文/本刊记者 陈楠枰 摄影/王宇
伶仃洋上，有一座连接香港、珠海和澳门，集桥、岛、隧于一体的跨海集群工程，因其超大的建筑规模、空前的施工难度和顶尖的建造技术而闻名世界。作为目前世界上最长的一座跨海大桥，它被誉为“新世界七大奇迹”之一。粤港澳大湾区飞速发展背后，这座“一桥通三地”的大桥亦起到了重要驱动作用。
11月10日，中国工程院院士、中国交通建设集团有限公司首席科学家、港珠澳大桥岛隧工程项目总经理兼总工程师林鸣，与来自“一带一路”沿线国家的青少年们讲起了港珠澳大桥的故事。
顶着40 米深海水，全长6.7 公里的港珠澳大桥海底隧道究竟是如何建成的？
港珠澳大桥海底隧道全长6.7 公里，是当前世界上最长的公路沉管隧道和首条深埋沉管隧道，最深处位于海平面40米以下。
为何要修海底隧道，而非直接建跨海大桥？林鸣在演讲中谈及了选择的始末。
原来，受限于香港机场飞机起降通航限高，港珠澳大桥主通航口有接近6公里水域范围，设置了约130 米的平均限高。“以中国正在建设的第二个大通道——深中通道为例，该通道的主通航口就是以桥梁形式跨越的，桥塔高度达到300 多米，显然已远远超出了130 米的平均限高要求。可见，在港珠澳大桥的主通航口无法建大桥。”林鸣举例分析。
只是，在大桥主通航口，用水下隧道方案代替桥梁建设思路，林鸣又遇到了盾构隧道和沉管隧道的选择问题。
作为一种用机械开挖隧道的方法，盾构隧道技术在国际上早已得到普遍应用，是一项较为成熟的技术，风险性相对更加可控。然而，如果采用这种方法，需要将隧道设置在水下60 米深，有1/3的隧道将穿越岩层和软土层界面，隧道长度达8 公里，连接隧道的两个人工岛长度需要达到1.3 公里。“以这个长度横跨珠江口或将存在一个风险，即有可能影响整个珠江口的水域环境，这是一个对未来数百年甚至上千年造成不良影响的风险。”林鸣表示。
因此，尽管面临外海沉管隧道施工需要深挖基槽、管节海上浮运安装作业难度极大、中国设计与施工均没有成熟经验等问题，沉管隧道的建设方案依旧是唯一能满足珠江口水域全桥阻水率指标，保证通航需求的最理想方案。
“殊不知，在港珠澳大桥开工建设时，中国的沉管隧道里程加起来只有不到4 公里，平均单个隧道长度在300 ～400 米之间，重量约4 万～5 万吨，耗费工期需达六年之久。而港珠澳大桥的单节沉管长度虽仅有180 米，重量却高达8 万吨，对海上工程来讲，沉管重量的增加将为工程实施增加很大难度，甚至产生未知的问题。”
面对当时世界顶级沉管隧道公司的“天价”技术咨询费，林鸣和团队最终作出了艰难且肩负重大责任的自主建设的选择。他们意识到，再多的钱买不回核心技术，只有走自我研发的道路才是掌握核心技术的根本途径。
没有成熟的技术支撑，却有他国早已申请的专利壁垒，林鸣和团队选择“举全国之力，发挥国家整体的产业和科研优势，花费一年多的时间潜心研究，终于找到了全凭中国人自己发明创造的一套方法。”
“我们利用计算机和各种测控技术获得信息，让沉管在漂浮的过程中实现高精度定位，令其在落到海床的一瞬间就能够达到我们所预想的精度。”林鸣回忆，港珠澳大桥沉管隧道最终接头对接精度达到了毫米级，“这就是中国工程师发挥创造力所凝结出的中国智慧，最终解决了大型沉管水下安装的关键问题。”
港珠澳大桥沉管隧道正式贯通时，国际隧道协会隧道专家汉斯·德维特专程从荷兰赶来见证，即感叹“港珠澳大桥沉管隧道的实现，使中国从一个沉管隧道技术的相对小国发展成为国际隧道行业沉管隧道技术的领军国家之一。”
耗资3.4 亿元保护中华白海豚，实现海洋环境“零污染”
中华白海豚的保护问题一直是林鸣团队关注的重点之一。据他介绍，港珠澳大桥的工程水域处在中国很重要的白海豚保护区。作为国家一级重点保护濒危野生动物，中华白海豚在中国被称为“海上的大熊猫”，具有很重要的生态价值。
“每年的4 ～8月是白海豚的繁殖期。我们在工程论证阶段就已经考虑，大桥建设需耗费多少年，对白海豚会产生什么影响？在白海豚的繁殖期里开展大桥施工，连续多年是否会改变它的习性，影响它的栖息？这些早已作为很重要的问题被提出来了。”林鸣认为，如何在不影响白海豚栖息的前提下开展工程建设，“建设者们负有很重要的责任。”
为对抗敏感的海洋环境、保护白海豚，港珠澳大桥建设者选择优化建设方案，采用化水上施工为陆域加工、化工地现浇为工厂制作的办法，尽量减少海上作业时间和作业范围。
林鸣团队达成统一认识，终于成功研制出了大直径钢圆筒。“这个圆筒直径达到22 米，最高高度超过50 米，把它们沉到海床里围成岛，建设者们可以在围起来的岛内进行作业。”
据介绍，工程建设对白海豚的影响，最关键的就是人工岛建设阶段。“如果我们不用大直径钢圆筒围岛的方式，这项建设就得耗费三年时间。这段时间里，每天大概会一两百艘大型船舶在珠江口作业，相当于我们要在白海豚的‘家’中每日24 小时不停歇工作三年之久，无论如何小心都会对白海豚的栖息造成影响。”
最终，在对白海豚影响最大的阶段，林鸣团队将时间缩短至7 个月，两个人工岛分阶段工作，力争将对白海豚的影响减到最小。“我们一直关注广东和香港两地政府的监测数据，特别是种群数量的参数。数据显示，在港珠澳大桥的整个建设过程中，白海豚的种群数量并未受到影响，甚至观测到的次数还有所增加。”林鸣很欣慰。
2017年7月，港珠澳大桥管理局亦曾对外公布一组数据：自港珠澳大桥主体工程自建设以来，约3.4 亿元花在白海豚保护上，其中白海豚生态补偿费用8000万元，用于施工中相关的监测费用4137万元，环保顾问费用900 万元，渔业资源生态损失补偿约1.88 亿元，有关环保课题研究约1000 万元，其他约800 万元。
在林鸣看来，从大胆挑战沉管隧道技术到采用大直径钢圆筒快速成岛的重大创新方案，均需要中国建设者攻坚克难、自主研发技术，这些所体现的都是中国精神。而在经济建设和工程建设的过程中，中国对于生态环境保护和国家的可持续发展，也已经从理念上发生了提升和改变。
“港珠澳大桥的建成体现了中国绿色、生态、可持续的发展理念，这是一座对社会经济、环境保护及未来发展负责任的桥梁。在大桥建设的过程中，我们见证了中国工程师和中国企业所发挥的智慧以及做出的贡献，也能感受到他们对这个国家的经济社会发展以及生态环境保护所怀揣的责任感、使命感。”林鸣说。
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