發布時(shi)間：2015-11-13
港珠澳跨海大橋正在建設(she)之中(zhong)，它被認為(wei)是中(zhong)國最重要的基礎設(she)施工程項目(mu)，無論是技(ji)術還是政治意義都很重大。這座(zuo)大橋將是連接內地和香港、澳門之間(jian)的第(di)一座(zuo)跨海大橋，始建于2009年12月，力爭(zheng)在2016年完成。
港(gang)珠(zhu)澳大橋(qiao)開通(tong)后，機(ji)動(dong)車(che)將從香(xiang)港(gang)西(xi)南(nan)部的(de)(de)香(xiang)港(gang)口岸(an)人工(gong)島(dao)(dao)開始，通(tong)過12公里的(de)(de)連接線(xian)，穿越粵港(gang)分界線(xian)后，經東人工(gong)島(dao)(dao)的(de)(de)過渡，進(jin)入一段目前世界最長(chang)、雙(shuang)向六車(che)道的(de)(de)海底沉管隧道，水下穿行近6.7公里，隨(sui)后經西(xi)人工(gong)島(dao)(dao)進(jin)入23公里長(chang)的(de)(de)大橋(qiao)，到達(da)珠(zhu)澳口岸(an)人工(gong)島(dao)(dao)，然(ran)后分流到澳門或珠(zhu)海。
大(da)(da)橋工(gong)程(cheng)全部投資(zi)約為(wei)1100億元人民幣，是目前(qian)世界(jie)跨海大(da)(da)橋投資(zi)最大(da)(da)的(de)(de)工(gong)程(cheng)。在2014年ENR（Engineering News Reports）全球承包商250強名單中(zhong)，位列第四的(de)(de)中(zhong)國交通建設(she)(she)股份(fen)有(you)限(xian)公司(si)為(wei)該(gai)項工(gong)程(cheng)的(de)(de)主要承包商。 中(zhong)國工(gong)程(cheng)建設(she)(she)者們正在這片海域(yu)創建一(yi)項橫跨珠江三角洲的(de)(de)世紀(ji)工(gong)程(cheng)——港珠澳大(da)(da)橋，它美麗(li)的(de)(de)弧(hu)線將成(cheng)為(wei)最受矚(zhu)目和(he)最上鏡的(de)(de)亮麗(li)地標(biao)。
資料缺乏，工程領域相對陌生
港(gang)珠澳(ao)大(da)(da)橋工程中最具挑戰性的是沉(chen)(chen)管(guan)隧(sui)(sui)(sui)道(dao)(dao)工程。沉(chen)(chen)管(guan)隧(sui)(sui)(sui)道(dao)(dao)建(jian)設已有(you)近100年的歷史，但是在(zai)本世(shi)紀之前，沉(chen)(chen)管(guan)隧(sui)(sui)(sui)道(dao)(dao)大(da)(da)多用于下(xia)(xia)水道(dao)(dao)、管(guan)線線路的鋪設，或者(zhe)是跨(kua)江跨(kua)河的短距(ju)離(li)施工。直到本世(shi)紀初，沉(chen)(chen)管(guan)隧(sui)(sui)(sui)道(dao)(dao)掀開了跨(kua)海(hai)隧(sui)(sui)(sui)道(dao)(dao)建(jian)設的新篇章。根據國際隧(sui)(sui)(sui)道(dao)(dao)協(xie)會1993年的報告，沉(chen)(chen)管(guan)隧(sui)(sui)(sui)道(dao)(dao)被定義為：是由(you)若(ruo)干(gan)預制沉(chen)(chen)管(guan)在(zai)水下(xia)(xia)對接沉(chen)(chen)放安裝，并使這些沉(chen)(chen)管(guan)的組合體成為連接兩端陸上(shang)交通的隧(sui)(sui)(sui)道(dao)(dao)。
世(shi)界第一座跨海(hai)沉(chen)管隧(sui)道(dao)建于1958年(nian)的(de)古巴哈瓦那沉(chen)管隧(sui)道(dao)；之(zhi)后有連接歐亞兩大洲的(de)博斯(si)普(pu)魯(lu)斯(si)（Bosporus）海(hai)峽隧(sui)道(dao)，隧(sui)道(dao)底部最(zui)大水深(shen)約60米，是(shi)目前世(shi)界上(shang)最(zui)深(shen)的(de)海(hai)底沉(chen)管隧(sui)道(dao)，其后是(shi)于2010年(nian)竣(jun)工的(de)韓(han)國(guo)釜山-巨濟海(hai)底隧(sui)道(dao)。
中國(guo)工程師們建(jian)設了世(shi)界(jie)上(shang)最多的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)(da)橋(qiao)(qiao)。根據維基百科統計，全(quan)球長(chang)度超過3000米的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)(da)橋(qiao)(qiao)共有(you)938座(zuo)，其中689個(ge)建(jian)在中國(guo)，占總數的(de)(de)(de)73%；不僅如此(ci)，世(shi)界(jie)十個(ge)最長(chang)跨海(hai)大(da)(da)(da)(da)橋(qiao)(qiao)中的(de)(de)(de)六座(zuo)在中國(guo)，包括(kuo)全(quan)長(chang)41.58公里的(de)(de)(de)青島海(hai)灣大(da)(da)(da)(da)橋(qiao)(qiao)以及(ji)全(quan)長(chang)35.673公里的(de)(de)(de)杭州灣大(da)(da)(da)(da)橋(qiao)(qiao)等。
中國(guo)工程師們(men)(men)(men)雖然有建(jian)(jian)設(she)跨(kua)江隧(sui)(sui)道的(de)歷史，但(dan)直到(dao)2010年之前(qian)，他們(men)(men)(men)對(dui)海(hai)底(di)沉(chen)(chen)管隧(sui)(sui)道非常(chang)陌(mo)生，他們(men)(men)(men)甚(shen)至(zhi)只是在(zai)(zai)電(dian)視或者專業期刊上見到(dao)過海(hai)底(di)沉(chen)(chen)管隧(sui)(sui)道建(jian)(jian)造的(de)視頻與(yu)照(zhao)片。中交港珠澳大橋島隧(sui)(sui)工程項目副總經理尹海(hai)卿說，“國(guo)外的(de)施工乃至(zhi)詳(xiang)細的(de)資料(liao)根本拿(na)不到(dao)，我們(men)(men)(men)僅在(zai)(zai)一(yi)本叫(jiao)《隧(sui)(sui)道》（Journal of the tunnel）的(de)期刊上看到(dao)過一(yi)篇介紹(shao)沉(chen)(chen)管制作的(de)文章和照(zhao)片，這就是我們(men)(men)(men)認識海(hai)底(di)隧(sui)(sui)道沉(chen)(chen)管的(de)最初信(xin)息”。顯然，中國(guo)工程師們(men)(men)(men)雖建(jian)(jian)造了世界最多的(de)橋梁(liang)或者跨(kua)海(hai)大橋，但(dan)是他們(men)(men)(men)沒有在(zai)(zai)開(kai)放海(hai)域(yu)建(jian)(jian)造深埋式沉(chen)(chen)管隧(sui)(sui)道的(de)經驗。
穆(mu)勒(le)（Casper Paludan-Müller）是(shi)丹麥科威公司(si)（COWI）資(zi)深(shen)項目(mu)經(jing)理，他參與過丹麥與瑞典(dian)之間的(de)厄勒(le)海峽（Oresund Strait）沉管隧道和韓國釜山—巨濟(ji)的(de)沉管隧道工(gong)程(cheng)，該(gai)公司(si)是(shi)港珠(zhu)澳(ao)大(da)橋島隧項目(mu)綜合橋隧連(lian)線的(de)初步設計合作伙伴之一(yi)。談到港珠(zhu)澳(ao)隧道工(gong)程(cheng)非凡特征(zheng)時穆(mu)勒(le)說：“在珠(zhu)江三角洲建造(zao)長達(da)5.6公里、開挖基槽深(shen)達(da)30多米的(de)世界最長基槽最深(shen)的(de)隧道，是(shi)前所(suo)未有的(de)，工(gong)程(cheng)難度直(zhi)逼技術極限，這(zhe)是(shi)一(yi)項破世界紀錄的(de)工(gong)程(cheng)。”
何謂世界級難題？
“工程(cheng)難度直逼技術極限”何以見得？首先，港(gang)珠(zhu)澳海(hai)底(di)隧道有33個長(chang)180米(mi)(mi)(mi)、寬(kuan)38米(mi)(mi)(mi)的(de)巨型沉(chen)管(guan)(guan)(guan)，它(ta)們要被一(yi)節節地(di)準確沉(chen)入海(hai)底(di)近50米(mi)(mi)(mi)深(shen)已經挖好的(de)基(ji)槽中。每(mei)一(yi)節沉(chen)管(guan)(guan)(guan)有8萬(wan)噸。8萬(wan)噸意(yi)味著什么？世界最大(da)(da)的(de)美國(guo)“尼(ni)米(mi)(mi)(mi)茲”核動(dong)力航母滿載排水量(liang)為(wei)9.1萬(wan)噸，中國(guo)“遼寧”號航母滿載重量(liang)6.75萬(wan)噸，就是(shi)說，港(gang)珠(zhu)澳大(da)(da)橋(qiao)的(de)海(hai)底(di)隧道相(xiang)當于放入33個航母重量(liang)的(de)沉(chen)管(guan)(guan)(guan)。
穆勒告知：5.6公(gong)里(li)的(de)港(gang)珠澳海底(di)隧道(dao)(dao)長(chang)(chang)度超(chao)過丹麥和瑞典之間的(de)厄勒海峽沉管隧道(dao)(dao)段長(chang)(chang)度的(de)60%，這條海底(di)隧道(dao)(dao)只(zhi)有3.51公(gong)里(li)，是迄今海底(di)隧道(dao)(dao)長(chang)(chang)度的(de)紀錄保(bao)持(chi)者；而韓國(guo)釜山—巨濟(ji)隧道(dao)(dao)的(de)長(chang)(chang)度只(zhi)有3.24公(gong)里(li)。
花田幸生（Hanada Yukio）是世(shi)界頂級隧(sui)道(dao)施(shi)(shi)工專家(jia)，他(ta)有35年隧(sui)道(dao)工程(cheng)經驗(yan)，參與過厄勒海(hai)峽、博斯(si)普魯(lu)斯(si)以及釜山海(hai)底隧(sui)道(dao)的(de)施(shi)(shi)工。他(ta)目前身(shen)份(fen)是港珠澳大橋島隧(sui)工程(cheng)的(de)技術顧問。
當(dang)談到港珠澳(ao)海(hai)(hai)底隧(sui)(sui)道(dao)(dao)與上述(shu)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)的(de)(de)不同(tong)及困(kun)難(nan)所在時，花田說(shuo)(shuo)：“首先(xian)，隧(sui)(sui)道(dao)(dao)距離非(fei)常(chang)長(chang)，說(shuo)(shuo)明(ming)沉管(guan)數(shu)量多(duo)，如果時間允許安裝沒有問題，但是工(gong)程(cheng)必須要在短(duan)期內(nei)完(wan)成。第(di)二，這(zhe)是中國建(jian)設(she)的(de)(de)第(di)一個沉管(guan)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)，施工(gong)海(hai)(hai)域(yu)是世界(jie)上最(zui)繁忙(mang)的(de)(de)航(hang)(hang)道(dao)(dao)，每天有4000多(duo)艘通航(hang)(hang)船舶(bo)，所以設(she)計管(guan)頂距離海(hai)(hai)面(mian)達29米(mi)，施工(gong)水深將(jiang)近50米(mi)，而韓(han)國釜山隧(sui)(sui)道(dao)(dao)也只有48米(mi)，水這(zhe)么(me)深，是非(fei)常(chang)困(kun)難(nan)的(de)(de)。”
港(gang)(gang)珠(zhu)澳(ao)大(da)橋是由粵、港(gang)(gang)、澳(ao)三(san)地政(zheng)府(fu)共(gong)同建設(she)，工(gong)程受到香港(gang)(gang)、澳(ao)門(men)以(yi)及廣東(dong)省政(zheng)府(fu)的(de)三(san)方(fang)監管，而三(san)方(fang)提出的(de)施工(gong)質量(liang)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)不同。中(zhong)交港(gang)(gang)珠(zhu)澳(ao)大(da)橋島隧工(gong)程項(xiang)目副總(zong)經理羅冬介紹，香港(gang)(gang)遵(zun)循(xun)的(de)是英(ying)國標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)，澳(ao)門(men)使用的(de)是歐洲標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)，我們(men)執行的(de)是中(zhong)國標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)，所以(yi)在大(da)橋設(she)計(ji)時我們(men)遵(zun)循(xun)了(le)“就(jiu)高(gao)不就(jiu)低”的(de)最高(gao)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)。“英(ying)標(biao)(biao)(biao)建筑物(wu)使用壽命是120年以(yi)上(shang)，中(zhong)國標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)是100年，所以(yi)我們(men)按照120年要(yao)求組織(zhi)設(she)計(ji)施工(gong)；高(gao)性能混(hun)凝(ning)土預制控(kong)裂的(de)規(gui)范(fan)，歐洲標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)是最高(gao)的(de)，我們(men)選擇了(le)歐洲標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)。而大(da)型(xing)海底隧道，車道適(shi)型(xing)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)中(zhong)國規(gui)范(fan)最高(gao)，我們(men)選擇了(le)中(zhong)國標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)，采用雙向(xiang)六車道。”
當港珠澳(ao)大橋從一(yi)開(kai)始被稱為一(yi)項(xiang)破紀錄的(de)(de)(de)“世紀工程”的(de)(de)(de)那天，就意(yi)味著實現工程鏈條(tiao)的(de)(de)(de)每(mei)個環(huan)節(jie)都(dou)將迎來挑(tiao)戰(zhan)，突破技術極限(xian)的(de)(de)(de)未知在鏈條(tiao)的(de)(de)(de)每(mei)一(yi)環(huan)靜靜地(di)等待著與(yu)工程師(shi)們的(de)(de)(de)會面。
對氣象和水文條件要求嚴苛
長距離海底隧道位于大橋建設(she)難度譜系的(de)(de)(de)(de)最上端(duan)，工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)師(shi)們(men)必須要對工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)中不斷出現的(de)(de)(de)(de)一(yi)個又(you)一(yi)個問題做出響應，他們(men)幾乎在(zai)(zai)用全部的(de)(de)(de)(de)時(shi)間在(zai)(zai)尋找不同(tong)問題的(de)(de)(de)(de)解決(jue)方案，并為這些奔忙：穿梭在(zai)(zai)專(zhuan)(zhuan)業的(de)(de)(de)(de)研(yan)究所(suo)或(huo)者實(shi)驗(yan)室中，深化對操作對象(xiang)的(de)(de)(de)(de)理解；調(diao)查失敗的(de)(de)(de)(de)原因、尋找更為完善的(de)(de)(de)(de)對策；通宵達(da)旦地反復(fu)思考與探討，對關(guan)鍵的(de)(de)(de)(de)問題進行(xing)反復(fu)審(shen)慎的(de)(de)(de)(de)研(yan)究，聚集(ji)所(suo)能見到的(de)(de)(de)(de)方法、苦(ku)思冥(ming)想(xiang)可(ke)能存(cun)在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)訣竅和整合全球最好(hao)的(de)(de)(de)(de)施(shi)工(gong)(gong)設(she)備，可(ke)行(xing)性研(yan)究、制訂實(shi)驗(yan)計劃(hua)、檢測(ce)結果、專(zhuan)(zhuan)家(jia)認(ren)證、投入(ru)施(shi)工(gong)(gong)。這就是工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)師(shi)們(men)的(de)(de)(de)(de)基本工(gong)(gong)作內容。當(dang)解決(jue)問題的(de)(de)(de)(de)知識邊界超越了(le)土(tu)木工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)范疇時(shi)，他們(men)必須尋求多(duo)學科的(de)(de)(de)(de)專(zhuan)(zhuan)家(jia)以及調(diao)動多(duo)種科學手段共同(tong)尋求答案。
2014年8月18日傍晚，記者站在(zai)被前后(hou)八艘大馬力拖(tuo)輪(lun)簇擁著的(de)(de)(de)沉(chen)管(guan)(guan)(guan)(guan)上，這是(shi)港珠澳大橋(qiao)33節沉(chen)管(guan)(guan)(guan)(guan)中的(de)(de)(de)第十(shi)二節（E12），這個180米的(de)(de)(de)標準沉(chen)管(guan)(guan)(guan)(guan)靜靜地浮在(zai)水面。在(zai)沉(chen)管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)背后(hou)就是(shi)沉(chen)管(guan)(guan)(guan)(guan)預制(zhi)廠所(suo)在(zai)的(de)(de)(de)牛頭島，沉(chen)管(guan)(guan)(guan)(guan)與伶仃洋海面只(zhi)有塢門相隔。此前，在(zai)“津(jin)安(an)2號(hao)”、“津(jin)安(an)3號(hao)”沉(chen)管(guan)(guan)(guan)(guan)安(an)裝船組的(de)(de)(de)提帶下(xia)，E12從(cong)深塢移(yi)出。依靠拖(tuo)輪(lun)和錨纜(lan)把管(guan)(guan)(guan)(guan)節拖(tuo)運到指定海域，向下(xia)沉(chen)放并實現與早(zao)前安(an)裝好的(de)(de)(de)E11對接。
沉(chen)管(guan)浮(fu)運和沉(chen)放是港珠澳(ao)大橋建設的核心環節，而浮(fu)運最大的限制(zhi)因(yin)素是氣象(xiang)和海(hai)流(liu)(liu)：它對(dui)所在(zai)海(hai)域氣象(xiang)、海(hai)浪(lang)、海(hai)潮有苛刻的要求。據國家海(hai)洋(yang)環境預報中心總工程師王彰貴(gui)介紹(shao)，8萬噸沉(chen)管(guan)本身(shen)產(chan)生(sheng)巨大的阻力(li)，而10公分/每(mei)秒米(mi)的流(liu)(liu)水將對(dui)沉(chen)管(guan)產(chan)生(sheng)很大的反作用力(li)，浮(fu)運拖航掌控(kong)困難。必(bi)須在(zai)合適(shi)的天氣、海(hai)洋(yang)潮汐與(yu)海(hai)浪(lang)、海(hai)流(liu)(liu)的條件下才能施工，也(ye)就是要找到滿足兩個(ge)(ge)因(yin)素疊加形成的作業保障窗口期(qi)。而一個(ge)(ge)月僅有兩個(ge)(ge)短暫的“窗口期(qi)”。
國家海洋環(huan)境預(yu)報中心接(jie)受了中交港珠澳大橋(qiao)島隧項(xiang)目部的(de)(de)(de)(de)請(qing)求，承擔對接(jie)窗(chuang)(chuang)口保障(zhang)系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)研制任務，他(ta)們要研發的(de)(de)(de)(de)這套系統(tong)(tong)發揮的(de)(de)(de)(de)作用與丹(dan)麥(mai)水利研究(jiu)院（DHI）的(de)(de)(de)(de)系統(tong)(tong)毫無二致。在王彰(zhang)貴看來，價格不是關(guan)鍵問題，他(ta)懷疑的(de)(de)(de)(de)是DHI做(zuo)港珠澳沉管對接(jie)窗(chuang)(chuang)口保障(zhang)的(de)(de)(de)(de)能力。“首先，數值預(yu)報包括海流、天氣和海浪(lang)三個系統(tong)(tong)，即(ji)便做(zuo)了數值預(yu)報，實(shi)際上距離(li)工(gong)程需要的(de)(de)(de)(de)精度還(huan)有一(yi)段距離(li)。另外，做(zuo)工(gong)程保障(zhang)一(yi)定要熟悉(xi)氣象(xiang)、水文(wen)條件，而DHI缺少施工(gong)海域歷(li)史資料，即(ji)便出高價也不會賣(mai)給他(ta)們”，他(ta)說。
國家海洋環境(jing)預報中(zhong)心承(cheng)擔過“雪龍(long)號(hao)”被困(kun)南極(ji)和(he)“蛟(jiao)龍(long)號(hao)”下(xia)潛的(de)保障(zhang)(zhang)工作。王彰貴說(shuo)：為“雪龍(long)號(hao)”和(he)“蛟(jiao)龍(long)號(hao)”做(zuo)保障(zhang)(zhang)比港珠澳大橋項目要容易得多(duo)，蛟(jiao)龍(long)號(hao)從3000-7000米(mi)的(de)三次(ci)下(xia)潛都在一天內(nei)完成，只(zhi)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)對接窗口保障(zhang)(zhang)我們也(ye)是第一次(ci)。
王(wang)彰貴介紹說(shuo)，從(cong)“七五”計(ji)劃(hua)到(dao)“十二五”規劃(hua)，國家(jia)對(dui)海(hai)洋(yang)預(yu)(yu)報支(zhi)持力度很大(da)(da)，每年有3000萬科技項目支(zhi)撐。另外，每年還有4000萬元(yuan)的重(zhong)大(da)(da)行業專項項目，目前氣象(xiang)與(yu)海(hai)洋(yang)預(yu)(yu)報使用的計(ji)算機是千萬億次級的，中國精細化氣象(xiang)與(yu)海(hai)洋(yang)環境預(yu)(yu)報已(yi)經達(da)到(dao)世界(jie)領(ling)先(xian)水平。
關乎死亡區域的誤差
1998年，日本投資博斯(si)普魯(lu)斯(si)跨海隧道工程，日本大成建設株式會(hui)社（Taisei）控制了(le)設計施工團隊的(de)75%，他(ta)們花(hua)費了(le)兩年時間搭建了(le)對黑海、土耳其和博斯(si)普魯(lu)斯(si)氣候系(xi)統(tong)(tong)的(de)模型，并將此與隧道水(shui)流運動結合進行計算，實現對每個沉管安裝點水(shui)流活動的(de)預(yu)測(ce)，準(zhun)確率超過90%。而中國海洋環境預(yu)報中心為(wei)港(gang)珠澳(ao)大橋島隧項目(mu)對接窗口保(bao)障系(xi)統(tong)(tong)的(de)預(yu)報精準(zhun)度目(mu)標是(shi)100%。
“對(dui)(dui)一般預報而言，準確(que)率達到70-80%就(jiu)比較(jiao)好了，有20-30%的誤差屬正常。但對(dui)(dui)港珠(zhu)澳大橋(qiao)島隧工程的保障，這個誤差值將是工程的死亡區域。我們的預報精(jing)確(que)率必須要做到百分之百”，王彰貴(gui)說。而對(dui)(dui)林鳴(ming)來講，浪高增加(jia)0.1米或者水流流速(su)每秒(miao)增加(jia)0.1-0.3公分都(dou)是關乎成敗(bai)的臨界點。
記者問林鳴(ming)：擔任現場總指揮感(gan)覺如(ru)(ru)何？他回(hui)答(da)：像走鋼絲(si)。“高空走鋼絲(si)每(mei)一(yi)(yi)(yi)(yi)步都(dou)必須如(ru)(ru)第一(yi)(yi)(yi)(yi)步一(yi)(yi)(yi)(yi)樣謹慎，任何一(yi)(yi)(yi)(yi)步的失誤都(dou)會前功盡(jin)棄，導(dao)致(zhi)毀(hui)滅性后果。而一(yi)(yi)(yi)(yi)旦走上去中途就沒(mei)有(you)退路。安裝沉管(guan)也是(shi)如(ru)(ru)此，每(mei)一(yi)(yi)(yi)(yi)節沉管(guan)都(dou)不(bu)能出(chu)錯(cuo)，每(mei)時(shi)每(mei)刻(ke)都(dou)是(shi)如(ru)(ru)履薄冰、如(ru)(ru)臨深淵。”
2013年5月6日，港(gang)珠(zhu)澳大橋島隧工(gong)程計劃沉放海底隧道第一(yi)個(ge)沉管(guan)(guan)。林鳴拿(na)到海浪(lang)預報數(shu)據：浪(lang)高(gao)0.9米，超過(guo)(guo)施工(gong)限值。他(ta)們(men)在沉管(guan)(guan)出塢(wu)(wu)浮運安裝的(de)(de)決策上(shang)遲疑(yi)：造價(jia)昂貴的(de)(de)8萬(wan)噸沉管(guan)(guan)一(yi)旦出塢(wu)(wu)意味(wei)著沒有退(tui)路。而(er)錯(cuo)過(guo)(guo)窗(chuang)口期，遇(yu)到大風浪(lang)產生(sheng)的(de)(de)扭力轉向，會使(shi)混凝土沉管(guan)(guan)構件受到破壞(huai)，將導致整(zheng)根沉管(guan)(guan)的(de)(de)報廢。
這是一次在信息(xi)對沖條件(jian)下(xia)的(de)(de)(de)艱難(nan)決(jue)策：一個(ge)月兩次的(de)(de)(de)窗口期為工(gong)程按時完(wan)(wan)工(gong)的(de)(de)(de)硬約束；借鑒國外海底隧道(dao)沉管沉放(fang)水(shui)流及浪(lang)(lang)高的(de)(de)(de)指標為參考(kao)值(zhi)(zhi)；考(kao)慮海浪(lang)(lang)預報有(you)0.2米(mi)誤差允(yun)許值(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)范圍，林鳴果斷下(xia)決(jue)心(xin)，按照原(yuan)計劃(hua)沉放(fang)。工(gong)程決(jue)策小組中的(de)(de)(de)五(wu)個(ge)人，在《沉管出塢浮運安裝確認書》上簽(qian)下(xia)了自己的(de)(de)(de)名字。第(di)一節沉管的(de)(de)(de)沉放(fang)順(shun)利(li)完(wan)(wan)成(cheng)。
之后，國家海洋(yang)環(huan)境預(yu)報(bao)中心(xin)為超越0.2米(mi)(mi)的預(yu)報(bao)誤差值進(jin)行了(le)技術攻關，專門(men)成立了(le)保(bao)障團隊，請回已經退(tui)休的權威專家，收集(ji)風(feng)云衛星(xing)基礎數(shu)據和(he)現場觀測數(shu)據，使用(yong)60萬億次計算機運算；每次預(yu)報(bao)前進(jin)行會(hui)商，校(xiao)驗(yan)測量值與真實值之間的差異(yi)，最終解決(jue)了(le)0.2米(mi)(mi)臨(lin)界值誤差的問(wen)題，創造了(le)零(ling)誤差預(yu)報(bao)的奇跡。
“直逼技術極限”的挑戰
在東、西人工島之間的6.7公里，除人工島上建設的對接(jie)部分，隧道沉(chen)(chen)管長度達到5664米，從(cong)E9-E27作業水深為45-50米，基槽深度約為35-40米。2014年3月24日E10沉(chen)(chen)放(fang)，它將與早前的E9連接(jie)，在E9及之前的沉(chen)(chen)管屬于淺埋安裝。E10沉(chen)(chen)管水深43.5米，世界范(fan)圍內尚無深水深槽沉(chen)(chen)管施工經驗參考。
當項目進(jin)入未知(zhi)領域，“直逼技術極限(xian)”的(de)(de)挑(tiao)戰終于(yu)來(lai)了。沉(chen)管(guan)工程核心問題是密封不透(tou)水。在沉(chen)管(guan)接頭處(chu)有雙重防水裝置Omega密封和Gina止(zhi)水帶，這是370毫米高的(de)(de)橡膠(jiao)襯墊(dian)，與(yu)(yu)前一(yi)節沉(chen)管(guan)對接時，襯墊(dian)會(hui)被擠壓至(zhi)190毫米。一(yi)個(ge)標(biao)準的(de)(de)沉(chen)管(guan)寬38米，對接精度的(de)(de)準確與(yu)(yu)否，直接關系到沉(chen)管(guan)水密的(de)(de)質量(liang)。當一(yi)個(ge)相當于(yu)航母重量(liang)的(de)(de)混凝(ning)土沉(chen)管(guan)沉(chen)放到50米深的(de)(de)海(hai)底基槽中后，如何(he)與(yu)(yu)前一(yi)個(ge)沉(chen)管(guan)的(de)(de)止(zhi)水帶精確對接，挑(tiao)戰不言(yan)而喻。
有(you)多(duo)少人(ren)看(kan)見(jian)過項(xiang)目(mu)總(zong)經理是(shi)如何解決一(yi)個個具(ju)體問題的(de)(de)？自然(ran)科學對(dui)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)有(you)多(duo)項(xiang)描(miao)(miao)述，包(bao)括氣體與液體對(dui)固體的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)用“公(gong)斤”或“兆帕”反映恒(heng)定(ding)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)的(de)(de)大(da)小(xiao)，而外(wai)部事物對(dui)人(ren)的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)迄今為(wei)止沒(mei)有(you)計(ji)量單位(wei)意義上(shang)的(de)(de)表(biao)達。擔任超巨(ju)型工程的(de)(de)最高(gao)決策(ce)者(zhe)(zhe)，他的(de)(de)神經元或者(zhe)(zhe)神經細(xi)胞所受到的(de)(de)外(wai)界作用力(li)(li)是(shi)多(duo)少，尚沒(mei)有(you)科學的(de)(de)描(miao)(miao)述。因為(wei)他們的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)對(dui)外(wai)行來說是(shi)完全不(bu)可(ke)見(jian)的(de)(de)。但是(shi)當(dang)你深(shen)入觀(guan)察時，這種壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)轉化(hua)為(wei)創造的(de)(de)過程，偶爾還(huan)是(shi)可(ke)見(jian)的(de)(de)。
E10沉(chen)放后(hou)工程師們發現：海底(di)溝(gou)槽(cao)內洋流的(de)(de)變異帶來巨大的(de)(de)沖力(li)，這意味(wei)著沉(chen)管(guan)的(de)(de)安裝操控更難掌控。林鳴和(he)他的(de)(de)團隊要找到(dao)巨大沖力(li)來自哪里。
劉曉東(dong)說：“E10之(zhi)前沒有(you)(you)遇到過這種現象，我們一(yi)直在(zai)尋找原(yuan)因。按照基本理論，水流(liu)原(yuan)本應該是上(shang)層流(liu)速大，越往下流(liu)速越小(xiao)，特別是深(shen)槽內還(huan)會有(you)(you)衰(shuai)減才對。后來(lai)經(jing)過對水流(liu)數據的(de)分析和進一(yi)步(bu)的(de)觀測，我們發現了在(zai)某段時間(jian)槽底(di)存在(zai)大流(liu)速的(de)現象。”
“海中的眼睛”化解危機
如(ru)果(guo)工程(cheng)是(shi)解決(jue)問題(ti)(ti)的(de)(de)(de)，那工程(cheng)中的(de)(de)(de)每一個異象(xiang)都會顯(xian)現出(chu)一系列問題(ti)(ti)，問題(ti)(ti)往往是(shi)以突(tu)變的(de)(de)(de)方(fang)(fang)式(shi)到來。如(ru)何解決(jue)就是(shi)在創(chuang)造一種解決(jue)方(fang)(fang)案(an)，而工程(cheng)中的(de)(de)(de)任何一種新(xin)的(de)(de)(de)解決(jue)方(fang)(fang)案(an)產(chan)生后，如(ru)果(guo)也(ye)能被適用到其他工程(cheng)，它就成了(le)案(an)例或者標準，也(ye)就成為(wei)一項技(ji)(ji)術。所謂新(xin)技(ji)(ji)術就是(shi)這樣被創(chuang)造出(chu)來的(de)(de)(de)。
7月(yue)2日，林(lin)鳴(ming)來到(dao)北京。在(zai)國家海洋環境預報(bao)中心，他希望海洋預報(bao)專家幫助分析產生的原因。林(lin)鳴(ming)很(hen)焦(jiao)急，他希望找到(dao)答案(an)以(yi)保(bao)證E11的順利沉放。
“這(zhe)種現象叫海(hai)洋內波(bo)（Internal Wave），作為(wei)重(zhong)要的(de)海(hai)洋環境動力(li)因(yin)(yin)子，是(shi)我們重(zhong)點研究的(de)領(ling)域”，王彰貴說。“當海(hai)水上(shang)下(xia)兩(liang)層因(yin)(yin)鹽度不一致的(de)時(shi)候(hou)，并形成(cheng)上(shang)面密(mi)度高，下(xia)面密(mi)度低的(de)分(fen)層現象。首先，上(shang)層密(mi)度高處浮力(li)比(bi)較(jiao)大，而(er)下(xia)層密(mi)度小(xiao)(xiao)的(de)區域浮力(li)也會(hui)變(bian)(bian)小(xiao)(xiao)，當船(chuan)行駛至密(mi)度小(xiao)(xiao)的(de)區域時(shi)浮力(li)突然變(bian)(bian)小(xiao)(xiao)，船(chuan)會(hui)向(xiang)下(xia)沉，就像到懸崖(ya)一樣，這(zhe)種海(hai)流(liu)現象叫內波(bo)。另外，內波(bo)會(hui)形成(cheng)兩(liang)支流(liu)向(xiang)正(zheng)相反的(de)內波(bo)流(liu)，這(zhe)種內波(bo)產生的(de)陣發性強流(liu)可高達1.5米(mi)/秒，猶如剪刀一般(ban)，破壞(huai)力(li)極大。”
根據《解放軍(jun)(jun)報(bao)(bao)》的報(bao)(bao)道，今(jin)年春節期間，372潛(qian)(qian)艇(ting)(ting)在(zai)執行巡邏任務時駛進深海(hai)(hai)(hai)密度躍變層后(hou)，由于海(hai)(hai)(hai)水密度突然變小(xiao)，壓力(li)驟然變化，潛(qian)(qian)艇(ting)(ting)快速(su)墜向3000多米深的海(hai)(hai)(hai)底“懸崖”。危急關頭，王(wang)紅理艇(ting)(ting)長指揮若定，精確完成一項(xiang)項(xiang)操作，3小(xiao)時后(hou)潛(qian)(qian)艇(ting)(ting)恢復潛(qian)(qian)航能力(li)。為(wei)此，中央(yang)軍(jun)(jun)委(wei)給王(wang)紅理、海(hai)(hai)(hai)軍(jun)(jun)給372潛(qian)(qian)艇(ting)(ting)記(ji)一等功(gong)。王(wang)彰貴說：“這類(lei)負(fu)密度梯(ti)度躍變層在(zai)淺海(hai)(hai)(hai)主(zhu)要出現在(zai)北部近(jin)(jin)海(hai)(hai)(hai)，即(ji)粵東、粵西(xi)近(jin)(jin)海(hai)(hai)(hai)和瓊州海(hai)(hai)(hai)峽(xia)附近(jin)(jin)很小(xiao)的海(hai)(hai)(hai)域(yu)，港珠澳項(xiang)目遇(yu)到(dao)流速(su)加快的現象，和內(nei)波有點類(lei)似。”
國(guo)家海(hai)(hai)洋環境(jing)預報(bao)中心保障項目(mu)組迅(xun)速調(diao)整人(ren)力(li)物力(li)，在沉(chen)管施工(gong)區域做深槽觀測(ce)研究，放置了多種(zhong)海(hai)(hai)洋調(diao)查儀器，監測(ce)海(hai)(hai)流(liu)、波(bo)浪及鹽度變(bian)化(hua)的(de)(de)(de)規律，目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)收集施工(gong)區的(de)(de)(de)水文信息，提高沉(chen)管施工(gong)臨近期預報(bao)的(de)(de)(de)準確率。同(tong)時(shi)提高了精細化(hua)預報(bao)水平，海(hai)(hai)面到施工(gong)海(hai)(hai)底每一米的(de)(de)(de)海(hai)(hai)水流(liu)速，從原來(lai)每兩(liang)個(ge)小(xiao)時(shi)的(de)(de)(de)預報(bao)和實時(shi)監測(ce)，提升為一分鐘(zhong)、五分鐘(zhong)的(de)(de)(de)預報(bao)。這個(ge)被稱之為“小(xiao)窗口”的(de)(de)(de)預報(bao)系統猶如(ru)一雙“海(hai)(hai)中的(de)(de)(de)眼睛”，成功(gong)地避開了內波(bo)發生時(shi)段(duan)作業。
“在安(an)裝(zhuang)E11時我們第(di)一次嘗試這個系(xi)(xi)統(tong)，到了安(an)裝(zhuang)E12的(de)時候，系(xi)(xi)統(tong)逐步在完善。可以說(shuo)，這個系(xi)(xi)統(tong)目前已經成(cheng)熟。”劉(liu)曉東說(shuo)。國(guo)家海(hai)洋環境預報中心(xin)研制(zhi)的(de)“大窗(chuang)口(kou)(kou)”與“小窗(chuang)口(kou)(kou)”保障系(xi)(xi)統(tong)的(de)軟(ruan)件，在總指揮林(lin)鳴眼中其(qi)市場價值巨(ju)大。
另一個支柱
就(jiu)在(zai)同一天(tian)，林(lin)鳴拜訪(fang)了另(ling)一個(ge)機構(gou)——中(zhong)國航空(kong)工業集團第(di)304研究所，他希望(wang)得到沉管(guan)沉放“萬無一失保障系統”的(de)另(ling)一個(ge)重(zhong)要(yao)支撐。“我(wo)們(men)(men)已經進(jin)入(ru)深海作業，深水深槽內水流條件復雜，纜繩長(chang)度(du)增加(jia)，剛度(du)減少，沉管(guan)質(zhi)量(liang)大、負浮(fu)力(li)小，在(zai)水流作用下可能產生的(de)運動(dong)會給沉管(guan)安裝(zhuang)帶來風險。有必(bi)要(yao)在(zai)沉管(guan)沉放過程中(zhong)，對沉管(guan)運動(dong)姿態進(jin)行監測，你們(men)(men)能幫助我(wo)們(men)(men)監測沉管(guan)的(de)姿態嗎？如(ru)果(guo)能，才能保證我(wo)們(men)(men)每個(ge)月的(de)安裝(zhuang)”，林(lin)鳴詢問。
“沒有(you)什么(me)不能！” 304所(suo)副(fu)所(suo)長周(zhou)自力說。“我(wo)們(men)所(suo)是一個誕生(sheng)于抗美(mei)援朝戰火中(zhong)的致(zhi)力于自主研發(fa)和用準確數據(ju)(ju)保障(zhang)國(guo)防技術發(fa)展的基礎性研究(jiu)機構(gou)，從事的計量測試技術領域研究(jiu)，參與過各(ge)種國(guo)防重大(da)項目(mu)，如神舟系(xi)列飛船、三(san)代(dai)坦克、四(si)代(dai)飛機、C919大(da)飛機等，提供了(le)準確的數據(ju)(ju)，保障(zhang)了(le)各(ge)項目(mu)的成功。我(wo)們(men)一定要利用我(wo)所(suo)自主創新和動(dong)態測試的技術優勢(shi)，為保障(zhang)沉管安(an)裝成功對接進行技術攻關，為港珠澳大(da)橋的建設盡(jin)微薄(bo)之(zhi)力。”
據承擔(dan)這項任務的(de)(de)負責人邵新慧介(jie)紹，中國(guo)交通建(jian)設(she)股份有限公(gong)司下屬(shu)的(de)(de)中交天津港(gang)(gang)灣工程(cheng)研究院在(zai)5月份就與(yu)(yu)他們接洽，希望能夠提供(gong)“運(yun)動姿態(tai)跟(gen)蹤監測(ce)(ce)(ce)系統”的(de)(de)技術支撐(cheng)。304所僅僅用(yong)了一個月就完成了實驗(yan)室驗(yan)證(zheng)試驗(yan)、現(xian)場(chang)模擬運(yun)動的(de)(de)比對測(ce)(ce)(ce)量試驗(yan)、測(ce)(ce)(ce)試方案(an)的(de)(de)設(she)計與(yu)(yu)修改，初步驗(yan)證(zheng)了測(ce)(ce)(ce)試方案(an)的(de)(de)可行性。在(zai)林鳴(ming)離開304所的(de)(de)第四天，“港(gang)(gang)珠(zhu)澳大橋島隧工程(cheng)深槽區(qu)海流條件分析暨沉管對接作業窗口(kou)預(yu)報保障系統建(jian)設(she)方案(an)專家咨詢會”在(zai)珠(zhu)海召(zhao)開，測(ce)(ce)(ce)試方案(an)通過了與(yu)(yu)會13位專家的(de)(de)評(ping)審，并(bing)確定馬上實施。
“由于E11沉管的(de)(de)作業窗口定為2014年7月21日(ri)(ri)(ri)，20日(ri)(ri)(ri)需開(kai)始(shi)浮運(yun)、17日(ri)(ri)(ri)沉管封門(men)、14日(ri)(ri)(ri)要(yao)到(dao)(dao)現(xian)場安裝調(diao)(diao)試，時(shi)(shi)間(jian)非常緊迫。所領導大開(kai)綠燈(deng)，我們在5天時(shi)(shi)間(jian)內完(wan)成(cheng)(cheng)儀器采購、支架加工裝配(pei)以及測(ce)試系統搭建。7月13日(ri)(ri)(ri)凌晨3點，剛調(diao)(diao)試好的(de)(de)儀器被打包(bao)裝箱運(yun)往機場發貨運(yun)，并于當天夜里12點到(dao)(dao)珠海項目總部營地。第二(er)天一(yi)大早乘交(jiao)通船(chuan)到(dao)(dao)桂山島沉管停(ting)泊地進行安裝調(diao)(diao)試。因為是(shi)首次安裝調(diao)(diao)試，在天津港灣工程(cheng)研究院的(de)(de)工程(cheng)師們的(de)(de)配(pei)合下，從下午2點半(ban)開(kai)始(shi)一(yi)直忙到(dao)(dao)晚上11點半(ban)，歷時(shi)(shi)9小時(shi)(shi)終(zhong)于圓滿完(wan)成(cheng)(cheng)。”邵新慧說。
他(ta)們(men)運用(yong)了空間(jian)對接運動(dong)姿(zi)態(tai)(tai)(tai)監測技術手段：“選出合適的(de)傳感器(qi)，搭建六維(wei)測量(liang)系統，設(she)計(ji)沉(chen)(chen)管姿(zi)態(tai)(tai)(tai)測量(liang)模型，編制適宜于現場快速濾波的(de)計(ji)算(suan)軟(ruan)件。對現場采集的(de)信(xin)號進行分(fen)析，在沉(chen)(chen)管沉(chen)(chen)放不同的(de)深(shen)度(du)上利用(yong)邊(bian)界(jie)條件優化(hua)數(shu)值分(fen)析模型，計(ji)算(suan)沉(chen)(chen)管在不同水深(shen)及邊(bian)界(jie)條件下的(de)固(gu)有模態(tai)(tai)(tai)頻率，再通過(guo)實測得(de)到的(de)流(liu)速、流(liu)速變化(hua)頻率等(deng)數(shu)據，對沉(chen)(chen)管施以(yi)外力(li)計(ji)算(suan)其響(xiang)應，以(yi)此為參考提(ti)取(qu)信(xin)號有效成分(fen)，獲得(de)所需各方向的(de)加速度(du)、角(jiao)度(du)等(deng)物理量(liang)。測量(liang)系統所組成的(de)超低頻慣(guan)導平臺側重于加速度(du)測量(liang)，繼而(er)求得(de)管節運動(dong)的(de)位(wei)移和角(jiao)度(du)”，邵新慧說(shuo)。
7月(yue)20日晚上8點(dian)半，浮運船隊按時起航。21日下午2點(dian)半開始沉放。邵新(xin)慧負責沉管運動姿態(tai)情況的實時監測與匯(hui)報。在7個半小時的監測與預報的保(bao)障下，林(lin)鳴宣布沉放對接成功，304所成功地完成了(le)首次任(ren)務。
而304所項目(mu)組不(bu)滿(man)足于現狀，根(gen)據每次管(guan)節(jie)沉(chen)放綜合分(fen)析監測得到(dao)的(de)加速度(du)、角度(du)、纜力、流速、海(hai)水密度(du)等數據，正在逐步完善沉(chen)管(guan)數值模型分(fen)析，設(she)計開發產(chan)品級的(de)深水姿(zi)態(tai)監測平臺，以實(shi)現沉(chen)管(guan)安裝過程(cheng)的(de)自動(dong)(dong)化監測與報警(jing)。目(mu)前(qian)國內、國際上已有多條在規劃中的(de)海(hai)底隧道，所以他的(de)營運(yun)前(qian)景廣闊。邵(shao)新慧承認，這(zhe)項研究成(cheng)果還可(ke)以用于其它水下和太空中結構或(huo)物體的(de)超(chao)低頻運(yun)動(dong)(dong)姿(zi)態(tai)測量(liang)。
到目(mu)前為止，304所(suo)甚至都沒有來得及與港珠澳(ao)大(da)橋項目(mu)談(tan)及測試費用(yong)之(zhi)事。周自力(li)說：“我(wo)(wo)們(men)(men)是(shi)國家級的國防(fang)科研基(ji)地，我(wo)(wo)們(men)(men)代表的是(shi)行業國家的技術水平，我(wo)(wo)們(men)(men)追求(qiu)的東西不(bu)是(shi)錢的問題，我(wo)(wo)們(men)(men)是(shi)把(ba)它當(dang)科學問題在研究，這(zhe)是(shi)我(wo)(wo)們(men)(men)的價值追求(qiu)。”
“之所(suo)以我們沒(mei)有(you)花(hua)大價錢購買外國的(de)軟件系統，這和國家整(zheng)體科(ke)(ke)技實(shi)力(li)的(de)升級有(you)很大關系，如(ru)果(guo)沒(mei)有(you)強(qiang)大的(de)科(ke)(ke)研實(shi)力(li)與平(ping)臺(tai)，只(zhi)能受(shou)制于人。它是一(yi)個互相催(cui)(cui)生(sheng)(sheng)的(de)過(guo)程(cheng)，經濟與科(ke)(ke)技優勢催(cui)(cui)生(sheng)(sheng)了中國工(gong)程(cheng)建設(she)邁上一(yi)個新的(de)臺(tai)階。同時(shi)，工(gong)程(cheng)的(de)需(xu)求也(ye)催(cui)(cui)生(sheng)(sheng)了海洋技術以及測量技術的(de)發(fa)展”，尹(yin)海卿說。
港(gang)珠澳大(da)橋工(gong)(gong)程(cheng)展現了經(jing)濟(ji)(ji)與技術(shu)相互“泛現”的(de)(de)(de)圖(tu)卷(juan)，讓人們有機會觀(guan)看到(dao)經(jing)濟(ji)(ji)與技術(shu)是如何(he)相互表達的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)，以及經(jing)濟(ji)(ji)與技術(shu)創新(xin)(xin)的(de)(de)(de)繁(fan)衍能力，因為它們比(bi)一個(ge)工(gong)(gong)程(cheng)的(de)(de)(de)作(zuo)品更抽象。在這里，經(jing)濟(ji)(ji)成為新(xin)(xin)技術(shu)語言的(de)(de)(de)表達，而(er)經(jing)濟(ji)(ji)的(de)(de)(de)鏡子則映射了新(xin)(xin)技術(shu)的(de)(de)(de)出(chu)現。
（本(ben)文(wen)章(zhang)摘(zhai)自(zi)11月8日(ri)《21世紀經濟報道(dao)》）