠澳大橋隧道沉管埋入40多米海底 如何頂住這近10層樓深海水壓力?

島隧總長達6.7公裡，是世界最長的海底公路沉管隧道；為保證通行30萬噸輪船，隧道最大埋深40多米，是世界第一次嘗試沉管深埋；33節沉管，每節約180米長、8萬噸重，是迄今為止世界最大體量的沉管……

島隧總長達6.7公裡，是世界最長的海底公路沉管隧道；為保證通行30萬噸輪船，隧道最大埋深40多米，是世界第一次嘗試沉管深埋；33節沉管，每節約180米長、8萬噸重，是迄今為止世界最大體量的沉管……

港珠澳大橋沉管隧道這一系列世界之最，使其被英國《衛報》 評為「世界第七大奇蹟」，顯得分毫不過分。

7年建設，7年創新。正是港珠澳大橋島隧項目總工程師林鳴帶領的幾千人團隊，在伶仃洋海面「走鋼絲」，靠著「科學家精神」，相繼突破了深埋沉管、快速成島、隧道基礎、工廠法預製、外海深槽安裝等一系列世紀難題。

最終接頭安裝前夕，南方 記者深入工程一線專訪林鳴，逐一解讀島隧工程的世紀難題。今日推出第一篇，敬請垂注。

港珠澳大橋隧道沉管埋入40多米海底，如何頂住這近10層樓深海水壓力？

「在土木工程中，沉管是最難控制的。」 港珠澳大橋島隧項目總工程師林鳴說。

在建築經典理論中，沉管隧道並沒有「深埋」的做法，都是沿河床下方2—3米薄薄地「淺埋」。但為了保證30萬噸輪船的通航，港珠澳大橋沉管隧道最大埋深40多米，就是海床下20多米、近10層樓的高度。

「深埋」要面臨的難題，主要是沉管在海底受力的問題，在20多米的覆蓋層，有超過淺埋沉管5倍的荷載，林鳴拿起桌上的紙巾盒演示：「就像這個盒子，隧道受力有橫向和縱向，橫向的力可以通過鋼筋等調整。但縱向的受力不容易解決，尤其是接頭受力。」林鳴擔心，「200多個水下接頭，如果有一個接頭破壞，後果不堪設想」。

「此前，沉管制作的工具箱裡只有剛性和柔性兩種方法。」林鳴解釋，剛性結構好比一塊長條積木，而柔性結構好比樂高小塊積木拼接的積木條。剛性是整體結構，使接頭漏水的概率減小，但如果基底出現沉降，大體量沉管受力不均勻出問題的概率也隨之增大。而柔性結構是用小管節串成一個大管節，比剛性結構應對沉降有明顯優勢。

然而，在大橋前期設計階段，國際知名島隧諮詢公司的專家比較兩種結構，認為無論哪種方案對港珠澳大橋隧道都存在一定的問題。

很長一段時間裡，林鳴和團隊在這個問題上苦思冥想。2012年11月17日凌晨，總設計師劉曉東的手機上收到一條簡訊：「嘗試研究一下半剛性。」發信人是林鳴。

「那一夜我幾乎沒睡，凌晨五點左右，我的腦海中突然閃出了『半剛性』這個概念，它能夠提高接頭的能力，可能是從結構上解決深埋沉管的一條出路。」林鳴回憶。他所提出的半剛性結構設想，是保留甚至強化串起小管節之間的鋼絞線，加強小管節之間的連接，使180米長、由4個小關節連接而成的標準管節的變形受到更大的約束，增強深埋沉管的防錯位能力。

在對「半剛性」連續不斷的質疑聲中，林鳴經歷了200多個備受煎熬的日子，最終，6家專業機構的分析計算結果證明，「半剛性」的想法可行。

借用這條「半剛性」的概念，林鳴團隊又用了3年時間開發了一套實現它的產品。「這套產品非常巧妙。」林鳴說，「原本，沉管間的接頭只能承受600噸的重力，超過就容易損壞。加上這個支座後，受力超過了600噸，安全問題解決了。」這套被林鳴命名為「記憶支座」的產品在記者採訪前夕才剛剛出爐。

「記憶支座」誕生，深埋問題才算徹底解決。而世界百年沉管結構的工具箱除了已有的「剛性」、「柔性」之外，也因此增加了「半剛性」的新成員。