發布時間：2015-11-13
港珠澳(ao)(ao)跨(kua)海(hai)大(da)橋正在建(jian)設之中，它(ta)被認為是(shi)中國最重(zhong)要的基礎設施工程項目(mu)，無(wu)論是(shi)技術(shu)還是(shi)政治意義都很重(zhong)大(da)。這(zhe)座大(da)橋將(jiang)是(shi)連接內地(di)和香港、澳(ao)(ao)門之間(jian)的第一座跨(kua)海(hai)大(da)橋，始建(jian)于(yu)2009年12月(yue)，力(li)爭在2016年完成。
港珠(zhu)澳(ao)大橋開通(tong)后(hou)，機動車將從香(xiang)港西(xi)南部的(de)(de)香(xiang)港口岸人工島(dao)(dao)開始，通(tong)過12公里的(de)(de)連(lian)接線(xian)，穿(chuan)(chuan)越(yue)粵港分(fen)界線(xian)后(hou)，經(jing)(jing)東人工島(dao)(dao)的(de)(de)過渡(du)，進入(ru)一段目前世界最長(chang)、雙(shuang)向(xiang)六車道的(de)(de)海底(di)沉管隧道，水下穿(chuan)(chuan)行(xing)近6.7公里，隨后(hou)經(jing)(jing)西(xi)人工島(dao)(dao)進入(ru)23公里長(chang)的(de)(de)大橋，到達(da)珠(zhu)澳(ao)口岸人工島(dao)(dao)，然后(hou)分(fen)流到澳(ao)門或珠(zhu)海。
大(da)(da)橋(qiao)工(gong)程(cheng)全部投資約為1100億(yi)元人民幣(bi)，是(shi)目(mu)(mu)前(qian)世界跨(kua)海(hai)大(da)(da)橋(qiao)投資最大(da)(da)的(de)(de)工(gong)程(cheng)。在2014年ENR（Engineering News Reports）全球承包(bao)商250強名單中(zhong)，位(wei)列第(di)四的(de)(de)中(zhong)國交通建(jian)設股(gu)份有限公司為該項工(gong)程(cheng)的(de)(de)主要承包(bao)商。 中(zhong)國工(gong)程(cheng)建(jian)設者們正在這片海(hai)域創建(jian)一項橫跨(kua)珠江三角洲(zhou)的(de)(de)世紀(ji)工(gong)程(cheng)——港珠澳大(da)(da)橋(qiao)，它美麗的(de)(de)弧線將成為最受矚目(mu)(mu)和最上鏡的(de)(de)亮麗地(di)標。
資料缺乏，工程領域相對陌生
港珠(zhu)澳大(da)橋(qiao)工程中最(zui)具(ju)挑戰性的(de)(de)(de)是(shi)(shi)沉(chen)管(guan)(guan)隧(sui)道(dao)(dao)工程。沉(chen)管(guan)(guan)隧(sui)道(dao)(dao)建設已有近100年的(de)(de)(de)歷(li)史，但(dan)是(shi)(shi)在本世(shi)紀之(zhi)前(qian)，沉(chen)管(guan)(guan)隧(sui)道(dao)(dao)大(da)多用于下水道(dao)(dao)、管(guan)(guan)線(xian)線(xian)路的(de)(de)(de)鋪設，或(huo)者是(shi)(shi)跨江跨河的(de)(de)(de)短距離施工。直到(dao)本世(shi)紀初，沉(chen)管(guan)(guan)隧(sui)道(dao)(dao)掀開了跨海(hai)隧(sui)道(dao)(dao)建設的(de)(de)(de)新篇章。根(gen)據國際隧(sui)道(dao)(dao)協會(hui)1993年的(de)(de)(de)報告，沉(chen)管(guan)(guan)隧(sui)道(dao)(dao)被定義為：是(shi)(shi)由若干預制沉(chen)管(guan)(guan)在水下對接(jie)(jie)沉(chen)放安裝，并(bing)使這(zhe)些沉(chen)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)組合體成為連接(jie)(jie)兩端陸上交通的(de)(de)(de)隧(sui)道(dao)(dao)。
世界第一(yi)座跨海(hai)(hai)沉(chen)管(guan)隧道(dao)(dao)(dao)(dao)建于(yu)1958年的(de)古(gu)巴哈瓦那沉(chen)管(guan)隧道(dao)(dao)(dao)(dao)；之后有連(lian)接(jie)歐(ou)亞兩大洲的(de)博斯(si)普魯斯(si)（Bosporus）海(hai)(hai)峽(xia)隧道(dao)(dao)(dao)(dao)，隧道(dao)(dao)(dao)(dao)底(di)部最大水(shui)深約60米，是目前世界上(shang)最深的(de)海(hai)(hai)底(di)沉(chen)管(guan)隧道(dao)(dao)(dao)(dao)，其后是于(yu)2010年竣(jun)工的(de)韓國釜山-巨濟海(hai)(hai)底(di)隧道(dao)(dao)(dao)(dao)。
中(zhong)國工程師們建(jian)設了世界上(shang)最多(duo)的(de)大(da)(da)(da)橋(qiao)(qiao)。根(gen)據(ju)維(wei)基百科統計(ji)，全(quan)球長(chang)度超過3000米(mi)的(de)大(da)(da)(da)橋(qiao)(qiao)共(gong)有938座，其中(zhong)689個建(jian)在中(zhong)國，占總(zong)數(shu)的(de)73%；不僅如此(ci)，世界十個最長(chang)跨海大(da)(da)(da)橋(qiao)(qiao)中(zhong)的(de)六(liu)座在中(zhong)國，包括全(quan)長(chang)41.58公里的(de)青島海灣大(da)(da)(da)橋(qiao)(qiao)以(yi)及全(quan)長(chang)35.673公里的(de)杭州灣大(da)(da)(da)橋(qiao)(qiao)等。
中國工(gong)程(cheng)師們(men)(men)雖(sui)然有建(jian)(jian)設跨江隧(sui)(sui)道(dao)(dao)的(de)(de)歷(li)史，但直到2010年(nian)之前(qian)，他(ta)們(men)(men)對海(hai)(hai)底沉(chen)管(guan)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)非常陌生，他(ta)們(men)(men)甚(shen)至(zhi)只是在(zai)電視或(huo)者(zhe)專(zhuan)業期(qi)刊(kan)(kan)上見到過海(hai)(hai)底沉(chen)管(guan)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)建(jian)(jian)造(zao)的(de)(de)視頻與照片。中交港珠澳大橋島(dao)隧(sui)(sui)工(gong)程(cheng)項目副總(zong)經(jing)理尹海(hai)(hai)卿說，“國外的(de)(de)施工(gong)乃(nai)至(zhi)詳細的(de)(de)資料(liao)根本拿不(bu)到，我們(men)(men)僅在(zai)一本叫《隧(sui)(sui)道(dao)(dao)》（Journal of the tunnel）的(de)(de)期(qi)刊(kan)(kan)上看到過一篇介(jie)紹沉(chen)管(guan)制作的(de)(de)文章和(he)照片，這(zhe)就是我們(men)(men)認識海(hai)(hai)底隧(sui)(sui)道(dao)(dao)沉(chen)管(guan)的(de)(de)最(zui)初信息”。顯然，中國工(gong)程(cheng)師們(men)(men)雖(sui)建(jian)(jian)造(zao)了(le)世界最(zui)多的(de)(de)橋梁(liang)或(huo)者(zhe)跨海(hai)(hai)大橋，但是他(ta)們(men)(men)沒有在(zai)開放海(hai)(hai)域建(jian)(jian)造(zao)深埋(mai)式沉(chen)管(guan)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)的(de)(de)經(jing)驗。
穆(mu)勒(le)（Casper Paludan-Müller）是丹麥科威公(gong)司（COWI）資(zi)深項目經理(li)，他參與(yu)過丹麥與(yu)瑞典(dian)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)厄勒(le)海峽（Oresund Strait）沉(chen)管隧(sui)道和韓國釜山—巨濟的(de)(de)(de)(de)沉(chen)管隧(sui)道工程(cheng)，該公(gong)司是港珠(zhu)澳大橋島隧(sui)項目綜合橋隧(sui)連線的(de)(de)(de)(de)初步設計合作(zuo)伙伴(ban)之一。談(tan)到港珠(zhu)澳隧(sui)道工程(cheng)非凡特(te)征時(shi)穆(mu)勒(le)說：“在(zai)珠(zhu)江三(san)角洲建造長達5.6公(gong)里(li)、開挖基槽(cao)深達30多米的(de)(de)(de)(de)世界最長基槽(cao)最深的(de)(de)(de)(de)隧(sui)道，是前(qian)所未有(you)的(de)(de)(de)(de)，工程(cheng)難度直逼技(ji)術(shu)極限(xian)，這是一項破(po)世界紀錄的(de)(de)(de)(de)工程(cheng)。”
何謂世界級難題？
“工程難度直逼技術極限”何以(yi)見得？首先，港(gang)珠(zhu)澳海底隧道(dao)有(you)33個長(chang)180米、寬38米的(de)巨型(xing)沉(chen)(chen)管(guan)，它(ta)們(men)要被(bei)一節節地準確(que)沉(chen)(chen)入海底近50米深已經挖好(hao)的(de)基槽(cao)中。每一節沉(chen)(chen)管(guan)有(you)8萬噸(dun)。8萬噸(dun)意味著什么？世界(jie)最大(da)的(de)美國(guo)“尼米茲(zi)”核(he)動力航(hang)母(mu)滿載排水量(liang)為9.1萬噸(dun)，中國(guo)“遼寧(ning)”號航(hang)母(mu)滿載重量(liang)6.75萬噸(dun)，就是說，港(gang)珠(zhu)澳大(da)橋(qiao)的(de)海底隧道(dao)相當于放入33個航(hang)母(mu)重量(liang)的(de)沉(chen)(chen)管(guan)。
穆勒告知：5.6公里(li)(li)的(de)港珠澳(ao)海(hai)(hai)底隧道(dao)長(chang)度超過丹麥和瑞典之間的(de)厄勒海(hai)(hai)峽沉管(guan)隧道(dao)段長(chang)度的(de)60%，這條海(hai)(hai)底隧道(dao)只(zhi)有3.51公里(li)(li)，是(shi)迄今海(hai)(hai)底隧道(dao)長(chang)度的(de)紀錄保持者；而(er)韓(han)國釜山—巨濟隧道(dao)的(de)長(chang)度只(zhi)有3.24公里(li)(li)。
花田(tian)幸生（Hanada Yukio）是世(shi)界頂級(ji)隧道(dao)(dao)施工專家，他有35年(nian)隧道(dao)(dao)工程經驗，參與過厄勒海峽、博斯普魯斯以及釜山(shan)海底隧道(dao)(dao)的施工。他目前身份(fen)是港珠澳大橋(qiao)島(dao)隧工程的技(ji)術(shu)顧問(wen)。
當談到港珠澳海底隧(sui)(sui)道與上述隧(sui)(sui)道的(de)(de)不同及困難所在(zai)時(shi)，花田說：“首先，隧(sui)(sui)道距(ju)離非常長，說明(ming)沉管數量多，如果時(shi)間允(yun)許安裝(zhuang)沒有(you)問題，但是工(gong)程(cheng)必須要在(zai)短期內完(wan)成(cheng)。第二，這是中(zhong)國(guo)建(jian)設(she)的(de)(de)第一個沉管隧(sui)(sui)道，施工(gong)海域是世(shi)界上最繁忙的(de)(de)航道，每天有(you)4000多艘(sou)通航船舶，所以設(she)計管頂距(ju)離海面達29米，施工(gong)水深將近50米，而韓(han)國(guo)釜山(shan)隧(sui)(sui)道也只有(you)48米，水這么深，是非常困難的(de)(de)。”
港(gang)珠(zhu)(zhu)澳(ao)(ao)大橋是(shi)(shi)(shi)(shi)由粵、港(gang)、澳(ao)(ao)三地政(zheng)府共同(tong)建(jian)設(she)，工(gong)程受到香(xiang)港(gang)、澳(ao)(ao)門以(yi)及(ji)廣(guang)東(dong)省政(zheng)府的(de)三方(fang)監管，而三方(fang)提出的(de)施工(gong)質(zhi)量標(biao)(biao)準(zhun)不同(tong)。中(zhong)(zhong)交港(gang)珠(zhu)(zhu)澳(ao)(ao)大橋島隧工(gong)程項(xiang)目副(fu)總經理羅冬介紹，香(xiang)港(gang)遵循(xun)的(de)是(shi)(shi)(shi)(shi)英國(guo)標(biao)(biao)準(zhun)，澳(ao)(ao)門使(shi)用(yong)的(de)是(shi)(shi)(shi)(shi)歐洲(zhou)標(biao)(biao)準(zhun)，我(wo)們(men)(men)執行的(de)是(shi)(shi)(shi)(shi)中(zhong)(zhong)國(guo)標(biao)(biao)準(zhun)，所以(yi)在大橋設(she)計時(shi)我(wo)們(men)(men)遵循(xun)了(le)(le)“就高不就低”的(de)最(zui)高標(biao)(biao)準(zhun)。“英標(biao)(biao)建(jian)筑物使(shi)用(yong)壽命是(shi)(shi)(shi)(shi)120年(nian)以(yi)上(shang)，中(zhong)(zhong)國(guo)標(biao)(biao)準(zhun)是(shi)(shi)(shi)(shi)100年(nian)，所以(yi)我(wo)們(men)(men)按照120年(nian)要求組織設(she)計施工(gong)；高性(xing)能混(hun)凝土預制控裂的(de)規(gui)范，歐洲(zhou)標(biao)(biao)準(zhun)是(shi)(shi)(shi)(shi)最(zui)高的(de)，我(wo)們(men)(men)選擇了(le)(le)歐洲(zhou)標(biao)(biao)準(zhun)。而大型海(hai)底(di)隧道(dao)，車道(dao)適型標(biao)(biao)準(zhun)中(zhong)(zhong)國(guo)規(gui)范最(zui)高，我(wo)們(men)(men)選擇了(le)(le)中(zhong)(zhong)國(guo)標(biao)(biao)準(zhun)，采(cai)用(yong)雙向六車道(dao)。”
當(dang)港(gang)珠澳大橋從一開始被稱為一項破紀錄的(de)(de)(de)“世紀工程”的(de)(de)(de)那天，就(jiu)意(yi)味著實(shi)現(xian)工程鏈條(tiao)的(de)(de)(de)每(mei)個環節都(dou)將(jiang)迎來挑戰，突破技(ji)術(shu)極限的(de)(de)(de)未(wei)知在鏈條(tiao)的(de)(de)(de)每(mei)一環靜靜地(di)等(deng)待著與工程師們的(de)(de)(de)會面。
對氣象和水文條件要求嚴苛
長距離(li)海底隧道位于大橋建設(she)難(nan)度譜系的(de)(de)(de)(de)(de)最上端，工(gong)(gong)程(cheng)師們必須要對(dui)工(gong)(gong)程(cheng)中不斷出現(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)一個(ge)又一個(ge)問題做出響應，他(ta)(ta)們幾乎在用全(quan)部的(de)(de)(de)(de)(de)時間(jian)在尋找不同問題的(de)(de)(de)(de)(de)解決方案，并為(wei)(wei)這些奔忙：穿梭在專業的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究所(suo)或者實驗室中，深化(hua)對(dui)操作對(dui)象的(de)(de)(de)(de)(de)理解；調查失敗的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)因、尋找更(geng)為(wei)(wei)完善的(de)(de)(de)(de)(de)對(dui)策；通(tong)宵達旦地(di)反復(fu)思考與(yu)探討，對(dui)關鍵的(de)(de)(de)(de)(de)問題進行(xing)(xing)反復(fu)審慎的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究，聚集所(suo)能見到的(de)(de)(de)(de)(de)方法、苦思冥想可(ke)能存(cun)在的(de)(de)(de)(de)(de)訣竅和(he)整合(he)全(quan)球最好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)施工(gong)(gong)設(she)備，可(ke)行(xing)(xing)性研(yan)究、制訂實驗計劃、檢測結果(guo)、專家認(ren)證、投入施工(gong)(gong)。這就(jiu)是工(gong)(gong)程(cheng)師們的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)本工(gong)(gong)作內容。當解決問題的(de)(de)(de)(de)(de)知識邊界超越了土木工(gong)(gong)程(cheng)范疇時，他(ta)(ta)們必須尋求多(duo)學科(ke)的(de)(de)(de)(de)(de)專家以(yi)及調動多(duo)種科(ke)學手段共同尋求答案。
2014年8月18日(ri)傍晚，記者站在(zai)被前后(hou)八(ba)艘大馬力(li)拖輪(lun)簇擁著的(de)(de)沉(chen)(chen)管(guan)(guan)上(shang)，這是港珠澳大橋33節沉(chen)(chen)管(guan)(guan)中的(de)(de)第十二節（E12），這個(ge)180米(mi)的(de)(de)標(biao)準沉(chen)(chen)管(guan)(guan)靜(jing)靜(jing)地浮在(zai)水面。在(zai)沉(chen)(chen)管(guan)(guan)的(de)(de)背后(hou)就是沉(chen)(chen)管(guan)(guan)預制廠所在(zai)的(de)(de)牛頭島(dao)，沉(chen)(chen)管(guan)(guan)與(yu)伶仃(ding)洋海面只有塢門相隔。此前，在(zai)“津安2號”、“津安3號”沉(chen)(chen)管(guan)(guan)安裝船組的(de)(de)提帶下(xia)，E12從深塢移出。依靠拖輪(lun)和(he)錨纜把管(guan)(guan)節拖運到指定海域，向下(xia)沉(chen)(chen)放并實現與(yu)早前安裝好的(de)(de)E11對(dui)接。
沉(chen)管浮(fu)運(yun)和沉(chen)放(fang)是(shi)港珠澳大(da)橋建設(she)的(de)核心環節，而浮(fu)運(yun)最大(da)的(de)限(xian)制因素是(shi)氣象和海(hai)(hai)(hai)流(liu)：它對所在海(hai)(hai)(hai)域(yu)氣象、海(hai)(hai)(hai)浪、海(hai)(hai)(hai)潮(chao)有苛(ke)刻的(de)要求。據國家海(hai)(hai)(hai)洋環境預報中心總工程師王彰貴(gui)介紹，8萬噸沉(chen)管本(ben)身產(chan)(chan)生(sheng)巨大(da)的(de)阻力(li)，而10公分/每秒米的(de)流(liu)水將對沉(chen)管產(chan)(chan)生(sheng)很大(da)的(de)反作用力(li)，浮(fu)運(yun)拖航掌控困難。必須在合適(shi)的(de)天氣、海(hai)(hai)(hai)洋潮(chao)汐與海(hai)(hai)(hai)浪、海(hai)(hai)(hai)流(liu)的(de)條件下才能施工，也就是(shi)要找到(dao)滿足兩(liang)個(ge)因素疊加形成的(de)作業保(bao)障窗口期。而一個(ge)月僅有兩(liang)個(ge)短暫的(de)“窗口期”。
國家海(hai)洋環境預報中(zhong)(zhong)心接受了中(zhong)(zhong)交港珠(zhu)澳(ao)大橋島隧項目部的請求，承擔對接窗口保障(zhang)系(xi)統的研(yan)制任務，他們(men)要研(yan)發的這套系(xi)統發揮的作用與丹麥水利研(yan)究院（DHI）的系(xi)統毫無二致。在王彰貴看來，價格不是(shi)關鍵問題，他懷疑的是(shi)DHI做(zuo)港珠(zhu)澳(ao)沉管對接窗口保障(zhang)的能力。“首先，數(shu)值(zhi)預報包(bao)括海(hai)流、天(tian)氣和海(hai)浪三(san)個系(xi)統，即便(bian)做(zuo)了數(shu)值(zhi)預報，實際上距離工程(cheng)需要的精度還有一段距離。另外，做(zuo)工程(cheng)保障(zhang)一定要熟悉氣象(xiang)、水文條件，而DHI缺少施(shi)工海(hai)域歷史資(zi)料(liao)，即便(bian)出高(gao)價也(ye)不會賣給他們(men)”，他說。
國家海洋環境預報中心(xin)承(cheng)擔過“雪(xue)龍(long)號(hao)(hao)”被困南(nan)極和“蛟龍(long)號(hao)(hao)”下(xia)潛(qian)的(de)保障(zhang)工作(zuo)。王彰貴說：為“雪(xue)龍(long)號(hao)(hao)”和“蛟龍(long)號(hao)(hao)”做保障(zhang)比港珠澳大橋項目(mu)要容易得(de)多(duo)，蛟龍(long)號(hao)(hao)從(cong)3000-7000米的(de)三次(ci)下(xia)潛(qian)都在一天內完成(cheng)，只要考慮(lv)表面的(de)氣壓條(tiao)件就(jiu)行了。承(cheng)擔這么大工程的(de)對接(jie)窗口保障(zhang)我們也是(shi)第一次(ci)。
王彰貴介紹說，從“七五(wu)”計劃到(dao)“十(shi)二五(wu)”規劃，國(guo)家對海(hai)(hai)洋預(yu)(yu)報(bao)(bao)支持力度很大，每年有(you)3000萬(wan)科技項(xiang)目支撐。另外(wai)，每年還有(you)4000萬(wan)元(yuan)的重大行業專(zhuan)項(xiang)項(xiang)目，目前氣象(xiang)與海(hai)(hai)洋預(yu)(yu)報(bao)(bao)使用的計算機是千萬(wan)億次級的，中國(guo)精細化(hua)氣象(xiang)與海(hai)(hai)洋環境預(yu)(yu)報(bao)(bao)已經達(da)到(dao)世界(jie)領(ling)先水平。
關乎死亡區域的誤差
1998年(nian)，日本(ben)投資博斯普魯(lu)斯跨(kua)海隧道(dao)工(gong)程，日本(ben)大成建設株式會社（Taisei）控制了(le)(le)設計施工(gong)團隊的(de)75%，他們花費(fei)了(le)(le)兩年(nian)時間搭建了(le)(le)對(dui)黑(hei)海、土耳其和博斯普魯(lu)斯氣(qi)候系統(tong)的(de)模型，并將此與隧道(dao)水流運(yun)動結合進行計算，實(shi)現對(dui)每(mei)個(ge)沉(chen)管安裝點(dian)水流活動的(de)預(yu)(yu)測，準確率超過90%。而中(zhong)國海洋環境預(yu)(yu)報中(zhong)心為港珠澳(ao)大橋島隧項目(mu)對(dui)接窗口保(bao)障系統(tong)的(de)預(yu)(yu)報精準度目(mu)標是100%。
“對一(yi)般預報而(er)言，準(zhun)確(que)率達到70-80%就(jiu)比較好了，有20-30%的(de)誤(wu)差(cha)屬正常。但對港珠澳大橋島(dao)隧工程(cheng)的(de)保障，這個誤(wu)差(cha)值(zhi)將是工程(cheng)的(de)死亡區域。我們的(de)預報精確(que)率必須要(yao)做到百(bai)分之百(bai)”，王彰(zhang)貴說。而(er)對林鳴來講，浪高增加0.1米(mi)或者(zhe)水流流速(su)每秒(miao)增加0.1-0.3公分都是關乎(hu)成敗的(de)臨界點(dian)。
記者問(wen)林鳴：擔任現場總指揮感覺如(ru)何(he)？他(ta)回答(da)：像(xiang)走(zou)鋼絲。“高空走(zou)鋼絲每(mei)一(yi)(yi)(yi)步(bu)都必須如(ru)第(di)一(yi)(yi)(yi)步(bu)一(yi)(yi)(yi)樣謹慎，任何(he)一(yi)(yi)(yi)步(bu)的(de)失誤都會(hui)前功盡棄，導致(zhi)毀滅(mie)性后果。而一(yi)(yi)(yi)旦走(zou)上去中途就沒(mei)有退路。安裝沉(chen)管(guan)也是(shi)如(ru)此，每(mei)一(yi)(yi)(yi)節(jie)沉(chen)管(guan)都不能(neng)出錯，每(mei)時(shi)每(mei)刻都是(shi)如(ru)履(lv)薄冰、如(ru)臨深淵。”
2013年5月6日(ri)，港珠澳(ao)大橋島隧(sui)工程計劃沉放海底隧(sui)道第一個沉管。林鳴(ming)拿到海浪預報(bao)數據：浪高0.9米，超(chao)過(guo)施工限值。他(ta)們在沉管出塢浮運(yun)安裝的(de)決策上(shang)遲疑：造價昂貴的(de)8萬噸(dun)沉管一旦出塢意味著沒有退路。而錯過(guo)窗口(kou)期，遇到大風浪產生的(de)扭力轉(zhuan)向，會使混凝土(tu)沉管構(gou)件(jian)受到破壞，將(jiang)導(dao)致整(zheng)根(gen)沉管的(de)報(bao)廢(fei)。
這(zhe)是一(yi)次(ci)(ci)在信(xin)息對沖(chong)條(tiao)件下的(de)艱難決策：一(yi)個月兩次(ci)(ci)的(de)窗口(kou)期為工(gong)程(cheng)按時完(wan)工(gong)的(de)硬(ying)約束；借鑒(jian)國外海底隧道沉(chen)(chen)管(guan)沉(chen)(chen)放水流(liu)及浪高的(de)指標(biao)為參考值(zhi)；考慮海浪預報(bao)有0.2米誤(wu)差允許值(zhi)的(de)范(fan)圍，林鳴果斷下決心(xin)，按照原計劃沉(chen)(chen)放。工(gong)程(cheng)決策小組中的(de)五(wu)個人，在《沉(chen)(chen)管(guan)出塢浮運安裝確認書》上簽下了自(zi)己的(de)名字。第一(yi)節沉(chen)(chen)管(guan)的(de)沉(chen)(chen)放順利完(wan)成(cheng)。
之后，國家(jia)海(hai)洋環(huan)境預(yu)(yu)報中(zhong)心為超越0.2米(mi)的(de)預(yu)(yu)報誤差(cha)值(zhi)進行了(le)技術攻關，專(zhuan)門成立了(le)保障團隊，請回已經退休的(de)權威專(zhuan)家(jia)，收集風(feng)云衛星基礎數(shu)據和現場(chang)觀(guan)測數(shu)據，使用60萬億次(ci)計算機運算；每次(ci)預(yu)(yu)報前進行會(hui)商，校(xiao)驗測量值(zhi)與(yu)真實值(zhi)之間的(de)差(cha)異，最終解決了(le)0.2米(mi)臨界值(zhi)誤差(cha)的(de)問題(ti)，創造了(le)零誤差(cha)預(yu)(yu)報的(de)奇跡(ji)。
“直逼技術極限”的挑戰
在東、西人工(gong)島(dao)之(zhi)間的(de)6.7公里(li)，除人工(gong)島(dao)上建設的(de)對(dui)接部分，隧道沉(chen)(chen)管長度達(da)到(dao)5664米(mi)(mi)，從E9-E27作業水(shui)深(shen)為(wei)45-50米(mi)(mi)，基槽深(shen)度約為(wei)35-40米(mi)(mi)。2014年3月24日E10沉(chen)(chen)放，它將與早(zao)前(qian)的(de)E9連(lian)接，在E9及(ji)之(zhi)前(qian)的(de)沉(chen)(chen)管屬于淺(qian)埋安(an)裝。E10沉(chen)(chen)管水(shui)深(shen)43.5米(mi)(mi)，世界(jie)范圍(wei)內尚無深(shen)水(shui)深(shen)槽沉(chen)(chen)管施工(gong)經驗參考。
當項(xiang)目進入(ru)未(wei)知領域，“直(zhi)逼(bi)技術極限”的(de)挑(tiao)戰(zhan)終于(yu)來(lai)了。沉管(guan)工(gong)程核心問題是密(mi)封不(bu)透水(shui)。在沉管(guan)接(jie)頭處有雙重防水(shui)裝(zhuang)置Omega密(mi)封和Gina止水(shui)帶，這是370毫(hao)米高的(de)橡膠襯墊(dian)(dian)，與(yu)前一(yi)節沉管(guan)對接(jie)時，襯墊(dian)(dian)會被擠壓至190毫(hao)米。一(yi)個標準的(de)沉管(guan)寬38米，對接(jie)精度的(de)準確與(yu)否，直(zhi)接(jie)關(guan)系到沉管(guan)水(shui)密(mi)的(de)質量(liang)。當一(yi)個相當于(yu)航母(mu)重量(liang)的(de)混(hun)凝土沉管(guan)沉放到50米深的(de)海底(di)基槽中后，如何(he)與(yu)前一(yi)個沉管(guan)的(de)止水(shui)帶精確對接(jie)，挑(tiao)戰(zhan)不(bu)言而喻。
有多(duo)少(shao)人看見(jian)過項目總經(jing)理是(shi)(shi)如何(he)解決一個(ge)個(ge)具體(ti)問題的？自(zi)然科(ke)(ke)學(xue)對(dui)壓(ya)力(li)(li)有多(duo)項描述，包括(kuo)氣(qi)體(ti)與液(ye)體(ti)對(dui)固體(ti)的壓(ya)力(li)(li)用“公斤”或(huo)“兆帕”反映恒定壓(ya)力(li)(li)的大小，而外(wai)部事物對(dui)人的壓(ya)力(li)(li)迄(qi)今為(wei)止(zhi)沒有計量單位意義上的表達。擔任超巨型工(gong)程的最高決策者(zhe)，他的神經(jing)元(yuan)或(huo)者(zhe)神經(jing)細胞所受(shou)到的外(wai)界作用力(li)(li)是(shi)(shi)多(duo)少(shao)，尚(shang)沒有科(ke)(ke)學(xue)的描述。因為(wei)他們的壓(ya)力(li)(li)對(dui)外(wai)行(xing)來(lai)說是(shi)(shi)完全不可見(jian)的。但是(shi)(shi)當(dang)你深入觀察時，這種(zhong)壓(ya)力(li)(li)轉化為(wei)創造的過程，偶爾還是(shi)(shi)可見(jian)的。
E10沉放后工程(cheng)師們發現：海底溝槽內洋(yang)流的變異(yi)帶來巨(ju)(ju)大的沖(chong)力，這意(yi)味著沉管的安裝操控更難掌控。林(lin)鳴和他(ta)的團隊要找到巨(ju)(ju)大沖(chong)力來自哪里。
劉曉東說(shuo)：“E10之前沒有遇(yu)到過這(zhe)種現象(xiang)，我(wo)們一(yi)(yi)直(zhi)在尋找原(yuan)因。按照基(ji)本(ben)理論(lun)，水(shui)(shui)流(liu)原(yuan)本(ben)應該是(shi)(shi)上層流(liu)速(su)大(da)，越(yue)往下流(liu)速(su)越(yue)小，特別(bie)是(shi)(shi)深槽內還會(hui)有衰減才對。后來經過對水(shui)(shui)流(liu)數據的分析和進一(yi)(yi)步的觀(guan)測，我(wo)們發(fa)現了(le)在某段時間槽底存(cun)在大(da)流(liu)速(su)的現象(xiang)。”
“海中的眼睛”化解危機
如果工程(cheng)(cheng)是解(jie)(jie)決(jue)(jue)問(wen)題(ti)的(de)(de)，那工程(cheng)(cheng)中(zhong)的(de)(de)每一(yi)個異(yi)象都會顯現(xian)出一(yi)系列(lie)問(wen)題(ti)，問(wen)題(ti)往(wang)往(wang)是以(yi)突變的(de)(de)方式到來(lai)(lai)。如何(he)(he)解(jie)(jie)決(jue)(jue)就是在(zai)創(chuang)(chuang)造(zao)一(yi)種(zhong)解(jie)(jie)決(jue)(jue)方案，而工程(cheng)(cheng)中(zhong)的(de)(de)任何(he)(he)一(yi)種(zhong)新(xin)的(de)(de)解(jie)(jie)決(jue)(jue)方案產生后，如果也(ye)能被適用到其他工程(cheng)(cheng)，它就成了案例或者標準，也(ye)就成為(wei)一(yi)項技(ji)術(shu)。所謂新(xin)技(ji)術(shu)就是這樣(yang)被創(chuang)(chuang)造(zao)出來(lai)(lai)的(de)(de)。
7月(yue)2日(ri)，林鳴來到北(bei)京。在國(guo)家(jia)海洋(yang)環(huan)境預報(bao)(bao)中心，他(ta)希(xi)(xi)望海洋(yang)預報(bao)(bao)專家(jia)幫(bang)助分析產(chan)生的原(yuan)因(yin)。林鳴很焦急，他(ta)希(xi)(xi)望找到答案以保(bao)證E11的順利沉放。
“這種現象叫海洋(yang)內(nei)(nei)波(bo)(bo)(bo)(bo)（Internal Wave），作為(wei)重(zhong)要的(de)(de)(de)海洋(yang)環(huan)境動力(li)因(yin)子，是我們重(zhong)點研究的(de)(de)(de)領域”，王彰貴說。“當海水上(shang)下兩層(ceng)因(yin)鹽度(du)不一致的(de)(de)(de)時候(hou)，并形成上(shang)面密(mi)度(du)高(gao)，下面密(mi)度(du)低的(de)(de)(de)分層(ceng)現象。首先，上(shang)層(ceng)密(mi)度(du)高(gao)處浮力(li)比(bi)較大(da)(da)，而下層(ceng)密(mi)度(du)小(xiao)的(de)(de)(de)區(qu)域浮力(li)也會變小(xiao)，當船行駛至密(mi)度(du)小(xiao)的(de)(de)(de)區(qu)域時浮力(li)突然變小(xiao)，船會向(xiang)下沉，就像(xiang)到懸崖一樣，這種海流(liu)現象叫內(nei)(nei)波(bo)(bo)(bo)(bo)。另外(wai)，內(nei)(nei)波(bo)(bo)(bo)(bo)會形成兩支(zhi)流(liu)向(xiang)正相反的(de)(de)(de)內(nei)(nei)波(bo)(bo)(bo)(bo)流(liu)，這種內(nei)(nei)波(bo)(bo)(bo)(bo)產生的(de)(de)(de)陣發性(xing)強流(liu)可高(gao)達1.5米/秒，猶如剪刀一般(ban)，破(po)壞(huai)力(li)極大(da)(da)。”
根據(ju)《解(jie)放軍報》的(de)報道，今年春(chun)節期(qi)間(jian)，372潛(qian)艇(ting)在(zai)執行巡邏任務時駛進(jin)深海密(mi)(mi)度(du)(du)躍變層后，由于海水密(mi)(mi)度(du)(du)突(tu)然變小(xiao)，壓(ya)力驟然變化(hua)，潛(qian)艇(ting)快速墜向3000多米深的(de)海底“懸崖”。危急關頭，王(wang)紅(hong)理(li)艇(ting)長(chang)指揮若(ruo)定(ding)，精(jing)確完成一項項操作，3小(xiao)時后潛(qian)艇(ting)恢復(fu)潛(qian)航能力。為(wei)此，中(zhong)央軍委給(gei)王(wang)紅(hong)理(li)、海軍給(gei)372潛(qian)艇(ting)記一等功。王(wang)彰貴說：“這類(lei)負密(mi)(mi)度(du)(du)梯度(du)(du)躍變層在(zai)淺海主要出現在(zai)北部(bu)近(jin)海，即(ji)粵(yue)東(dong)、粵(yue)西近(jin)海和瓊州海峽(xia)附近(jin)很小(xiao)的(de)海域，港珠澳項目遇(yu)到流(liu)速加快的(de)現象，和內波有點(dian)類(lei)似(si)。”
國家海(hai)洋環境預(yu)報(bao)(bao)(bao)(bao)中心保障項目組(zu)迅速調整人力(li)物力(li)，在沉管(guan)施工(gong)(gong)區域做(zuo)深槽觀測研究，放置了(le)多種海(hai)洋調查儀(yi)器，監測海(hai)流、波(bo)浪及鹽度(du)變化的(de)(de)規(gui)律，目的(de)(de)是收集施工(gong)(gong)區的(de)(de)水(shui)文信息，提高沉管(guan)施工(gong)(gong)臨近期預(yu)報(bao)(bao)(bao)(bao)的(de)(de)準確率。同時(shi)提高了(le)精細化預(yu)報(bao)(bao)(bao)(bao)水(shui)平，海(hai)面到施工(gong)(gong)海(hai)底(di)每一米(mi)的(de)(de)海(hai)水(shui)流速，從原來(lai)每兩個(ge)小(xiao)時(shi)的(de)(de)預(yu)報(bao)(bao)(bao)(bao)和實時(shi)監測，提升為一分鐘(zhong)、五(wu)分鐘(zhong)的(de)(de)預(yu)報(bao)(bao)(bao)(bao)。這個(ge)被稱之為“小(xiao)窗口(kou)”的(de)(de)預(yu)報(bao)(bao)(bao)(bao)系統猶(you)如一雙(shuang)“海(hai)中的(de)(de)眼睛”，成(cheng)功地(di)避開了(le)內波(bo)發生(sheng)時(shi)段作業(ye)。
“在安(an)(an)裝E11時我(wo)們第一(yi)次嘗(chang)試這個系(xi)統(tong)(tong)(tong)，到了安(an)(an)裝E12的(de)時候，系(xi)統(tong)(tong)(tong)逐步在完善。可(ke)以說，這個系(xi)統(tong)(tong)(tong)目前(qian)已(yi)經成(cheng)熟(shu)。”劉曉東說。國家海洋環境預報中心研制的(de)“大(da)窗口”與“小窗口”保障系(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)軟件，在總指揮林鳴(ming)眼中其市場價值巨大(da)。
另一個支柱
就在(zai)同一天，林鳴拜訪了(le)另一個(ge)機構——中(zhong)國航空工(gong)業(ye)集團第(di)304研究所，他希望(wang)得到沉(chen)管(guan)沉(chen)放“萬無一失(shi)保障系統”的(de)(de)另一個(ge)重要支撐。“我們已經進入深海作(zuo)(zuo)業(ye)，深水深槽內水流條件復雜，纜繩(sheng)長度增加(jia)，剛度減少，沉(chen)管(guan)質(zhi)量大、負浮力小，在(zai)水流作(zuo)(zuo)用下可能產(chan)生的(de)(de)運動會(hui)給沉(chen)管(guan)安裝(zhuang)(zhuang)帶來風險。有必(bi)要在(zai)沉(chen)管(guan)沉(chen)放過(guo)程中(zhong)，對沉(chen)管(guan)運動姿態進行監測(ce)(ce)，你們能幫助(zhu)我們監測(ce)(ce)沉(chen)管(guan)的(de)(de)姿態嗎(ma)？如果能，才能保證(zheng)我們每個(ge)月的(de)(de)安裝(zhuang)(zhuang)”，林鳴詢(xun)問(wen)。
“沒有什么(me)不能！” 304所(suo)副所(suo)長周自力說。“我們所(suo)是一(yi)個誕生于(yu)抗美援朝戰火中(zhong)的(de)(de)致力于(yu)自主(zhu)研發和用(yong)準確數(shu)據保(bao)障國(guo)防(fang)技術(shu)發展(zhan)的(de)(de)基礎性研究機構，從事(shi)的(de)(de)計量(liang)測試(shi)技術(shu)領(ling)域研究，參與過各(ge)(ge)種國(guo)防(fang)重(zhong)大項目，如(ru)神舟(zhou)系列飛船、三代坦克(ke)、四代飛機、C919大飛機等(deng)，提供了(le)準確的(de)(de)數(shu)據，保(bao)障了(le)各(ge)(ge)項目的(de)(de)成功(gong)。我們一(yi)定要利(li)用(yong)我所(suo)自主(zhu)創新和動態測試(shi)的(de)(de)技術(shu)優勢，為(wei)保(bao)障沉管(guan)安裝成功(gong)對接進(jin)行技術(shu)攻關，為(wei)港(gang)珠澳(ao)大橋的(de)(de)建設(she)盡微薄(bo)之力。”
據承(cheng)擔(dan)這(zhe)項任務(wu)的負(fu)責人邵(shao)新慧介紹，中(zhong)國交通(tong)建設(she)(she)股份有限公司下(xia)屬(shu)的中(zhong)交天(tian)津港灣工程研究院(yuan)在5月(yue)份就與他們(men)接洽，希(xi)望能夠提(ti)供“運(yun)動(dong)姿態跟蹤監(jian)測(ce)(ce)系(xi)統”的技術支(zhi)撐。304所(suo)僅僅用了一(yi)個月(yue)就完成了實驗室驗證試(shi)驗、現場(chang)模擬運(yun)動(dong)的比對測(ce)(ce)量試(shi)驗、測(ce)(ce)試(shi)方(fang)案的設(she)(she)計與修改(gai)，初步驗證了測(ce)(ce)試(shi)方(fang)案的可(ke)行(xing)性。在林鳴離開304所(suo)的第四天(tian)，“港珠澳大橋(qiao)島隧工程深槽(cao)區海流(liu)條(tiao)件分析暨沉管(guan)對接作業窗口預報保障系(xi)統建設(she)(she)方(fang)案專家(jia)(jia)咨詢會(hui)”在珠海召開，測(ce)(ce)試(shi)方(fang)案通(tong)過(guo)了與會(hui)13位(wei)專家(jia)(jia)的評審，并確定(ding)馬上實施(shi)。
“由(you)于(yu)E11沉(chen)管的(de)作業窗口定(ding)為2014年7月21日(ri)(ri)，20日(ri)(ri)需(xu)開始浮運(yun)、17日(ri)(ri)沉(chen)管封門、14日(ri)(ri)要(yao)到(dao)現(xian)場安(an)(an)裝(zhuang)調(diao)試(shi)，時間非(fei)常緊(jin)迫。所領導大開綠燈，我們(men)在(zai)5天(tian)時間內(nei)完成(cheng)儀(yi)器采購、支架(jia)加工(gong)(gong)裝(zhuang)配(pei)以及測試(shi)系(xi)統搭建。7月13日(ri)(ri)凌晨3點，剛調(diao)試(shi)好的(de)儀(yi)器被(bei)打包(bao)裝(zhuang)箱運(yun)往(wang)機場發(fa)貨運(yun)，并于(yu)當天(tian)夜里12點到(dao)珠(zhu)海項(xiang)目總部(bu)營(ying)地(di)。第(di)二(er)天(tian)一大早乘交通(tong)船(chuan)到(dao)桂山島沉(chen)管停泊地(di)進行安(an)(an)裝(zhuang)調(diao)試(shi)。因為是首次安(an)(an)裝(zhuang)調(diao)試(shi)，在(zai)天(tian)津港(gang)灣工(gong)(gong)程研究(jiu)院的(de)工(gong)(gong)程師們(men)的(de)配(pei)合下(xia)，從下(xia)午2點半開始一直忙到(dao)晚上11點半，歷時9小(xiao)時終于(yu)圓(yuan)滿完成(cheng)。”邵(shao)新慧說。
他(ta)們運用了空間對接運動姿(zi)態(tai)監(jian)測(ce)技術手段(duan)：“選出合適(shi)(shi)的(de)(de)傳感(gan)器(qi)，搭(da)建(jian)六維測(ce)量(liang)(liang)(liang)系統，設計(ji)沉(chen)管姿(zi)態(tai)測(ce)量(liang)(liang)(liang)模型，編制適(shi)(shi)宜于現場(chang)快速(su)濾波的(de)(de)計(ji)算(suan)(suan)軟件(jian)。對現場(chang)采(cai)集的(de)(de)信(xin)(xin)號進行分(fen)析(xi)，在沉(chen)管沉(chen)放不同的(de)(de)深(shen)(shen)度上利用邊界條(tiao)件(jian)優化數值(zhi)分(fen)析(xi)模型，計(ji)算(suan)(suan)沉(chen)管在不同水(shui)深(shen)(shen)及邊界條(tiao)件(jian)下的(de)(de)固有模態(tai)頻率，再通過實(shi)測(ce)得(de)到的(de)(de)流速(su)、流速(su)變化頻率等(deng)數據，對沉(chen)管施以外力計(ji)算(suan)(suan)其響應，以此為參考(kao)提取信(xin)(xin)號有效成分(fen)，獲得(de)所需各方向(xiang)的(de)(de)加(jia)速(su)度、角度等(deng)物理量(liang)(liang)(liang)。測(ce)量(liang)(liang)(liang)系統所組成的(de)(de)超低頻慣導平臺(tai)側重于加(jia)速(su)度測(ce)量(liang)(liang)(liang)，繼而求(qiu)得(de)管節運動的(de)(de)位移和角度”，邵新慧(hui)說。
7月20日晚上8點半(ban)，浮運船隊按時起航。21日下午2點半(ban)開始沉放。邵新慧(hui)負責(ze)沉管(guan)運動姿(zi)態情況的實時監測(ce)與匯(hui)報。在7個半(ban)小(xiao)時的監測(ce)與預(yu)報的保(bao)障(zhang)下，林鳴宣(xuan)布(bu)沉放對接成(cheng)(cheng)功(gong)，304所成(cheng)(cheng)功(gong)地(di)完成(cheng)(cheng)了首次任(ren)務。
而304所項(xiang)目組不滿足于現狀，根據每次管(guan)節(jie)沉(chen)放綜(zong)合分析監(jian)測(ce)得到(dao)的(de)(de)加速度(du)、角度(du)、纜力(li)、流速、海水密度(du)等數據，正(zheng)在逐步(bu)完善沉(chen)管(guan)數值模(mo)型分析，設計開發(fa)產品級的(de)(de)深水姿(zi)態監(jian)測(ce)平臺，以(yi)實現沉(chen)管(guan)安裝過程的(de)(de)自(zi)動化監(jian)測(ce)與報警。目前國內、國際上已有多條在規劃中(zhong)(zhong)的(de)(de)海底隧道，所以(yi)他的(de)(de)營運前景廣闊。邵新慧(hui)承認，這項(xiang)研究成果還可(ke)以(yi)用于其它水下和太空中(zhong)(zhong)結(jie)構(gou)或(huo)物體(ti)的(de)(de)超低頻運動姿(zi)態測(ce)量。
到目前為止，304所甚至都沒有來得及(ji)與港珠(zhu)澳大(da)橋項目談及(ji)測試費用之事。周自力(li)說：“我們(men)是國家級的(de)(de)國防科(ke)研基地，我們(men)代表的(de)(de)是行(xing)業國家的(de)(de)技術(shu)水平，我們(men)追求的(de)(de)東西(xi)不(bu)是錢的(de)(de)問題(ti)，我們(men)是把它當科(ke)學問題(ti)在研究(jiu)，這是我們(men)的(de)(de)價值追求。”
“之(zhi)所以(yi)我(wo)們沒有(you)花大(da)價(jia)錢(qian)購買外國的(de)軟件系統，這和國家整體科(ke)(ke)技實力(li)(li)的(de)升級有(you)很大(da)關(guan)系，如果沒有(you)強大(da)的(de)科(ke)(ke)研(yan)實力(li)(li)與平臺，只(zhi)能(neng)受(shou)制于人。它是(shi)一(yi)個互相(xiang)催(cui)生的(de)過程，經濟(ji)與科(ke)(ke)技優(you)勢催(cui)生了中國工程建設邁上一(yi)個新(xin)的(de)臺階。同(tong)時，工程的(de)需求也催(cui)生了海洋技術以(yi)及測量(liang)技術的(de)發展”，尹海卿說(shuo)。
港珠(zhu)澳大橋工程(cheng)展現了經濟(ji)與技(ji)術(shu)相(xiang)互“泛現”的(de)(de)(de)圖卷，讓人(ren)們有機(ji)會觀看到經濟(ji)與技(ji)術(shu)是如何相(xiang)互表(biao)達的(de)(de)(de)過程(cheng)，以及經濟(ji)與技(ji)術(shu)創新的(de)(de)(de)繁衍能力，因為它們比一個工程(cheng)的(de)(de)(de)作品(pin)更(geng)抽(chou)象(xiang)。在這里，經濟(ji)成(cheng)為新技(ji)術(shu)語言的(de)(de)(de)表(biao)達，而經濟(ji)的(de)(de)(de)鏡子則映射(she)了新技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)出(chu)現。
（本文章摘自11月8日《21世紀經濟報道》）