發(fa)布時間：2015-11-13
港(gang)珠(zhu)澳跨海大(da)橋(qiao)正在(zai)建(jian)(jian)設之中，它被認為(wei)是中國最(zui)重要的基礎設施工程(cheng)項目，無論是技術還是政治意義都很重大(da)。這座大(da)橋(qiao)將是連接內地和香(xiang)港(gang)、澳門之間的第一座跨海大(da)橋(qiao)，始建(jian)(jian)于2009年12月，力(li)爭在(zai)2016年完成。
港(gang)珠澳大(da)橋開(kai)通(tong)(tong)后，機動車將從香(xiang)(xiang)港(gang)西南部(bu)的香(xiang)(xiang)港(gang)口(kou)(kou)岸(an)人(ren)(ren)工(gong)(gong)島開(kai)始，通(tong)(tong)過(guo)12公里的連接(jie)線，穿越粵港(gang)分界線后，經東人(ren)(ren)工(gong)(gong)島的過(guo)渡(du)，進入一段目前世界最長、雙向六車道的海(hai)底沉管(guan)隧(sui)道，水下穿行近6.7公里，隨后經西人(ren)(ren)工(gong)(gong)島進入23公里長的大(da)橋，到達(da)珠澳口(kou)(kou)岸(an)人(ren)(ren)工(gong)(gong)島，然(ran)后分流(liu)到澳門或珠海(hai)。
大橋工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)全部投資約為(wei)(wei)1100億元人民(min)幣，是目前世界跨(kua)海(hai)大橋投資最大的(de)(de)工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)。在(zai)2014年ENR（Engineering News Reports）全球承(cheng)包商(shang)250強名單中(zhong)，位列(lie)第四的(de)(de)中(zhong)國交(jiao)通建設股(gu)份有限公司為(wei)(wei)該項工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)主要承(cheng)包商(shang)。 中(zhong)國工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)建設者們正(zheng)在(zai)這片(pian)海(hai)域(yu)創建一(yi)項橫跨(kua)珠(zhu)江三角洲的(de)(de)世紀工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)——港珠(zhu)澳大橋，它(ta)美麗的(de)(de)弧線將成(cheng)為(wei)(wei)最受矚目和最上鏡的(de)(de)亮麗地標。
資料缺乏，工程領域相對陌生
港珠澳大(da)橋工(gong)程(cheng)中最具(ju)挑戰性的(de)是(shi)沉(chen)(chen)(chen)管(guan)隧(sui)道(dao)工(gong)程(cheng)。沉(chen)(chen)(chen)管(guan)隧(sui)道(dao)建設(she)已有近100年的(de)歷史，但是(shi)在本世紀(ji)之(zhi)前(qian)，沉(chen)(chen)(chen)管(guan)隧(sui)道(dao)大(da)多用于下(xia)水道(dao)、管(guan)線線路的(de)鋪設(she)，或者是(shi)跨(kua)江跨(kua)河(he)的(de)短距離施(shi)工(gong)。直到本世紀(ji)初，沉(chen)(chen)(chen)管(guan)隧(sui)道(dao)掀開(kai)了跨(kua)海(hai)隧(sui)道(dao)建設(she)的(de)新篇章。根據國際隧(sui)道(dao)協會1993年的(de)報告，沉(chen)(chen)(chen)管(guan)隧(sui)道(dao)被定(ding)義為(wei)：是(shi)由若干(gan)預制沉(chen)(chen)(chen)管(guan)在水下(xia)對接(jie)沉(chen)(chen)(chen)放安裝(zhuang)，并(bing)使這些沉(chen)(chen)(chen)管(guan)的(de)組(zu)合體成(cheng)為(wei)連接(jie)兩端陸上(shang)交通(tong)的(de)隧(sui)道(dao)。
世(shi)界(jie)第一座跨(kua)海沉(chen)管(guan)隧(sui)(sui)道建于1958年(nian)的(de)(de)古巴哈瓦那沉(chen)管(guan)隧(sui)(sui)道；之(zhi)后有連接歐亞兩大洲的(de)(de)博斯(si)普魯(lu)斯(si)（Bosporus）海峽隧(sui)(sui)道，隧(sui)(sui)道底(di)部最大水深(shen)約60米，是(shi)目前世(shi)界(jie)上最深(shen)的(de)(de)海底(di)沉(chen)管(guan)隧(sui)(sui)道，其(qi)后是(shi)于2010年(nian)竣工(gong)的(de)(de)韓國釜山-巨濟(ji)海底(di)隧(sui)(sui)道。
中國(guo)工(gong)程師們建設了世(shi)界上最(zui)多的(de)大(da)橋(qiao)(qiao)(qiao)。根據維基百科(ke)統計(ji)，全(quan)球長度超過(guo)3000米的(de)大(da)橋(qiao)(qiao)(qiao)共(gong)有938座(zuo)，其中689個建在(zai)中國(guo)，占(zhan)總數的(de)73%；不僅如(ru)此(ci)，世(shi)界十(shi)個最(zui)長跨海(hai)(hai)大(da)橋(qiao)(qiao)(qiao)中的(de)六座(zuo)在(zai)中國(guo)，包括(kuo)全(quan)長41.58公里(li)的(de)青島海(hai)(hai)灣(wan)大(da)橋(qiao)(qiao)(qiao)以及全(quan)長35.673公里(li)的(de)杭(hang)州(zhou)灣(wan)大(da)橋(qiao)(qiao)(qiao)等。
中國工(gong)程師(shi)們雖然(ran)有建(jian)設跨江(jiang)隧道(dao)(dao)的(de)(de)歷史，但直到(dao)(dao)2010年之(zhi)前(qian)，他(ta)們對海(hai)(hai)底(di)沉管隧道(dao)(dao)非常陌(mo)生(sheng)，他(ta)們甚至只是在電視或者專業期刊上見到(dao)(dao)過海(hai)(hai)底(di)沉管隧道(dao)(dao)建(jian)造(zao)的(de)(de)視頻與照片。中交(jiao)港珠澳大橋(qiao)島隧工(gong)程項目副總經(jing)理尹海(hai)(hai)卿說(shuo)，“國外的(de)(de)施工(gong)乃至詳細的(de)(de)資料根(gen)本(ben)拿不到(dao)(dao)，我們僅在一本(ben)叫(jiao)《隧道(dao)(dao)》（Journal of the tunnel）的(de)(de)期刊上看到(dao)(dao)過一篇介紹沉管制作的(de)(de)文章和照片，這就(jiu)是我們認識(shi)海(hai)(hai)底(di)隧道(dao)(dao)沉管的(de)(de)最初信息”。顯(xian)然(ran)，中國工(gong)程師(shi)們雖建(jian)造(zao)了世界最多的(de)(de)橋(qiao)梁(liang)或者跨海(hai)(hai)大橋(qiao)，但是他(ta)們沒(mei)有在開放(fang)海(hai)(hai)域(yu)建(jian)造(zao)深埋式沉管隧道(dao)(dao)的(de)(de)經(jing)驗。
穆勒(le)（Casper Paludan-Müller）是丹麥(mai)(mai)科威(wei)公司(si)（COWI）資(zi)深項(xiang)目經理(li)，他參與(yu)過丹麥(mai)(mai)與(yu)瑞典(dian)之間的(de)(de)厄勒(le)海峽（Oresund Strait）沉(chen)管隧道和韓國(guo)釜(fu)山—巨(ju)濟的(de)(de)沉(chen)管隧道工程，該公司(si)是港珠(zhu)(zhu)澳大橋(qiao)島隧項(xiang)目綜(zong)合(he)橋(qiao)隧連線的(de)(de)初步設計合(he)作伙伴之一。談到(dao)港珠(zhu)(zhu)澳隧道工程非(fei)凡特征時穆勒(le)說：“在(zai)珠(zhu)(zhu)江三角洲建造長達5.6公里、開挖基槽深達30多(duo)米的(de)(de)世界最(zui)長基槽最(zui)深的(de)(de)隧道，是前所未(wei)有的(de)(de)，工程難度直(zhi)逼(bi)技術極限(xian)，這是一項(xiang)破世界紀錄(lu)的(de)(de)工程。”
何謂世界級難題？
“工程難(nan)度直(zhi)逼技術極限”何(he)以見得？首先，港(gang)珠澳(ao)海(hai)底(di)(di)隧道有33個長180米、寬(kuan)38米的(de)(de)巨型沉(chen)管(guan)，它們(men)要被一節節地(di)準確沉(chen)入海(hai)底(di)(di)近50米深已經挖好的(de)(de)基槽(cao)中(zhong)。每一節沉(chen)管(guan)有8萬噸(dun)。8萬噸(dun)意味著什(shen)么？世(shi)界最大的(de)(de)美國“尼米茲”核動力航母(mu)滿載排(pai)水量(liang)為9.1萬噸(dun)，中(zhong)國“遼寧”號航母(mu)滿載重(zhong)量(liang)6.75萬噸(dun)，就(jiu)是說(shuo)，港(gang)珠澳(ao)大橋的(de)(de)海(hai)底(di)(di)隧道相當于放入33個航母(mu)重(zhong)量(liang)的(de)(de)沉(chen)管(guan)。
穆勒告(gao)知(zhi)：5.6公(gong)(gong)里的港珠澳海(hai)底隧道長(chang)(chang)度(du)超過丹麥和瑞典之間的厄(e)勒海(hai)峽沉管隧道段長(chang)(chang)度(du)的60%，這條海(hai)底隧道只有3.51公(gong)(gong)里，是迄(qi)今海(hai)底隧道長(chang)(chang)度(du)的紀錄保持者；而韓國(guo)釜山—巨(ju)濟隧道的長(chang)(chang)度(du)只有3.24公(gong)(gong)里。
花田幸(xing)生(sheng)（Hanada Yukio）是(shi)世界頂級隧(sui)(sui)道施(shi)(shi)工專家，他有35年隧(sui)(sui)道工程經(jing)驗，參與過(guo)厄勒海峽(xia)、博斯(si)普魯斯(si)以及釜(fu)山海底隧(sui)(sui)道的(de)施(shi)(shi)工。他目前身份是(shi)港珠澳大(da)橋島隧(sui)(sui)工程的(de)技術(shu)顧(gu)問(wen)。
當談到港珠澳海(hai)底(di)隧(sui)道(dao)與上述隧(sui)道(dao)的不同及困難所在時，花(hua)田說：“首(shou)先，隧(sui)道(dao)距離非常長，說明沉(chen)管(guan)數量多(duo)，如果時間允許安裝沒有(you)問題，但是(shi)(shi)工程必須(xu)要在短(duan)期內完成。第二，這是(shi)(shi)中國建(jian)設的第一(yi)個(ge)沉(chen)管(guan)隧(sui)道(dao)，施工海(hai)域是(shi)(shi)世界上最繁忙的航道(dao)，每天有(you)4000多(duo)艘通(tong)航船舶(bo)，所以設計管(guan)頂距離海(hai)面達(da)29米(mi)(mi)，施工水深將近50米(mi)(mi)，而韓國釜山(shan)隧(sui)道(dao)也(ye)只有(you)48米(mi)(mi)，水這么深，是(shi)(shi)非常困難的。”
港(gang)珠澳(ao)大(da)橋是(shi)由(you)粵、港(gang)、澳(ao)三地政(zheng)(zheng)府共同建設，工(gong)(gong)(gong)程受到香港(gang)、澳(ao)門以及(ji)廣東省(sheng)政(zheng)(zheng)府的(de)(de)(de)(de)(de)三方監管，而三方提出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)施工(gong)(gong)(gong)質量(liang)標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)不(bu)(bu)同。中(zhong)(zhong)交港(gang)珠澳(ao)大(da)橋島隧工(gong)(gong)(gong)程項目副總經(jing)理羅冬介(jie)紹，香港(gang)遵循的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)英(ying)國標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)，澳(ao)門使用的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)歐洲標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)，我(wo)(wo)們(men)執行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)中(zhong)(zhong)國標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)，所以在大(da)橋設計時我(wo)(wo)們(men)遵循了“就(jiu)高不(bu)(bu)就(jiu)低”的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)高標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)。“英(ying)標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)建筑(zhu)物使用壽(shou)命是(shi)120年(nian)以上，中(zhong)(zhong)國標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)是(shi)100年(nian)，所以我(wo)(wo)們(men)按照120年(nian)要求(qiu)組(zu)織(zhi)設計施工(gong)(gong)(gong)；高性(xing)能混凝(ning)土預制(zhi)控(kong)裂的(de)(de)(de)(de)(de)規范(fan)，歐洲標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)是(shi)最(zui)高的(de)(de)(de)(de)(de)，我(wo)(wo)們(men)選擇了歐洲標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)。而大(da)型海底隧道(dao)，車道(dao)適型標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)中(zhong)(zhong)國規范(fan)最(zui)高，我(wo)(wo)們(men)選擇了中(zhong)(zhong)國標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)，采(cai)用雙(shuang)向六車道(dao)。”
當港(gang)珠澳大(da)橋從一(yi)(yi)開始(shi)被稱(cheng)為(wei)一(yi)(yi)項(xiang)破紀錄的(de)(de)“世(shi)紀工程”的(de)(de)那(nei)天(tian)，就意味著實現工程鏈條的(de)(de)每個環(huan)節都將迎來挑戰，突破技(ji)術極限的(de)(de)未知(zhi)在鏈條的(de)(de)每一(yi)(yi)環(huan)靜(jing)靜(jing)地等待著與工程師們的(de)(de)會面。
對氣象和水文條件要求嚴苛
長距(ju)離海底(di)隧道位于(yu)大橋(qiao)建設難(nan)度譜系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)(zui)上(shang)端，工程師(shi)們必須要對(dui)(dui)工程中不斷(duan)出現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一個(ge)又一個(ge)問題(ti)做出響(xiang)應，他們幾乎(hu)在(zai)用全(quan)部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時間(jian)在(zai)尋找不同問題(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)解決方案，并為這些奔忙：穿梭在(zai)專業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)所或者實驗室中，深化對(dui)(dui)操作(zuo)對(dui)(dui)象(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)理(li)解；調(diao)查失敗的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原因(yin)、尋找更為完(wan)善的(de)(de)(de)(de)(de)(de)對(dui)(dui)策(ce)；通宵達旦地反(fan)復思考與探(tan)討，對(dui)(dui)關鍵的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題(ti)進行(xing)反(fan)復審(shen)慎的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)，聚(ju)集(ji)所能(neng)(neng)見到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法(fa)、苦思冥想可能(neng)(neng)存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)訣竅和(he)整合(he)全(quan)球最(zui)(zui)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)施工設備，可行(xing)性研究(jiu)、制(zhi)訂實驗計劃(hua)、檢測結果、專家認證(zheng)、投入(ru)施工。這就是(shi)工程師(shi)們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基本(ben)工作(zuo)內容。當解決問題(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)知識邊界超(chao)越(yue)了土木(mu)工程范疇時，他們必須尋求(qiu)多學(xue)科的(de)(de)(de)(de)(de)(de)專家以及調(diao)動多種(zhong)科學(xue)手段共同尋求(qiu)答案。
2014年8月18日傍(bang)晚，記者站(zhan)在被前(qian)后八艘(sou)大馬力拖輪簇擁著的沉(chen)管上，這是(shi)港(gang)珠澳大橋33節沉(chen)管中的第十二節（E12），這個180米的標準沉(chen)管靜(jing)靜(jing)地浮(fu)在水面(mian)。在沉(chen)管的背(bei)后就是(shi)沉(chen)管預制廠所在的牛(niu)頭(tou)島(dao)，沉(chen)管與伶仃洋(yang)海面(mian)只有塢(wu)門相(xiang)隔(ge)。此前(qian)，在“津安(an)2號”、“津安(an)3號”沉(chen)管安(an)裝船(chuan)組的提(ti)帶(dai)下，E12從深塢(wu)移(yi)出。依(yi)靠拖輪和錨(mao)纜把管節拖運到指(zhi)定海域，向下沉(chen)放并實現與早(zao)前(qian)安(an)裝好的E11對接。
沉管(guan)浮(fu)運(yun)和沉放(fang)是(shi)港珠澳大(da)(da)橋建設(she)的核心環節，而浮(fu)運(yun)最大(da)(da)的限制因素(su)是(shi)氣象(xiang)和海(hai)流(liu)：它對所在(zai)海(hai)域氣象(xiang)、海(hai)浪、海(hai)潮(chao)有苛刻的要求。據國(guo)家海(hai)洋環境預報中心總工程師王(wang)彰貴介紹，8萬噸沉管(guan)本(ben)身產生巨大(da)(da)的阻力，而10公分/每秒米的流(liu)水將對沉管(guan)產生很大(da)(da)的反作用力，浮(fu)運(yun)拖(tuo)航掌控困難。必(bi)須在(zai)合適(shi)的天氣、海(hai)洋潮(chao)汐與海(hai)浪、海(hai)流(liu)的條件下才能(neng)施工，也就是(shi)要找到滿(man)足兩個因素(su)疊(die)加形成的作業(ye)保(bao)障窗(chuang)(chuang)口期。而一個月僅(jin)有兩個短暫的“窗(chuang)(chuang)口期”。
國家(jia)海(hai)洋(yang)環境預報中心接(jie)受了中交港(gang)珠澳大橋島(dao)隧項目部的請求，承擔對接(jie)窗(chuang)口保(bao)障(zhang)系(xi)統(tong)的研(yan)制任務，他(ta)們(men)要研(yan)發(fa)的這(zhe)套系(xi)統(tong)發(fa)揮的作用與丹麥水利研(yan)究院（DHI）的系(xi)統(tong)毫(hao)無二致(zhi)。在(zai)王(wang)彰貴看(kan)來，價格不是(shi)關鍵問(wen)題，他(ta)懷疑的是(shi)DHI做(zuo)港(gang)珠澳沉管對接(jie)窗(chuang)口保(bao)障(zhang)的能(neng)力。“首先，數值預報包括海(hai)流(liu)、天氣和海(hai)浪三個(ge)系(xi)統(tong)，即便做(zuo)了數值預報，實際(ji)上距離(li)工程需要的精度還有一(yi)段(duan)距離(li)。另外，做(zuo)工程保(bao)障(zhang)一(yi)定要熟悉氣象、水文(wen)條(tiao)件，而DHI缺少施工海(hai)域歷史資(zi)料，即便出高價也(ye)不會賣給他(ta)們(men)”，他(ta)說(shuo)。
國(guo)家海(hai)洋環境預(yu)報中(zhong)心承擔過“雪龍(long)號(hao)(hao)”被困南極和“蛟(jiao)(jiao)龍(long)號(hao)(hao)”下(xia)潛的(de)保障(zhang)工作。王彰貴說：為“雪龍(long)號(hao)(hao)”和“蛟(jiao)(jiao)龍(long)號(hao)(hao)”做保障(zhang)比港珠澳大橋項目要容易得(de)多，蛟(jiao)(jiao)龍(long)號(hao)(hao)從3000-7000米的(de)三次下(xia)潛都在一天內完成，只(zhi)要考慮表面的(de)氣壓條件就行(xing)了。承擔這么大工程(cheng)的(de)對接窗口保障(zhang)我們也是(shi)第一次。
王(wang)彰貴介(jie)紹說，從(cong)“七五”計劃到“十二五”規劃，國(guo)家對海(hai)(hai)(hai)洋預(yu)報(bao)(bao)支持力度很大(da)，每年有3000萬(wan)科技項目(mu)支撐。另(ling)外，每年還有4000萬(wan)元的重(zhong)大(da)行(xing)業專項項目(mu)，目(mu)前氣(qi)象與海(hai)(hai)(hai)洋預(yu)報(bao)(bao)使用的計算(suan)機是千萬(wan)億次級的，中國(guo)精細化(hua)氣(qi)象與海(hai)(hai)(hai)洋環(huan)境預(yu)報(bao)(bao)已經達到世(shi)界領先水平。
關乎死亡區域的誤差
1998年(nian)(nian)，日(ri)(ri)本投資博(bo)斯(si)普(pu)魯斯(si)跨(kua)海(hai)(hai)隧(sui)道(dao)工程，日(ri)(ri)本大成建設株(zhu)式會社（Taisei）控制了設計(ji)施工團(tuan)隊的(de)(de)75%，他們花費(fei)了兩年(nian)(nian)時間(jian)搭建了對黑海(hai)(hai)、土耳(er)其和博(bo)斯(si)普(pu)魯斯(si)氣候系統的(de)(de)模型，并將此與(yu)隧(sui)道(dao)水(shui)流(liu)運動結合進行(xing)計(ji)算，實現對每個沉管(guan)安(an)裝點(dian)水(shui)流(liu)活動的(de)(de)預測，準(zhun)確率超(chao)過90%。而中國海(hai)(hai)洋環境預報中心為港珠澳大橋島(dao)隧(sui)項目對接(jie)窗口保障系統的(de)(de)預報精準(zhun)度目標是100%。
“對一般預(yu)報(bao)而(er)言，準確(que)率(lv)達到70-80%就比較好了，有20-30%的(de)(de)誤差屬正常。但(dan)對港(gang)珠澳大橋島隧工程的(de)(de)保(bao)障(zhang)，這個誤差值(zhi)將(jiang)是(shi)工程的(de)(de)死亡(wang)區域。我(wo)們的(de)(de)預(yu)報(bao)精(jing)確(que)率(lv)必(bi)須(xu)要做到百分之百”，王彰貴說。而(er)對林鳴(ming)來講(jiang)，浪(lang)高增加0.1米或者水流流速每秒(miao)增加0.1-0.3公分都是(shi)關乎成(cheng)敗的(de)(de)臨界點。
記者問林鳴：擔任現場總(zong)指揮(hui)感覺如何？他回答(da)：像走鋼絲。“高空走鋼絲每(mei)一(yi)(yi)步(bu)都(dou)必(bi)須(xu)如第一(yi)(yi)步(bu)一(yi)(yi)樣謹(jin)慎，任何一(yi)(yi)步(bu)的失誤都(dou)會前功盡棄，導致毀(hui)滅(mie)性后果。而一(yi)(yi)旦走上去中途就沒有退路。安裝沉管也是如此，每(mei)一(yi)(yi)節沉管都(dou)不能出(chu)錯，每(mei)時每(mei)刻都(dou)是如履薄冰、如臨深淵。”
2013年5月6日(ri)，港(gang)珠澳大橋島隧工程計劃沉(chen)放海(hai)底隧道(dao)第(di)一個沉(chen)管(guan)(guan)。林(lin)鳴拿到海(hai)浪(lang)預報數據(ju)：浪(lang)高0.9米，超過施工限值。他們在沉(chen)管(guan)(guan)出(chu)塢浮運安裝(zhuang)的(de)決策上(shang)遲疑：造價昂貴(gui)的(de)8萬噸沉(chen)管(guan)(guan)一旦出(chu)塢意味著(zhu)沒有退路。而錯過窗(chuang)口期，遇到大風浪(lang)產生的(de)扭力轉向(xiang)，會使混凝土(tu)沉(chen)管(guan)(guan)構件受到破壞(huai)，將導致整根沉(chen)管(guan)(guan)的(de)報廢(fei)。
這是一(yi)次(ci)在信息對(dui)沖(chong)條件下(xia)的(de)(de)艱難決策：一(yi)個月兩次(ci)的(de)(de)窗口期為工(gong)程按(an)時完工(gong)的(de)(de)硬約(yue)束；借鑒國外海(hai)(hai)底隧(sui)道沉(chen)管(guan)(guan)沉(chen)放水(shui)流及浪高的(de)(de)指標為參考值；考慮海(hai)(hai)浪預報有0.2米誤差允許值的(de)(de)范圍，林鳴果斷下(xia)決心，按(an)照原計劃(hua)沉(chen)放。工(gong)程決策小組中的(de)(de)五個人，在《沉(chen)管(guan)(guan)出塢浮運(yun)安(an)裝確認書》上(shang)簽下(xia)了自己的(de)(de)名字。第一(yi)節沉(chen)管(guan)(guan)的(de)(de)沉(chen)放順利完成。
之(zhi)后，國家(jia)海洋環境(jing)預(yu)報中心為超越0.2米的(de)預(yu)報誤(wu)差值進(jin)行了技術攻關，專門成立了保障團隊，請回(hui)已經退休(xiu)的(de)權威專家(jia)，收集風云(yun)衛星基礎數(shu)(shu)據和現(xian)場(chang)觀測數(shu)(shu)據，使用60萬億次計算機運算；每次預(yu)報前進(jin)行會商，校驗測量值與真實值之(zhi)間的(de)差異，最(zui)終解決了0.2米臨界值誤(wu)差的(de)問題，創造了零誤(wu)差預(yu)報的(de)奇跡。
“直逼技術極限”的挑戰
在東、西人(ren)工島之間的6.7公里，除人(ren)工島上建設的對接部(bu)分，隧道沉(chen)管(guan)長度達到5664米，從E9-E27作業水(shui)深(shen)(shen)(shen)為(wei)45-50米，基槽深(shen)(shen)(shen)度約為(wei)35-40米。2014年(nian)3月24日E10沉(chen)放，它將與早前(qian)的E9連接，在E9及之前(qian)的沉(chen)管(guan)屬于淺埋安裝(zhuang)。E10沉(chen)管(guan)水(shui)深(shen)(shen)(shen)43.5米，世界范圍(wei)內尚無深(shen)(shen)(shen)水(shui)深(shen)(shen)(shen)槽沉(chen)管(guan)施(shi)工經驗參考。
當(dang)項(xiang)目進入未知領域(yu)，“直逼(bi)技(ji)術極限”的(de)(de)挑戰(zhan)終于來(lai)了。沉管(guan)(guan)工程核心問題(ti)是密(mi)封不(bu)透水(shui)。在(zai)沉管(guan)(guan)接(jie)頭處(chu)有雙重防(fang)水(shui)裝置Omega密(mi)封和Gina止水(shui)帶(dai)(dai)，這(zhe)是370毫米(mi)高的(de)(de)橡(xiang)膠襯(chen)墊(dian)，與前一(yi)節沉管(guan)(guan)對(dui)接(jie)時(shi)，襯(chen)墊(dian)會(hui)被擠壓至190毫米(mi)。一(yi)個標準的(de)(de)沉管(guan)(guan)寬38米(mi)，對(dui)接(jie)精(jing)度的(de)(de)準確(que)與否，直接(jie)關系到沉管(guan)(guan)水(shui)密(mi)的(de)(de)質量(liang)。當(dang)一(yi)個相當(dang)于航(hang)母重量(liang)的(de)(de)混凝土沉管(guan)(guan)沉放到50米(mi)深的(de)(de)海底基槽中后，如(ru)何與前一(yi)個沉管(guan)(guan)的(de)(de)止水(shui)帶(dai)(dai)精(jing)確(que)對(dui)接(jie)，挑戰(zhan)不(bu)言(yan)而喻。
有(you)多(duo)少人看見過項目總經(jing)理是(shi)(shi)如何解決一個(ge)個(ge)具體(ti)(ti)問(wen)題的(de)(de)？自然科學(xue)對(dui)(dui)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)有(you)多(duo)項描述(shu)，包括氣體(ti)(ti)與液體(ti)(ti)對(dui)(dui)固體(ti)(ti)的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)用“公斤(jin)”或(huo)“兆帕”反(fan)映恒定壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)大(da)小，而外部事物對(dui)(dui)人的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)迄今為(wei)止沒有(you)計量單位意義(yi)上的(de)(de)表達。擔任(ren)超巨型工程的(de)(de)最高決策(ce)者(zhe)，他(ta)的(de)(de)神(shen)經(jing)元或(huo)者(zhe)神(shen)經(jing)細胞所受(shou)到的(de)(de)外界作(zuo)用力(li)(li)(li)是(shi)(shi)多(duo)少，尚沒有(you)科學(xue)的(de)(de)描述(shu)。因為(wei)他(ta)們的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)對(dui)(dui)外行來(lai)說是(shi)(shi)完全不可(ke)見的(de)(de)。但是(shi)(shi)當你(ni)深(shen)入觀察(cha)時，這(zhe)種壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)轉化為(wei)創造的(de)(de)過程，偶爾還是(shi)(shi)可(ke)見的(de)(de)。
E10沉(chen)放后工(gong)程(cheng)師(shi)們發現：海底溝(gou)槽內洋流的(de)(de)(de)變異(yi)帶來巨(ju)(ju)大(da)的(de)(de)(de)沖(chong)力，這意(yi)味(wei)著沉(chen)管的(de)(de)(de)安裝操控(kong)更難掌(zhang)控(kong)。林鳴和他的(de)(de)(de)團隊要找到(dao)巨(ju)(ju)大(da)沖(chong)力來自哪里(li)。
劉曉東說：“E10之(zhi)前沒有(you)遇到過這種現象，我(wo)們(men)一直在尋找原因。按照基本理論(lun)，水流(liu)原本應(ying)該是(shi)上層流(liu)速(su)大(da)(da)，越往下流(liu)速(su)越小(xiao)，特別(bie)是(shi)深槽內還會有(you)衰減才對(dui)。后來經過對(dui)水流(liu)數據的分析和進一步的觀測(ce)，我(wo)們(men)發現了在某(mou)段時間(jian)槽底存在大(da)(da)流(liu)速(su)的現象。”
“海中的眼睛”化解危機
如果(guo)工程(cheng)是解決問題(ti)(ti)的(de)，那工程(cheng)中(zhong)的(de)每(mei)一個異象都(dou)會顯(xian)現出(chu)(chu)一系列問題(ti)(ti)，問題(ti)(ti)往(wang)往(wang)是以(yi)突變的(de)方(fang)式到(dao)來。如何解決就(jiu)(jiu)是在創造一種解決方(fang)案(an)(an)，而工程(cheng)中(zhong)的(de)任何一種新的(de)解決方(fang)案(an)(an)產生后，如果(guo)也能被(bei)適用到(dao)其他工程(cheng)，它就(jiu)(jiu)成了(le)案(an)(an)例(li)或者標準，也就(jiu)(jiu)成為一項(xiang)技術。所謂新技術就(jiu)(jiu)是這(zhe)樣被(bei)創造出(chu)(chu)來的(de)。
7月2日，林(lin)鳴(ming)來到北京。在國家海洋環境預報中心，他希(xi)(xi)望海洋預報專(zhuan)家幫助分(fen)析產(chan)生的原因。林(lin)鳴(ming)很焦(jiao)急，他希(xi)(xi)望找到答案以保證E11的順利沉(chen)放。
“這種(zhong)現象叫(jiao)海(hai)洋內波(bo)(bo)（Internal Wave），作為重(zhong)要的(de)(de)(de)海(hai)洋環境(jing)動力(li)(li)因子，是(shi)我們重(zhong)點研究(jiu)的(de)(de)(de)領域(yu)”，王彰貴(gui)說。“當海(hai)水上(shang)(shang)下兩層(ceng)因鹽度不一致的(de)(de)(de)時(shi)候，并形成(cheng)上(shang)(shang)面(mian)密度高，下面(mian)密度低的(de)(de)(de)分層(ceng)現象。首(shou)先，上(shang)(shang)層(ceng)密度高處浮力(li)(li)比較大，而下層(ceng)密度小的(de)(de)(de)區域(yu)浮力(li)(li)也會(hui)變(bian)小，當船行駛至密度小的(de)(de)(de)區域(yu)時(shi)浮力(li)(li)突然(ran)變(bian)小，船會(hui)向(xiang)下沉，就(jiu)像到(dao)懸崖一樣，這種(zhong)海(hai)流(liu)現象叫(jiao)內波(bo)(bo)。另外，內波(bo)(bo)會(hui)形成(cheng)兩支流(liu)向(xiang)正相反的(de)(de)(de)內波(bo)(bo)流(liu)，這種(zhong)內波(bo)(bo)產(chan)生的(de)(de)(de)陣發性強流(liu)可高達(da)1.5米/秒，猶如(ru)剪(jian)刀一般，破壞(huai)力(li)(li)極(ji)大。”
根據《解(jie)放軍(jun)報》的報道，今年春節(jie)期間，372潛(qian)艇(ting)在(zai)執行巡邏任務時駛進(jin)深海(hai)密度(du)躍(yue)變層(ceng)后，由于海(hai)水(shui)密度(du)突然(ran)變小，壓(ya)力(li)驟然(ran)變化，潛(qian)艇(ting)快速(su)墜(zhui)向(xiang)3000多米深的海(hai)底“懸崖”。危急(ji)關頭，王(wang)紅理艇(ting)長指揮若定，精確(que)完成(cheng)一項項操(cao)作，3小時后潛(qian)艇(ting)恢復潛(qian)航能力(li)。為此，中(zhong)央軍(jun)委(wei)給王(wang)紅理、海(hai)軍(jun)給372潛(qian)艇(ting)記一等功。王(wang)彰貴說：“這類負密度(du)梯度(du)躍(yue)變層(ceng)在(zai)淺海(hai)主要出現在(zai)北(bei)部近(jin)海(hai)，即粵東、粵西(xi)近(jin)海(hai)和(he)瓊(qiong)州海(hai)峽附近(jin)很小的海(hai)域，港珠澳項目遇到流速(su)加快的現象(xiang)，和(he)內波有點類似。”
國家海洋環境預(yu)報中心(xin)保障項目組迅速調(diao)整人力(li)物力(li)，在沉管(guan)施工區域做深槽觀(guan)測研究，放(fang)置了(le)多種海洋調(diao)查儀器，監測海流、波(bo)浪及鹽度變化的(de)(de)規(gui)律，目的(de)(de)是(shi)收(shou)集施工區的(de)(de)水文信息，提高沉管(guan)施工臨近(jin)期預(yu)報的(de)(de)準(zhun)確率。同時(shi)(shi)提高了(le)精細化預(yu)報水平，海面(mian)到施工海底每一(yi)米的(de)(de)海水流速，從(cong)原來每兩個小時(shi)(shi)的(de)(de)預(yu)報和實時(shi)(shi)監測，提升為一(yi)分鐘、五分鐘的(de)(de)預(yu)報。這個被稱(cheng)之為“小窗(chuang)口”的(de)(de)預(yu)報系(xi)統猶(you)如一(yi)雙“海中的(de)(de)眼睛”，成功地(di)避開了(le)內(nei)波(bo)發生(sheng)時(shi)(shi)段作業。
“在(zai)安裝(zhuang)E11時(shi)我們第一次嘗試這個系(xi)統，到(dao)了(le)安裝(zhuang)E12的時(shi)候，系(xi)統逐(zhu)步(bu)在(zai)完善。可以(yi)說，這個系(xi)統目前已經(jing)成熟(shu)。”劉曉東說。國家海(hai)洋環(huan)境預(yu)報中心研制的“大窗(chuang)口(kou)”與“小窗(chuang)口(kou)”保障系(xi)統的軟件(jian)，在(zai)總(zong)指揮林(lin)鳴(ming)眼中其(qi)市場價值巨大。
另一個支柱
就在(zai)同一(yi)(yi)天，林(lin)鳴(ming)(ming)拜訪了另一(yi)(yi)個(ge)機構——中國航空(kong)工(gong)業(ye)集團第304研究所，他希望(wang)得到沉(chen)管沉(chen)放“萬無一(yi)(yi)失保(bao)(bao)障系統”的另一(yi)(yi)個(ge)重要支撐。“我們(men)已經進(jin)入(ru)深海作業(ye)，深水(shui)深槽內(nei)水(shui)流條件復雜，纜(lan)繩(sheng)長度(du)(du)增加，剛度(du)(du)減(jian)少，沉(chen)管質(zhi)量大(da)、負浮力小，在(zai)水(shui)流作用下可(ke)能產生的運(yun)(yun)動會給沉(chen)管安裝(zhuang)帶來風險。有必要在(zai)沉(chen)管沉(chen)放過程中，對沉(chen)管運(yun)(yun)動姿(zi)態(tai)(tai)進(jin)行(xing)監(jian)測，你(ni)們(men)能幫助我們(men)監(jian)測沉(chen)管的姿(zi)態(tai)(tai)嗎？如果能，才(cai)能保(bao)(bao)證我們(men)每(mei)個(ge)月的安裝(zhuang)”，林(lin)鳴(ming)(ming)詢問。
“沒有什(shen)么不能！” 304所副所長周自(zi)力(li)(li)說。“我們所是一(yi)個誕生于抗美(mei)援朝(chao)戰(zhan)火中(zhong)的(de)致力(li)(li)于自(zi)主(zhu)研發和用準確數據(ju)(ju)保障(zhang)國防技(ji)(ji)術發展的(de)基礎性(xing)研究(jiu)機(ji)構，從事的(de)計量測試技(ji)(ji)術領域(yu)研究(jiu)，參與(yu)過各種國防重大(da)項(xiang)(xiang)目，如神(shen)舟系列(lie)飛船、三(san)代(dai)坦(tan)克、四(si)代(dai)飛機(ji)、C919大(da)飛機(ji)等，提供了準確的(de)數據(ju)(ju)，保障(zhang)了各項(xiang)(xiang)目的(de)成(cheng)功。我們一(yi)定要(yao)利(li)用我所自(zi)主(zhu)創新和動態測試的(de)技(ji)(ji)術優勢，為保障(zhang)沉管安裝成(cheng)功對接進行(xing)技(ji)(ji)術攻關，為港珠澳(ao)大(da)橋的(de)建設盡微薄之力(li)(li)。”
據承擔這項任(ren)務的(de)(de)(de)(de)負責人邵新慧介紹，中國(guo)交(jiao)(jiao)通建設股份有限公司下屬的(de)(de)(de)(de)中交(jiao)(jiao)天津港灣(wan)工程研究院(yuan)在5月份就(jiu)(jiu)與(yu)他(ta)們接洽，希望能夠提(ti)供“運動姿態跟蹤監測(ce)系(xi)統(tong)”的(de)(de)(de)(de)技術支撐。304所僅(jin)僅(jin)用(yong)了(le)(le)一個月就(jiu)(jiu)完成了(le)(le)實驗室(shi)驗證試(shi)驗、現場模(mo)擬運動的(de)(de)(de)(de)比對測(ce)量試(shi)驗、測(ce)試(shi)方(fang)案(an)的(de)(de)(de)(de)設計與(yu)修改，初步驗證了(le)(le)測(ce)試(shi)方(fang)案(an)的(de)(de)(de)(de)可(ke)行性。在林鳴(ming)離(li)開304所的(de)(de)(de)(de)第四天，“港珠澳大(da)橋(qiao)島(dao)隧工程深槽區海(hai)流條件分析暨沉管對接作業窗(chuang)口預報保障系(xi)統(tong)建設方(fang)案(an)專(zhuan)家(jia)咨詢會”在珠海(hai)召開，測(ce)試(shi)方(fang)案(an)通過了(le)(le)與(yu)會13位專(zhuan)家(jia)的(de)(de)(de)(de)評審，并確(que)定馬上實施。
“由于E11沉(chen)管的作(zuo)業窗(chuang)口定(ding)為(wei)2014年(nian)7月21日(ri)(ri)，20日(ri)(ri)需開始浮運(yun)、17日(ri)(ri)沉(chen)管封門(men)、14日(ri)(ri)要到(dao)現場安裝(zhuang)(zhuang)調(diao)試，時(shi)間(jian)非常緊迫(po)。所領(ling)導大開綠燈，我(wo)們(men)在5天(tian)(tian)時(shi)間(jian)內完成儀器(qi)(qi)采(cai)購、支架加工裝(zhuang)(zhuang)配以及(ji)測試系(xi)統搭建。7月13日(ri)(ri)凌晨3點(dian)(dian)，剛(gang)調(diao)試好的儀器(qi)(qi)被打包(bao)裝(zhuang)(zhuang)箱運(yun)往機場發貨運(yun)，并于當天(tian)(tian)夜里12點(dian)(dian)到(dao)珠海項目總部營地(di)。第二天(tian)(tian)一(yi)大早乘交通(tong)船到(dao)桂山島沉(chen)管停泊地(di)進行安裝(zhuang)(zhuang)調(diao)試。因為(wei)是首次安裝(zhuang)(zhuang)調(diao)試，在天(tian)(tian)津港灣工程(cheng)研(yan)究院(yuan)的工程(cheng)師們(men)的配合下(xia)，從下(xia)午2點(dian)(dian)半開始一(yi)直忙到(dao)晚上11點(dian)(dian)半，歷時(shi)9小時(shi)終于圓滿完成。”邵新(xin)慧(hui)說。
他們(men)運(yun)用(yong)了空(kong)間(jian)對(dui)接運(yun)動(dong)姿(zi)態(tai)監測技術手段：“選出合適(shi)的(de)傳感器，搭建六維(wei)測量(liang)系(xi)統(tong)，設計沉(chen)管(guan)姿(zi)態(tai)測量(liang)模(mo)型(xing)，編制適(shi)宜于(yu)現場快速濾波的(de)計算軟件。對(dui)現場采集(ji)的(de)信號(hao)進(jin)行分析，在沉(chen)管(guan)沉(chen)放不同的(de)深度上利用(yong)邊(bian)界條件優化數值分析模(mo)型(xing)，計算沉(chen)管(guan)在不同水(shui)深及邊(bian)界條件下的(de)固有模(mo)態(tai)頻(pin)率，再通過實測得(de)到(dao)的(de)流速、流速變(bian)化頻(pin)率等數據(ju)，對(dui)沉(chen)管(guan)施以(yi)(yi)外力計算其響應，以(yi)(yi)此為參(can)考(kao)提取(qu)信號(hao)有效成分，獲(huo)得(de)所需各方向的(de)加(jia)速度、角(jiao)度等物(wu)理量(liang)。測量(liang)系(xi)統(tong)所組成的(de)超低(di)頻(pin)慣導平臺側重于(yu)加(jia)速度測量(liang)，繼而求(qiu)得(de)管(guan)節運(yun)動(dong)的(de)位移和(he)角(jiao)度”，邵新慧說。
7月(yue)20日晚(wan)上8點(dian)半(ban)，浮運(yun)船隊按時起航。21日下(xia)(xia)午2點(dian)半(ban)開始沉放。邵(shao)新慧負責沉管(guan)運(yun)動姿態(tai)情(qing)況的實時監測(ce)與匯(hui)報。在7個半(ban)小時的監測(ce)與預(yu)報的保障下(xia)(xia)，林鳴宣(xuan)布沉放對(dui)接成功(gong)，304所成功(gong)地完成了首(shou)次(ci)任務。
而304所項目組不(bu)滿足于(yu)現狀(zhuang)，根據每(mei)次(ci)管(guan)(guan)節(jie)沉放綜合分(fen)(fen)析(xi)監測(ce)(ce)得(de)到的(de)(de)加速度、角度、纜力(li)、流速、海水(shui)密度等數據，正在逐步完善沉管(guan)(guan)數值模型(xing)分(fen)(fen)析(xi)，設計開發產品(pin)級的(de)(de)深水(shui)姿(zi)態監測(ce)(ce)平臺，以(yi)實現沉管(guan)(guan)安(an)裝過(guo)程的(de)(de)自動(dong)化監測(ce)(ce)與報(bao)警。目前(qian)國(guo)內(nei)、國(guo)際上已(yi)有多條在規劃中的(de)(de)海底隧道，所以(yi)他(ta)的(de)(de)營運前(qian)景廣(guang)闊。邵新(xin)慧承認(ren)，這項研究成果還(huan)可以(yi)用于(yu)其它(ta)水(shui)下和太空中結構或(huo)物體的(de)(de)超低頻運動(dong)姿(zi)態測(ce)(ce)量。
到目前為止，304所甚至(zhi)都沒有來得及與港珠澳大(da)橋(qiao)項目談及測試費用(yong)之事(shi)。周自力說：“我(wo)們是(shi)國(guo)家(jia)級的國(guo)防科研(yan)基(ji)地，我(wo)們代表的是(shi)行業國(guo)家(jia)的技術水平，我(wo)們追(zhui)求(qiu)(qiu)的東西不是(shi)錢的問題，我(wo)們是(shi)把它(ta)當科學問題在研(yan)究(jiu)，這是(shi)我(wo)們的價(jia)值追(zhui)求(qiu)(qiu)。”
“之所(suo)以我們沒(mei)有花大(da)價(jia)錢(qian)購買(mai)外國的軟件系統，這和國家整體(ti)科技實力的升(sheng)級有很大(da)關系，如果(guo)沒(mei)有強大(da)的科研實力與平(ping)臺，只能(neng)受制(zhi)于(yu)人。它是一個互(hu)相催生(sheng)的過程，經濟與科技優勢催生(sheng)了中國工程建設邁上一個新的臺階。同時，工程的需(xu)求也催生(sheng)了海洋技術(shu)以及測量技術(shu)的發(fa)展”，尹海卿說(shuo)。
港珠澳大橋工程(cheng)展現了經濟(ji)(ji)與技術(shu)(shu)相互“泛現”的(de)(de)(de)圖卷，讓(rang)人們有(you)機會觀看到(dao)經濟(ji)(ji)與技術(shu)(shu)是如何(he)相互表(biao)達的(de)(de)(de)過程(cheng)，以(yi)及(ji)經濟(ji)(ji)與技術(shu)(shu)創新的(de)(de)(de)繁衍能力(li)，因為(wei)它們比一(yi)個(ge)工程(cheng)的(de)(de)(de)作品(pin)更抽(chou)象。在這里(li)，經濟(ji)(ji)成(cheng)為(wei)新技術(shu)(shu)語言的(de)(de)(de)表(biao)達，而經濟(ji)(ji)的(de)(de)(de)鏡子則(ze)映射(she)了新技術(shu)(shu)的(de)(de)(de)出現。
（本文(wen)章摘自11月8日《21世紀經(jing)濟報道》）