港珠澳大橋管理局副總工程師方明山
中國(guó)首座涉及“一國(guó)兩制”的三地世界級(jí)跨海大橋；全世界最長(zhǎng)的鋼鐵橋梁；擁有深海水下最長(zhǎng)的海底隧道；人工島建造啟用世界最大的人工震錘；抵御8級(jí)地震和16級(jí)臺(tái)風(fēng)的挑戰(zhàn)；擁有可防30萬噸撞擊力的防撞墩；兩岸人民幾十年來共同的夢(mèng)想……這么多的“標(biāo)簽”，都系于一座大橋——這就是備受注目的港珠澳跨海大橋。港珠澳大橋，一座橫跨香港、珠海、澳門之間的海上長(zhǎng)城，它連起了三座城市，大大地縮減穿越三地時(shí)間，勢(shì)必將成為振興三地經(jīng)濟(jì)的一條主動(dòng)脈。但是，惡劣的自然環(huán)境、復(fù)雜的海床結(jié)構(gòu)、超長(zhǎng)的跨海距離……等等一系列現(xiàn)實(shí)困難，勢(shì)必會(huì)使建橋過程無比艱辛。作為港珠澳大橋副總工程師，方明山先生如何解讀這一個(gè)個(gè)困難，又是如何化解這些困難的呢？帶著這些問題，中國(guó)橋梁網(wǎng)記者采訪到了方明山先生，而他也是北京茅以升科技教育基金會(huì)第23屆頒獎(jiǎng)大會(huì)橋梁青年獎(jiǎng)的獲得者之一。
“小”青年與大橋梁
初見方明山先生，無論如何無法把他與杭州灣大橋、港珠澳大橋……這些破了許多世界紀(jì)錄的大橋建設(shè)者聯(lián)系在一起。走在大街上，你或許還會(huì)想當(dāng)然地以為他是一位讀古詩詞、寫幽遠(yuǎn)詩句的文藝青年，加上瘦小的個(gè)頭，帶著南方腔的普通話，讓這個(gè)男人散發(fā)著些許迷離的氣質(zhì)；可他卻是一位正不斷地挑戰(zhàn)著橋梁建設(shè)極限以及自己各方面能力極限的土木人。港珠澳大橋，就是方明山先生再一次挑戰(zhàn)自己的一個(gè)超級(jí)工程。
港珠澳大橋連接香港大嶼山、澳門半島和廣東省珠海市，于2009年12月15日正式動(dòng)工，全長(zhǎng)約56公里，主體工程長(zhǎng)度約30公里，包含離岸人工島及海底隧道。大橋的設(shè)計(jì)壽命為120年，預(yù)計(jì)于2016年完工。大橋落成后，將會(huì)是世界上最長(zhǎng)的六線行車沉管隧道，及世界上跨海距離最長(zhǎng)的橋隧組合工程。
在加盟港珠澳大橋建設(shè)團(tuán)隊(duì)之前，方明山和建設(shè)團(tuán)隊(duì)用十年的時(shí)間建成了另外一座世界級(jí)的跨海大橋——全長(zhǎng)36公里的杭州灣跨海大橋，超過了當(dāng)時(shí)世界第三長(zhǎng)的美國(guó)切薩皮克海灣橋等世界名橋。杭州灣大橋收尾工作結(jié)束后，方明山主動(dòng)申請(qǐng)加入港珠澳大橋建設(shè)團(tuán)隊(duì)。對(duì)于希望在專業(yè)上能夠有新的提高、新的突破的方明山來說，港珠澳大橋是另一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。而從另一方面講，正是有了杭州灣跨海大橋的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，方明山也是港珠澳大橋的副總工程師的理想人選。
“建橋，就是一個(gè)不斷創(chuàng)新的過程”
在港珠澳大橋這許多個(gè)世界第一的背后，其實(shí)是一個(gè)個(gè)人類之前沒有遇到過的難題，而建橋，就是一個(gè)不斷創(chuàng)新的過程。方明山說：“港珠澳大橋設(shè)計(jì)和施工不僅在鋼結(jié)構(gòu)的加工制造上有了新的突破，在構(gòu)件整體預(yù)制化及裝配化、橋梁減隔震技術(shù)以及國(guó)產(chǎn)新材料的應(yīng)用等方面也有了新的提升。”
港珠澳大橋主體橋梁工程的建設(shè)創(chuàng)新，首先表現(xiàn)在橋梁鋼結(jié)構(gòu)的加工制造上的新突破。港珠澳大橋鋼結(jié)構(gòu)制造按工序分解為板單元制造、梁段拼裝、現(xiàn)場(chǎng)連接三階段。構(gòu)成鋼箱梁的各種板單元，分別在中鐵山橋、武船重工、上海振華、中鐵寶橋的位于山海關(guān)、武漢、南通、揚(yáng)州的基地制造，而梁段拼裝及鋼箱梁總拼基地位于中山；鋼結(jié)構(gòu)加工制造技術(shù)的突破體現(xiàn)在：實(shí)現(xiàn)了板單元加工的工廠化自動(dòng)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了“車間化”鋼結(jié)構(gòu)總拼作業(yè)、采用了無馬裝配總拼裝工藝、首次將數(shù)字化焊接機(jī)器人應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)總拼制造、采用了群控焊接數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等新技術(shù)和新工藝，并配備與產(chǎn)能配套的現(xiàn)代化打砂涂裝車間。
雖然數(shù)字化焊接機(jī)器人技術(shù)在汽車和輪船制造領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)很成熟，但是在國(guó)內(nèi)橋梁行業(yè)還是首次。方明山說：“在港珠澳大橋施工中，這種技術(shù)的應(yīng)用不只是局限于一個(gè)單位，而是諸多國(guó)內(nèi)頂級(jí)橋梁鋼結(jié)構(gòu)制造廠家的全面應(yīng)用。這對(duì)于我們國(guó)家鋼結(jié)構(gòu)加工制造技術(shù)而言是一個(gè)很大的提升。”
另一方面，港珠澳大橋鋼箱梁/組合梁的拼裝采用“長(zhǎng)線法”，在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了大型鋼箱梁拼裝的“車間化”作業(yè)，大幅度提高了生產(chǎn)效率，并保障了拼裝質(zhì)量和精度。
其次，方明山介紹說，港珠澳大橋構(gòu)件整體預(yù)制化和裝配化也有了新提高。港珠澳大橋混凝土結(jié)構(gòu)的裝配化，是把墩身和承臺(tái)整體化預(yù)制，預(yù)制之后像搭積木一樣把它組裝起來。港珠澳大橋在整體裝配化方面又邁進(jìn)了一步。方明山說：“之前杭州灣大橋也使用預(yù)制化，但嚴(yán)格來講只能說是半預(yù)制化，其中有一部分是在海上現(xiàn)澆，做好后再在海上組裝。預(yù)制構(gòu)件的最大噸位，杭州灣大橋大概在2000噸級(jí)，港珠澳大橋則是4000噸級(jí)，在噸位上有了一個(gè)提升。”預(yù)制構(gòu)件的噸位在大型化上又邁進(jìn)了一步，裝配化上也更進(jìn)了一步。
港珠澳大橋另一大技術(shù)亮點(diǎn)就是橋梁減隔震技術(shù)的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)凡重大建設(shè)項(xiàng)目，都會(huì)把抗震作為設(shè)計(jì)過程中需要考慮和應(yīng)對(duì)的重要問題。汶川地震之后，地震對(duì)建筑的影響在土木工程界尤為被關(guān)切。方明山說：“港珠澳大橋采用較高的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，抗震設(shè)防烈度達(dá)8度。這與杭州灣大橋相比，又是一個(gè)進(jìn)步。港珠澳大橋的抗震設(shè)計(jì)依托于廣州大學(xué)，做了大量科研工作，試驗(yàn)研究大約持續(xù)了2年左右的時(shí)間，最終研究成果用于指導(dǎo)施工圖設(shè)計(jì)”。
從技術(shù)上講，應(yīng)對(duì)地震基本分為抗震、減震和隔震三種策略。港珠澳大橋使用可以將地震能量消減的隔震支座，也就是在建筑物基礎(chǔ)和地基之間安裝可動(dòng)式隔震裝置，當(dāng)像地震等外來力來襲時(shí)，該裝置就像打太極一樣，將震動(dòng)能量轉(zhuǎn)換、消耗，從而“避免”建筑物受到震動(dòng)的影響，大大降低建筑物承受的破壞力，而這種支座還同時(shí)具有延長(zhǎng)橋梁結(jié)構(gòu)周期的作用。同時(shí)，該大橋鋼箱梁也在全國(guó)范圍內(nèi)第一次大規(guī)模運(yùn)用了橋梁減振系統(tǒng)：采用了在鋼箱梁內(nèi)安裝調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，用于減小橋梁由于大風(fēng)引起的“渦振”現(xiàn)象。
據(jù)方明山介紹，作為設(shè)計(jì)壽命達(dá)120年之久的港珠澳大橋，在耐久性、管理、安全、環(huán)保等方面都有不同程度的提升和創(chuàng)新，相關(guān)技術(shù)應(yīng)用也都走在國(guó)內(nèi)橋梁工程的前列。
努力著，只為實(shí)現(xiàn)許多人的共同夢(mèng)想
2009年，在中國(guó)跨海大橋歷史上最具想象力的方案被批準(zhǔn)實(shí)施，在這片廣闊的海域上將要建成一座6.7公里長(zhǎng)的海底隧道，和一條22.9公里長(zhǎng)的跨海大橋。這是目前中國(guó)修建的最大最長(zhǎng)也是最復(fù)雜的一座跨海大橋。這座大橋建成后，珠海、澳門、香港將形成“三小時(shí)生活圈”，從珠海、澳門到香港的陸路交通時(shí)間將由4小時(shí)縮短到30分鐘。
2010年國(guó)慶，杭州灣大橋收尾工作剛剛結(jié)束，正值港珠澳大橋工程準(zhǔn)備啟動(dòng)之時(shí)，方明山來到港珠澳大橋項(xiàng)目部。當(dāng)時(shí)，他主要負(fù)責(zé)港珠澳大橋主體橋梁工程的施工圖設(shè)計(jì)工作。港珠澳大橋工程包括三項(xiàng)內(nèi)容：一是海中橋隧工程；二是香港、珠海和澳門三地口岸；三是香港、珠海、澳門三地連接線。方明山說，“由于港珠澳大橋所處位置特殊、建設(shè)條件復(fù)雜，不管是隧道還是橋梁的建設(shè)難度都非常大。與國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際上其他項(xiàng)目相比，都遇到了前所未有的挑戰(zhàn)，尤其是復(fù)雜的地質(zhì)條件對(duì)基礎(chǔ)施工影響較大。”一方面，港珠澳大橋是世界最長(zhǎng)跨海大橋，鋼結(jié)構(gòu)制造難度堪稱中國(guó)第一。大橋首次在橋梁上部結(jié)構(gòu)大規(guī)模采用鋼結(jié)構(gòu)，用鋼量達(dá)42.5萬噸。另一方面，中國(guó)內(nèi)地的大橋一般使用壽命都是五六十年，杭州灣大橋主體工程提高到100年，而根據(jù)香港的標(biāo)準(zhǔn)，港珠澳大橋的設(shè)計(jì)使用壽命是120年，也就是說，在120年之內(nèi)能夠完全滿足使用功能，可以放心使用，沒有計(jì)劃之外的大修。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，一方面要考慮質(zhì)量與安全問題，另一方面也要考慮工期問題。方明山說：“大橋施工從2013年初開始全面啟動(dòng)，2014年轉(zhuǎn)入關(guān)鍵施工階段，今年是港珠澳大橋的關(guān)鍵之年”。大橋原定于2016年年底建成、2017年香港回歸20周年之前通車，今年如果不能完成既定的施工計(jì)劃，大橋的進(jìn)度計(jì)劃就要落空。” 目前，工程仍在繼續(xù)緊鑼密鼓地建設(shè)當(dāng)中。
從2009年到2016年，古人十年磨一劍，今人七年造一橋。雖然技術(shù)已經(jīng)不知進(jìn)步了多少倍，但面對(duì)重重困難，方明山明白，他只有不斷創(chuàng)新，勇接挑戰(zhàn)，才能早日達(dá)成三地人千百年來的共同夢(mèng)想。然而，工程遠(yuǎn)未結(jié)束，在中國(guó)南部這片廣闊的海域上，還將不斷迎來各種工程極限的挑戰(zhàn)，我們共同期待著3年后這座世界級(jí)跨海大橋在香港回歸20周年之時(shí)的順利通車，那時(shí)的方明山應(yīng)該會(huì)有更多的話、更多的感受跟我們講……
（中國(guó)橋梁網(wǎng)記者 莊杰 解勝男）
