“簡單的方案意味著更有挑戰(zhàn)的工作，工程師需要在創(chuàng)新、因地制宜的設(shè)計、試驗和論證方面下更多功夫，也對施工現(xiàn)場的精度控制、過程控制和風(fēng)險管理提出了更高的要求”，9月13日，中國工程院院士、中國交通建設(shè)股份有限公司總工程師林鳴在第十屆國際橋梁與隧道技術(shù)大會暨“一帶一路”交通基礎(chǔ)設(shè)施高端論壇上，通過總結(jié)港珠澳大橋的建設(shè)經(jīng)驗，分享了橋隧發(fā)展趨勢以及創(chuàng)新方案。

林鳴是港珠澳大橋島隧工程項目總工程師，2005年開始參與港珠澳大橋前期研究，2010年底開始建設(shè)工作。

港珠澳大橋是連接中國香港、珠海、澳門的超大型跨海通道，集橋梁、人工島和海底隧道于一體，全長55公里，是迄今世界最長的跨海大橋，也是中國橋梁建筑史上技術(shù)最復(fù)雜、環(huán)保要求最高、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)最高的“超級工程”。

正如林鳴2018年在《朗讀者》節(jié)目中朗誦汪國真的《我喜歡出發(fā)》

——“我喜歡出發(fā)，凡是到達了的地方，都屬于昨天……”一樣，在港珠澳大橋的建設(shè)經(jīng)驗之上，林鳴仍在持續(xù)攀登世界工程技術(shù)高峰的創(chuàng)新之路。

會上他分享了四個橋隧工程創(chuàng)新方案，分別為沉管快速預(yù)制方法、新助浮安裝體系與負(fù)干舷沉管工法、裝配式人工島和新沉管最終接頭方法。

沉管快速綠色建造

澎湃新聞了解到，港珠澳大橋海底沉管隧道是主體工程的重中之重，全長5664米，由33節(jié)沉管和1個最終接頭對接而成，是我國第一條外海沉管隧道，實現(xiàn)了世界深埋沉管技術(shù)的突破。

港珠澳大橋島隧工程采用“工廠法預(yù)制沉管”，共建造完成了三十三節(jié)八萬噸沉管的預(yù)制，被稱為世界上規(guī)模最大、生產(chǎn)工藝最先進的工廠法沉管預(yù)制工程。

相比其他隧道形式，沉管技術(shù)歷史較短，約有200年。林鳴表示，回顧歷史發(fā)現(xiàn)，沉管技術(shù)正向“更簡單”的趨勢發(fā)展。

他解釋，“簡單”即降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、減少工作量、簡化工作面、優(yōu)化臨時設(shè)施、縮短工作周期等。沉管隧道在構(gòu)造和工法上經(jīng)歷了一個從復(fù)雜到簡單的總體演變趨勢。但簡單的構(gòu)造和工法，通常在技術(shù)創(chuàng)新、質(zhì)量控制、過程管理等都提出了更高的要求。

林鳴介紹，在室內(nèi)流水線上生產(chǎn)沉管的首創(chuàng)是厄勒海峽隧道，該沉管預(yù)制工廠法能夠同時實現(xiàn)無干擾、流水線和高質(zhì)量生產(chǎn)。

此后，深圳沿江通道沉管隧道也是采用工廠法預(yù)制沉管，該隧道段長約2.3公里，共有28節(jié)80米沉管，總工期約10個月，每個月需完成三節(jié)沉管預(yù)制才能滿足工期計劃。

就工期而言，林鳴稱，這是一項非常具有挑戰(zhàn)性的工作。

于是基于港珠澳島隧工程的經(jīng)驗，林鳴團隊提出了沉管快速綠色建造新方法，即通過固定式管節(jié)底模、通長內(nèi)模、多腳針形梁和可移動節(jié)段側(cè)模的組合，實現(xiàn)頂、底板和墻體節(jié)段鋼筋綁扎與節(jié)段混凝土澆筑的高達4到5個工作面平行流水作業(yè)，并實現(xiàn)內(nèi)模與底模以1個管節(jié)預(yù)制為周期的高效與便捷的清理與維護（傳統(tǒng)方法以節(jié)段為周期）。

比較工期，用傳統(tǒng)流水線法需25天預(yù)制一節(jié)沉管，用新方法只需要19天，最快只需要16天。林鳴稱，該方法更節(jié)省工序、時間和場地，因此也叫快速預(yù)制法。

負(fù)干舷沉管

沉管預(yù)制是海底隧道建設(shè)的第一步，此后沉管浮運過程中，水密性及安裝過程中浮力控制也是關(guān)鍵工序。

深圳沿江通道沉管預(yù)制場址在珠海牛頭島，距離隧址約55公里，當(dāng)?shù)厮罴s30米，沉管管節(jié)不具備正常浮運條件。

對此，林鳴團隊提出負(fù)干舷安裝的設(shè)想，將沉管管節(jié)設(shè)計成負(fù)干舷，其負(fù)浮力等同于自重的2%-5%（正浮力等同于自重的1%-5%），采用半潛駁運輸，運輸過程是助浮的，且管節(jié)沉放也是通過負(fù)浮力與安裝船提供的吊力平衡來實現(xiàn)助浮。

林鳴介紹，新設(shè)想更省時、經(jīng)濟性更強，施工方面，采用負(fù)干舷沉管可以取消壓載系統(tǒng)、減少舾裝工作量、減少水下基槽開挖量等；設(shè)計方面，新助浮安裝體系可降低隧道高度0.9米、減少50%以上壓載混凝土的工程量等。

裝配式人工島

在島隧工程中，人工島是主體橋梁和沉管隧道的轉(zhuǎn)換平臺，主要起連接作用。 

建設(shè)港珠澳大橋島隧工程時，林鳴團隊借鑒橋梁建設(shè)方法，首創(chuàng)深插大直徑鋼圓筒快速筑島技術(shù)，將巨型圓鋼筒直接插入海床并固定圍成一個封閉的橢圓形，然后對內(nèi)部填砂形成人工島。與傳統(tǒng)筑島工藝相比，該筑島方法將建設(shè)工期從3年縮短到6個月，減少海上挖泥量1000萬立方米。

此后，林鳴團隊在對卡塔爾首都多哈西灣的一條隧道建設(shè)投標(biāo)時，進一步提出了裝配式人工島新設(shè)想。

林鳴介紹，該隧道約5-6公里，因為要趕在世界杯之前完成，工期緊張，疊加環(huán)保等因素限制，團隊評估多方情況后，在港珠澳大橋人工島建設(shè)經(jīng)驗基礎(chǔ)上，提出了人工島模塊化預(yù)制、海中安裝的方法。

他表示，裝配式人工島能夠適應(yīng)更一般的地質(zhì)，一般是將人工島模塊在岸邊干塢預(yù)制，再浮運至現(xiàn)場安裝，具有減少水下地基處理、低噪音、綠色、海上模塊化施工的優(yōu)勢。

沉管最終接頭方法

沉管最終接頭是水下沉管隧道最后一個預(yù)制段。林鳴表示，為降低海上作業(yè)風(fēng)險，港珠澳大橋島隧工程我們研發(fā)了可折疊、主動止水、可逆的最終接頭。該方法獨特之處在于完成對接后，還可以繼續(xù)調(diào)整接頭，以獲得更高的安裝精度。

他說：“事實上，港珠澳大橋島隧工程合龍時我們就做了一次，最后將最終接頭與兩邊沉管的對接精度控制到了3毫米?！痹摲桨傅牧硪粌?yōu)勢是將海上作業(yè)時間從傳統(tǒng)工法所需的幾個月縮短至一天。

而該方法的缺點是需要用到大型浮吊，對裝備要求高，且最終接頭的排水體積相對其重量很小，對地基產(chǎn)生的壓力遠大于兩邊沉管的地基壓力，有差異沉降風(fēng)險。

林鳴稱，在投標(biāo)多哈隧道工程時，團隊進一步提出，“把最終接頭主結(jié)構(gòu)做的和兩邊沉管一樣長，最終接頭可以與之前沉管共享所有施工設(shè)施流程與計劃，包括預(yù)制、浮運與沉放”。他表示，新方案大幅簡化了最終接頭工作，工期、裝備要求以及投資上也得到了優(yōu)化。

林鳴表示，沉管隧道、人工島等技術(shù)的發(fā)展趨勢可以用“簡單化”來總結(jié)，他分享了一個公示——“簡單的解決方案=少用地+少工時+少工序+更高質(zhì)量+更高精度+技術(shù)創(chuàng)新=可持續(xù)的結(jié)果”。

他解釋，“總體思想就是工程要越來越簡單，簡單以后我們智慧才能發(fā)揮價值，工程師才能發(fā)揮自己的價值，然后工程實現(xiàn)更綠色、更可持續(xù)、更高資源效率。”他強調(diào)，簡單化的方案需要創(chuàng)造性地工作，實施過程需要不斷突破既有框架和邊界。