超级大桥

超级大桥是怎么建成的？研究人员是怎么探索宇宙的？动车为什么能跑那么快？我们国家的一项项超级工程到底是怎么完成的？让我们一起来聆听大科学家讲述超级工程背后的故事，深入感受科学的魅力吧！

林鸣：中国交建总工程师，自2010年12月起，担任港珠澳大桥岛隧工程项目总经理、总工程师，率领数千建设大军奔赴珠江口伶仃洋，开始了攀登世界工程技术高峰的创新之路。

中国是桥的故乡，自古被称为“桥的国度”。桥是我们生活中不可或缺的交通建筑，每一座乔梁的背后都凝聚了工匠的智慧、汗水和心血。

中国的四渡河大桥在峡谷之间巍然耸立;英国的翻滚桥在城市中学会了给船只“让路”;日本的江岛大桥矗立在货运港口，坡度陡峭如过山车;而位于伶仃洋的港珠澳大桥则是目前世界上最长的跨海大桥，被英国《卫报》评为“新世界七大奇迹”之一。那么，在海里建一座大橋会面临哪些挑战呢？让我们来看看世界上最长的跨海大桥是如何建成的吧！

港珠澳大桥东接香港，西接珠海和澳门，极大缩短了三地间的距离。当人们从空中俯视这座大桥时，会发现它的大致走势是“S”形。海上没有任何阻拦，为什么大桥的路线要设计成弯曲的“S”形呢？

切合水流走向

首先，从结构力学的角度看，有弯度的桥梁明显更稳定、更安全。跨海大桥受到的海浪冲击远远大于普通桥梁，将桥梁设计成“S”形，能减少水流通过时对桥梁造成的伤害。此外，海底并不是平坦的，和地面一样，也是凹凸不平的，把桥梁修成“S”形可以避开起伏的地形，保障桥梁的稳定和安全。

另外，从行船的安全性考虑，桥要尽量和水流方向垂直。海流和河流不同，同一区域，海水流动的方向是不一样的。几十公里宽的海面上，水流的方向可能一会儿东，一会儿东南，甚至变成偏南向都有可能。所以在海上建桥，要根据水流的方向调整桥的方向。这样做，船舶从桥下驶过时也会安全一些。

避免视觉疲劳

把桥梁修成“S”形，还能防止司机出现驾驶疲劳。在一条直线上开车，司机经常会因为周围相同的驾驶环境，产生视觉疲劳和精神懈怠。把桥梁设计成“S”形，让驾驶环境富于变化，能让司机的、注意力更集中，不容易发生交通事故。

如果把建桥梁的过程比喻为搭积木，那么我们可以说，港珠澳大桥主要是由桥梁、海底隧道、人工岛三个积木块构成的。港珠澳大桥为什么要建海底隧道和人工岛呢？一桥到底不行吗？

全部建桥费用低、难度也低，但是靠近香港方向有一条伶仃洋航道，它是全球最重要的贸易航道之一。为了不影响这条航道，就必须修建一条采用多跨形式，而且桥面高度超过80米，桥塔高度达到200米的超级大桥。然而，附近的香港国际机场不允许超过88米的建筑物矗立在它的飞行航线上。

除此之外，工程师们修建港珠澳大桥时还必须时刻考虑阻水率。伶仃洋是典型的弱洋流海域。每年，水流夹杂着大量的泥沙，从珠江口涌入伶仃洋，大桥的桥墩就像阻挡泥沙的篱笆一样。超过10%的阻水率，泥沙就可能被阻挡沉积，从而阻塞航道，让伶仃洋变成一片冲积平原。

鉴于以上两个原因，所以港珠澳大桥不能一桥到底，需要修建海底隧道。而从桥过渡到隧道，需要修建人工岛，这在桥梁工程专业上叫桥隧转换。

港珠澳大桥的海底沉管隧道是如何做到滴水不渗的呢？

港珠澳大桥的海底沉管隧道创下了多项世界纪录，全长6.7公里，排水量超过75 000吨，最深处在海底48米，是目前世界上最长、最大、最深的海底沉管隧道。这样一条海底隧道，是如何做到在海底滴水不渗的呢？

要做到这一点真的不容易。首先，工厂要把沉管做得不漏水;其次，200多个接头要做到严丝合缝，基础要打牢。这些东西的背后，是世界领先的工程技术和严格的工程管理。

设计隧道时，考虑到可能会有渗水问题，所以工程师们把隧道设计成了“W”形。

工程师们在海底隧道两个很低的地方建了两个泵站，如果有水进入隧道，就会被收集到泵站里，然后通过管道排出去。

白海豚“零伤亡”，环境“零污染”，这是怎么做到的呢？

总长约55公里的港珠澳大桥穿越了伶仃洋，这片水域航运繁忙，台风多发。港珠澳大桥施工水域每天有超过4000艘各类船舶航行，台风、大雾、强对流天气致使每年有效作业时间只有200天左右。

同时，这片水域还生活着国家一级保护动物——中华白海豚。中华白海豚是水生哺乳动物，有“美人鱼”和“水上大熊猫”之称。

早期，研究人员300多次出海跟踪，拍了30万张照片，对当时保护区内的千余头白海豚进行了标识。广东珠江口中华白海豚国家级自然保护区面积为460平方公里，港珠澳大桥穿越了中华白海豚国家级自然保护区核心区约9公里、缓冲区约5.5公里，共涉及保护区海域约29平方公里。为对抗敏感的海洋环境、保护白海豚，港珠澳大桥优化建设方案，将水上施工改为陆域加工、将工地现浇改为工厂制作，尽量减少海上作业时间和作业范围。通过优化隧道人工岛长度、形状、位置，优化海底沉管隧道纵横断面设计，选用大型钢圆筒快速成岛施工工艺，调整桥位主线与海流流向的夹角，减少疏浚物开挖倾倒量，降低工程对海洋水文动力和生物资源的不利影响。

尽量避免在4～8月白海豚繁殖高峰期进行大规模疏浚、开挖等容易产生大量悬浮物的作业。在白海豚的繁殖期，建设者们还对工程做了很多限制。水上的船舶来往活动时，配置了专门的嘹望员，发现异常时，会按照规定驱赶白海豚。

另外，生活产生的污水和垃圾都是专门收集后，拿到规定的地方去处理。港珠澳大桥建造期间，没有接到过一次环保方面的投诉。

珠江口是世界上最繁忙的航道之一，最繁忙的时候，每天有4000多艘船只来往，如果有万吨巨轮撞上港珠澳大桥怎么办？

港珠澳大桥运用创新技术，设计了一种复合桩。设计人员在桩的外面包了很厚的一层钢，钢结构在外面，里面是混凝土，这样的钢筋混凝土结构非常坚固，比其他种类的桩更抗撞。港珠澳大桥的一些主通航孔桥墩都设置了防护设施，一方面是为了保护桥，另一方面是为了保护船和人。

大海是神秘莫测的，这样一座超长跨海大桥，如果碰到了台风等突发事件，该如何保证人们的行车安全呢？风大到一定程度时，港珠澳大桥就会关闭，它有一个防护系统，能及时监测并告知风向和等级。另外，港珠澳大桥还有一些主动的防风措施，比如在风比较特别的位置设置了风障，对那个区域做了特殊的保护，这样车经过时就比较安全。

港珠澳大桥从设计到建设完成，前后历时14年，大桥设计使用寿命120年，可抵御8级地震、16级台风、30万吨撞击，以及珠江口300年一遇的红潮。港珠澳大桥的每一座人工岛、每一公里桥梁与隧道，都凝结着无数中国科学家与工程师的匠心和创新。

港珠澳大桥的建设者们以一种“强国筑梦”的责任感，创造了当年动工、当年成岛、一年安装十节沉管的“中国速度”，浇筑百万方混凝土无一裂缝，建成了世界上规模最大的公路沉管隧道和唯一的深埋沉管隧道。