發布時間(jian)：2015-11-13
港(gang)(gang)珠(zhu)澳(ao)(ao)跨海(hai)大橋正在(zai)建(jian)設之中，它被認為是(shi)(shi)(shi)中國最重要的基礎設施工(gong)程項目，無論是(shi)(shi)(shi)技術還是(shi)(shi)(shi)政治意義(yi)都很重大。這座大橋將是(shi)(shi)(shi)連接內地和香港(gang)(gang)、澳(ao)(ao)門(men)之間(jian)的第(di)一座跨海(hai)大橋，始建(jian)于(yu)2009年(nian)12月，力爭在(zai)2016年(nian)完成。
港(gang)珠(zhu)澳大橋開(kai)(kai)通(tong)后(hou)，機動車將從香(xiang)港(gang)西南部(bu)的(de)(de)香(xiang)港(gang)口岸人(ren)(ren)工島開(kai)(kai)始，通(tong)過12公里(li)的(de)(de)連接線，穿(chuan)越粵港(gang)分界(jie)線后(hou)，經東人(ren)(ren)工島的(de)(de)過渡(du)，進(jin)入(ru)一(yi)段目前世界(jie)最(zui)長、雙向六車道(dao)的(de)(de)海底沉(chen)管(guan)隧道(dao)，水(shui)下(xia)穿(chuan)行近6.7公里(li)，隨(sui)后(hou)經西人(ren)(ren)工島進(jin)入(ru)23公里(li)長的(de)(de)大橋，到達珠(zhu)澳口岸人(ren)(ren)工島，然后(hou)分流到澳門(men)或(huo)珠(zhu)海。
大(da)橋工(gong)(gong)程全部投(tou)(tou)資約為(wei)1100億元人民幣，是(shi)目前(qian)世界跨(kua)海大(da)橋投(tou)(tou)資最(zui)(zui)大(da)的(de)(de)工(gong)(gong)程。在2014年ENR（Engineering News Reports）全球承包商250強名單中，位列第四的(de)(de)中國(guo)交通建設(she)股份(fen)有(you)限公(gong)司為(wei)該項工(gong)(gong)程的(de)(de)主要承包商。 中國(guo)工(gong)(gong)程建設(she)者(zhe)們(men)正在這片海域創建一項橫跨(kua)珠江(jiang)三角洲的(de)(de)世紀(ji)工(gong)(gong)程——港珠澳大(da)橋，它美麗的(de)(de)弧線(xian)將成為(wei)最(zui)(zui)受矚目和最(zui)(zui)上鏡的(de)(de)亮麗地標。
資料缺乏，工程領域相對陌生
港珠澳(ao)大(da)(da)橋工程(cheng)中(zhong)最具挑戰性的(de)(de)(de)(de)是(shi)沉(chen)管(guan)(guan)隧(sui)道(dao)工程(cheng)。沉(chen)管(guan)(guan)隧(sui)道(dao)建設(she)已有近(jin)100年(nian)的(de)(de)(de)(de)歷(li)史，但是(shi)在(zai)本世(shi)(shi)紀之前，沉(chen)管(guan)(guan)隧(sui)道(dao)大(da)(da)多(duo)用于下水道(dao)、管(guan)(guan)線線路的(de)(de)(de)(de)鋪設(she)，或者是(shi)跨江跨河的(de)(de)(de)(de)短距離施工。直到本世(shi)(shi)紀初，沉(chen)管(guan)(guan)隧(sui)道(dao)掀開了跨海(hai)隧(sui)道(dao)建設(she)的(de)(de)(de)(de)新篇章。根據國際隧(sui)道(dao)協會1993年(nian)的(de)(de)(de)(de)報告(gao)，沉(chen)管(guan)(guan)隧(sui)道(dao)被定義為(wei)：是(shi)由若干預制沉(chen)管(guan)(guan)在(zai)水下對接沉(chen)放安裝，并使這些(xie)沉(chen)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)組(zu)合體成為(wei)連接兩端(duan)陸上交通的(de)(de)(de)(de)隧(sui)道(dao)。
世界第一座跨海(hai)(hai)沉管(guan)隧(sui)道(dao)建于1958年(nian)的(de)古巴(ba)哈瓦那沉管(guan)隧(sui)道(dao)；之后(hou)有(you)連(lian)接歐(ou)亞兩大(da)洲(zhou)的(de)博斯普(pu)魯斯（Bosporus）海(hai)(hai)峽隧(sui)道(dao)，隧(sui)道(dao)底(di)部(bu)最大(da)水深約60米，是(shi)目前(qian)世界上最深的(de)海(hai)(hai)底(di)沉管(guan)隧(sui)道(dao)，其后(hou)是(shi)于2010年(nian)竣工的(de)韓國(guo)釜(fu)山-巨(ju)濟海(hai)(hai)底(di)隧(sui)道(dao)。
中(zhong)國工程師(shi)們建設(she)了世(shi)界上(shang)最多的(de)(de)大(da)橋(qiao)。根據維基百科(ke)統計，全球長(chang)(chang)度超過(guo)3000米的(de)(de)大(da)橋(qiao)共有938座，其中(zhong)689個建在中(zhong)國，占總數的(de)(de)73%；不僅如此，世(shi)界十個最長(chang)(chang)跨(kua)海大(da)橋(qiao)中(zhong)的(de)(de)六(liu)座在中(zhong)國，包括(kuo)全長(chang)(chang)41.58公里的(de)(de)青島海灣大(da)橋(qiao)以及全長(chang)(chang)35.673公里的(de)(de)杭(hang)州灣大(da)橋(qiao)等。
中(zhong)國工(gong)程(cheng)(cheng)師(shi)(shi)們(men)雖(sui)然(ran)有建設跨江隧(sui)(sui)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)歷(li)史，但直到(dao)2010年之前，他(ta)們(men)對海底沉管(guan)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)非常陌生(sheng)，他(ta)們(men)甚至(zhi)只(zhi)是(shi)在(zai)電視(shi)(shi)或者專(zhuan)業期刊(kan)上見到(dao)過(guo)海底沉管(guan)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)建造的(de)(de)(de)(de)視(shi)(shi)頻與照(zhao)(zhao)片。中(zhong)交港(gang)珠澳大(da)橋(qiao)島隧(sui)(sui)工(gong)程(cheng)(cheng)項目副總經理尹(yin)海卿(qing)說(shuo)，“國外的(de)(de)(de)(de)施工(gong)乃至(zhi)詳細的(de)(de)(de)(de)資料根本拿不到(dao)，我(wo)們(men)僅在(zai)一本叫《隧(sui)(sui)道(dao)(dao)》（Journal of the tunnel）的(de)(de)(de)(de)期刊(kan)上看到(dao)過(guo)一篇介紹沉管(guan)制(zhi)作的(de)(de)(de)(de)文章和照(zhao)(zhao)片，這就是(shi)我(wo)們(men)認(ren)識海底隧(sui)(sui)道(dao)(dao)沉管(guan)的(de)(de)(de)(de)最初(chu)信(xin)息”。顯然(ran)，中(zhong)國工(gong)程(cheng)(cheng)師(shi)(shi)們(men)雖(sui)建造了世界最多的(de)(de)(de)(de)橋(qiao)梁(liang)或者跨海大(da)橋(qiao)，但是(shi)他(ta)們(men)沒有在(zai)開放海域建造深(shen)埋式沉管(guan)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)經驗。
穆(mu)勒(le)(le)（Casper Paludan-Müller）是(shi)丹麥(mai)科威公(gong)司(si)（COWI）資深(shen)項(xiang)目經(jing)理，他參(can)與過(guo)丹麥(mai)與瑞典(dian)之(zhi)間的(de)厄(e)勒(le)(le)海峽(xia)（Oresund Strait）沉管隧(sui)(sui)道(dao)和韓國釜山(shan)—巨(ju)濟(ji)的(de)沉管隧(sui)(sui)道(dao)工程(cheng)，該(gai)公(gong)司(si)是(shi)港(gang)珠(zhu)澳(ao)大橋島隧(sui)(sui)項(xiang)目綜(zong)合(he)(he)橋隧(sui)(sui)連線(xian)的(de)初(chu)步設計(ji)合(he)(he)作伙伴(ban)之(zhi)一。談到港(gang)珠(zhu)澳(ao)隧(sui)(sui)道(dao)工程(cheng)非凡(fan)特征時穆(mu)勒(le)(le)說：“在(zai)珠(zhu)江(jiang)三角(jiao)洲建(jian)造長達5.6公(gong)里、開挖基槽(cao)深(shen)達30多(duo)米的(de)世(shi)界最長基槽(cao)最深(shen)的(de)隧(sui)(sui)道(dao)，是(shi)前(qian)所(suo)未有的(de)，工程(cheng)難度直(zhi)逼技術(shu)極限，這是(shi)一項(xiang)破(po)世(shi)界紀(ji)錄的(de)工程(cheng)。”
何謂世界級難題？
“工程難(nan)度直逼技術極限”何(he)以(yi)見(jian)得(de)？首(shou)先，港(gang)珠澳(ao)海(hai)(hai)底(di)隧(sui)道有(you)33個長180米、寬38米的(de)巨型沉管，它們要被一節節地(di)準(zhun)確沉入海(hai)(hai)底(di)近(jin)50米深已經(jing)挖好(hao)的(de)基槽中。每一節沉管有(you)8萬(wan)噸(dun)。8萬(wan)噸(dun)意味(wei)著(zhu)什么(me)？世界(jie)最大(da)的(de)美國“尼(ni)米茲”核動力航母滿(man)載(zai)排水量(liang)為9.1萬(wan)噸(dun)，中國“遼寧”號航母滿(man)載(zai)重量(liang)6.75萬(wan)噸(dun)，就是說，港(gang)珠澳(ao)大(da)橋的(de)海(hai)(hai)底(di)隧(sui)道相當于放入33個航母重量(liang)的(de)沉管。
穆勒(le)告知：5.6公里的(de)(de)(de)港(gang)珠澳海底(di)隧(sui)道(dao)長(chang)度超過丹麥和(he)瑞典之間的(de)(de)(de)厄勒(le)海峽沉(chen)管隧(sui)道(dao)段長(chang)度的(de)(de)(de)60%，這條海底(di)隧(sui)道(dao)只有3.51公里，是(shi)迄今海底(di)隧(sui)道(dao)長(chang)度的(de)(de)(de)紀錄保持者；而韓(han)國釜山—巨濟隧(sui)道(dao)的(de)(de)(de)長(chang)度只有3.24公里。
花田幸生(sheng)（Hanada Yukio）是世界頂(ding)級隧(sui)道施(shi)工(gong)(gong)專家，他有(you)35年隧(sui)道工(gong)(gong)程(cheng)經驗，參與過厄(e)勒海(hai)峽、博斯普魯斯以(yi)及釜(fu)山海(hai)底(di)隧(sui)道的施(shi)工(gong)(gong)。他目(mu)前身份(fen)是港珠(zhu)澳大橋(qiao)島隧(sui)工(gong)(gong)程(cheng)的技術顧問(wen)。
當談(tan)到港珠澳海底(di)隧道(dao)與上(shang)述隧道(dao)的(de)(de)(de)(de)不同及困(kun)(kun)難(nan)(nan)所在時(shi)(shi)，花田說：“首先，隧道(dao)距(ju)離非(fei)常長，說明沉(chen)管(guan)數量多，如(ru)果(guo)時(shi)(shi)間(jian)允許安(an)裝(zhuang)沒(mei)有(you)問題，但是(shi)工程必(bi)須要在短期內(nei)完成。第二，這是(shi)中國(guo)建設的(de)(de)(de)(de)第一(yi)個沉(chen)管(guan)隧道(dao)，施工海域(yu)是(shi)世界上(shang)最繁忙的(de)(de)(de)(de)航道(dao)，每天有(you)4000多艘(sou)通航船舶，所以(yi)設計管(guan)頂距(ju)離海面達(da)29米(mi)(mi)，施工水深將近50米(mi)(mi)，而韓國(guo)釜山隧道(dao)也(ye)只(zhi)有(you)48米(mi)(mi)，水這么深，是(shi)非(fei)常困(kun)(kun)難(nan)(nan)的(de)(de)(de)(de)。”
港(gang)(gang)珠(zhu)澳(ao)(ao)大(da)橋是(shi)由(you)粵、港(gang)(gang)、澳(ao)(ao)三(san)地政府(fu)共同(tong)建設，工程(cheng)受(shou)到香港(gang)(gang)、澳(ao)(ao)門(men)以(yi)及廣東省政府(fu)的(de)(de)三(san)方監管，而三(san)方提出的(de)(de)施(shi)工質量標(biao)準(zhun)不同(tong)。中交(jiao)港(gang)(gang)珠(zhu)澳(ao)(ao)大(da)橋島隧(sui)工程(cheng)項目副(fu)總經理(li)羅(luo)冬介(jie)紹，香港(gang)(gang)遵循的(de)(de)是(shi)英(ying)國(guo)標(biao)準(zhun)，澳(ao)(ao)門(men)使用的(de)(de)是(shi)歐洲(zhou)標(biao)準(zhun)，我(wo)(wo)(wo)們執(zhi)行的(de)(de)是(shi)中國(guo)標(biao)準(zhun)，所(suo)以(yi)在(zai)大(da)橋設計時我(wo)(wo)(wo)們遵循了“就高(gao)(gao)(gao)不就低”的(de)(de)最高(gao)(gao)(gao)標(biao)準(zhun)。“英(ying)標(biao)建筑物(wu)使用壽命是(shi)120年(nian)以(yi)上，中國(guo)標(biao)準(zhun)是(shi)100年(nian)，所(suo)以(yi)我(wo)(wo)(wo)們按照120年(nian)要(yao)求組織設計施(shi)工；高(gao)(gao)(gao)性(xing)能(neng)混(hun)凝土(tu)預制(zhi)控裂(lie)的(de)(de)規范，歐洲(zhou)標(biao)準(zhun)是(shi)最高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)，我(wo)(wo)(wo)們選擇(ze)了歐洲(zhou)標(biao)準(zhun)。而大(da)型海底隧(sui)道，車(che)道適型標(biao)準(zhun)中國(guo)規范最高(gao)(gao)(gao)，我(wo)(wo)(wo)們選擇(ze)了中國(guo)標(biao)準(zhun)，采用雙向六車(che)道。”
當港珠澳大橋(qiao)從一開始被稱為一項破紀錄的“世紀工(gong)(gong)程”的那天，就意味著(zhu)實(shi)現(xian)工(gong)(gong)程鏈條的每(mei)個環節(jie)都將迎來挑(tiao)戰，突破技(ji)術極限(xian)的未知在鏈條的每(mei)一環靜(jing)靜(jing)地等待著(zhu)與工(gong)(gong)程師們的會(hui)面。
對氣象和水文條件要求嚴苛
長距離海底(di)隧道位于大(da)橋建設(she)難度譜系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)最上端，工程(cheng)師們(men)必須要對(dui)(dui)工程(cheng)中不(bu)斷出(chu)現的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個又一(yi)個問(wen)題(ti)(ti)做出(chu)響應，他們(men)幾乎(hu)在(zai)用全(quan)部的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間在(zai)尋(xun)(xun)找(zhao)不(bu)同問(wen)題(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)解(jie)決方案(an)，并(bing)為這些奔(ben)忙：穿梭在(zai)專(zhuan)業的(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)所或者(zhe)實驗室(shi)中，深化對(dui)(dui)操(cao)作(zuo)對(dui)(dui)象的(de)(de)(de)(de)(de)理解(jie)；調(diao)查失敗的(de)(de)(de)(de)(de)原因、尋(xun)(xun)找(zhao)更為完(wan)善的(de)(de)(de)(de)(de)對(dui)(dui)策；通宵達旦地反復思考與探討，對(dui)(dui)關鍵的(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)題(ti)(ti)進行(xing)反復審慎的(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)，聚集所能見到的(de)(de)(de)(de)(de)方法、苦(ku)思冥想可能存在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)訣(jue)竅和整合全(quan)球最好的(de)(de)(de)(de)(de)施(shi)(shi)工設(she)備(bei)，可行(xing)性研究(jiu)、制訂(ding)實驗計劃、檢測結(jie)果(guo)、專(zhuan)家認證、投入施(shi)(shi)工。這就是(shi)工程(cheng)師們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)基本(ben)工作(zuo)內容。當解(jie)決問(wen)題(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)知識(shi)邊界超越了(le)土木工程(cheng)范疇(chou)時(shi)，他們(men)必須尋(xun)(xun)求多學(xue)科(ke)(ke)的(de)(de)(de)(de)(de)專(zhuan)家以及調(diao)動多種科(ke)(ke)學(xue)手段共(gong)同尋(xun)(xun)求答案(an)。
2014年(nian)8月(yue)18日傍晚，記(ji)者(zhe)站在被(bei)前后八艘大(da)馬力拖(tuo)輪(lun)(lun)簇擁(yong)著的(de)沉(chen)管(guan)(guan)(guan)上，這是港(gang)珠澳大(da)橋33節沉(chen)管(guan)(guan)(guan)中的(de)第十二節（E12），這個180米的(de)標準沉(chen)管(guan)(guan)(guan)靜靜地浮在水面。在沉(chen)管(guan)(guan)(guan)的(de)背后就是沉(chen)管(guan)(guan)(guan)預制廠所在的(de)牛頭島，沉(chen)管(guan)(guan)(guan)與伶仃洋海面只有塢門相隔(ge)。此前，在“津安(an)2號”、“津安(an)3號”沉(chen)管(guan)(guan)(guan)安(an)裝(zhuang)船組的(de)提帶下，E12從深塢移(yi)出。依(yi)靠拖(tuo)輪(lun)(lun)和錨纜把管(guan)(guan)(guan)節拖(tuo)運(yun)到指定海域，向下沉(chen)放(fang)并實現與早前安(an)裝(zhuang)好的(de)E11對接。
沉管浮運(yun)(yun)和沉放是港珠澳大橋建設的(de)核心環節，而(er)浮運(yun)(yun)最大的(de)限制因素是氣象和海流：它對所在(zai)海域氣象、海浪、海潮有(you)苛刻(ke)的(de)要(yao)求(qiu)。據國(guo)家海洋環境預報中(zhong)心總工程(cheng)師王彰貴介紹，8萬噸(dun)沉管本(ben)身產(chan)(chan)生(sheng)巨大的(de)阻力，而(er)10公分/每秒(miao)米的(de)流水將對沉管產(chan)(chan)生(sheng)很大的(de)反作用力，浮運(yun)(yun)拖航掌控困難。必(bi)須在(zai)合適的(de)天(tian)氣、海洋潮汐與海浪、海流的(de)條(tiao)件(jian)下才能施工，也就是要(yao)找到(dao)滿足兩(liang)個(ge)因素疊加(jia)形成的(de)作業保障窗(chuang)口期。而(er)一(yi)個(ge)月僅有(you)兩(liang)個(ge)短(duan)暫的(de)“窗(chuang)口期”。
國(guo)家海(hai)(hai)洋(yang)環(huan)境預報(bao)中心接(jie)受了中交港(gang)珠(zhu)澳大(da)橋島隧項目部的(de)請求，承擔(dan)對接(jie)窗口保障(zhang)系統的(de)研(yan)制任務，他們(men)(men)要研(yan)發的(de)這(zhe)套(tao)系統發揮的(de)作用與丹麥水利研(yan)究院(yuan)（DHI）的(de)系統毫(hao)無二致。在王(wang)彰貴看(kan)來，價(jia)格不是關鍵(jian)問題，他懷疑的(de)是DHI做(zuo)港(gang)珠(zhu)澳沉管(guan)對接(jie)窗口保障(zhang)的(de)能力(li)。“首先(xian)，數值(zhi)預報(bao)包括海(hai)(hai)流、天氣和海(hai)(hai)浪三個系統，即(ji)便做(zuo)了數值(zhi)預報(bao)，實(shi)際上距離工程(cheng)(cheng)需要的(de)精(jing)度(du)還有(you)一(yi)(yi)段(duan)距離。另外(wai)，做(zuo)工程(cheng)(cheng)保障(zhang)一(yi)(yi)定要熟悉氣象、水文條(tiao)件，而DHI缺(que)少施工海(hai)(hai)域歷史資料(liao)，即(ji)便出高(gao)價(jia)也不會(hui)賣給他們(men)(men)”，他說。
國家(jia)海洋環境預報(bao)中心承(cheng)擔(dan)過“雪龍號(hao)”被困南極(ji)和(he)“蛟龍號(hao)”下(xia)潛(qian)的(de)(de)(de)保障(zhang)工(gong)作。王彰貴(gui)說：為“雪龍號(hao)”和(he)“蛟龍號(hao)”做保障(zhang)比港珠澳大橋項目要容易得多(duo)，蛟龍號(hao)從3000-7000米(mi)的(de)(de)(de)三次下(xia)潛(qian)都在一天內完成，只(zhi)要考(kao)慮表面(mian)的(de)(de)(de)氣壓條(tiao)件就行(xing)了。承(cheng)擔(dan)這么大工(gong)程(cheng)的(de)(de)(de)對接窗口(kou)保障(zhang)我們也是(shi)第一次。
王彰貴介紹說，從“七五(wu)”計劃到(dao)“十(shi)二(er)五(wu)”規(gui)劃，國家對海洋(yang)預(yu)報(bao)支持力度很大，每年有3000萬科技項目(mu)支撐(cheng)。另外，每年還有4000萬元(yuan)的重大行業專項項目(mu)，目(mu)前氣象(xiang)(xiang)與海洋(yang)預(yu)報(bao)使用的計算(suan)機是(shi)千萬億次(ci)級(ji)的，中國精細化氣象(xiang)(xiang)與海洋(yang)環(huan)境預(yu)報(bao)已經(jing)達到(dao)世(shi)界領先水平。
關乎死亡區域的誤差
1998年(nian)(nian)，日(ri)本投資博斯(si)普魯(lu)斯(si)跨海(hai)(hai)隧(sui)(sui)道(dao)工程，日(ri)本大成建設株式會社（Taisei）控制(zhi)了(le)(le)設計(ji)施工團隊的75%，他們花費了(le)(le)兩年(nian)(nian)時間搭建了(le)(le)對黑(hei)海(hai)(hai)、土耳其和博斯(si)普魯(lu)斯(si)氣候系統的模型，并將此與隧(sui)(sui)道(dao)水流(liu)(liu)運動結合進(jin)行計(ji)算，實現對每個沉管安(an)裝點水流(liu)(liu)活動的預測，準確(que)率超過90%。而中(zhong)國(guo)海(hai)(hai)洋(yang)環境預報中(zhong)心為港珠澳大橋島隧(sui)(sui)項(xiang)目對接窗口保障系統的預報精準度(du)目標是(shi)100%。
“對一(yi)般預報而言，準確(que)率(lv)達到(dao)70-80%就比較(jiao)好了(le)，有20-30%的誤(wu)差(cha)屬正常(chang)。但對港(gang)珠澳大橋島隧工程的保障，這個誤(wu)差(cha)值將是(shi)(shi)工程的死亡(wang)區域。我們的預報精確(que)率(lv)必須要做(zuo)到(dao)百(bai)分(fen)之百(bai)”，王(wang)彰(zhang)貴說。而對林鳴來講(jiang)，浪高增(zeng)加0.1米或者水(shui)流流速每秒增(zeng)加0.1-0.3公分(fen)都是(shi)(shi)關乎成敗的臨界點。
記(ji)者問林鳴：擔任現(xian)場總指(zhi)揮感覺如(ru)何(he)？他(ta)回答：像走(zou)鋼絲(si)。“高(gao)空走(zou)鋼絲(si)每(mei)(mei)一(yi)步(bu)都(dou)必須如(ru)第一(yi)步(bu)一(yi)樣謹(jin)慎，任何(he)一(yi)步(bu)的失誤都(dou)會前功盡(jin)棄，導致毀滅性后果。而(er)一(yi)旦走(zou)上(shang)去(qu)中(zhong)途就沒有(you)退路。安裝沉管(guan)也是如(ru)此，每(mei)(mei)一(yi)節沉管(guan)都(dou)不能出錯(cuo)，每(mei)(mei)時每(mei)(mei)刻(ke)都(dou)是如(ru)履(lv)薄冰、如(ru)臨(lin)深淵。”
2013年5月6日，港珠(zhu)澳大橋島(dao)隧(sui)工程計劃沉放海底(di)隧(sui)道第一個沉管。林鳴拿到(dao)海浪(lang)預(yu)報數據：浪(lang)高(gao)0.9米，超過(guo)施工限值。他(ta)們在沉管出塢浮運安裝的決策(ce)上遲疑：造(zao)價昂貴的8萬噸沉管一旦出塢意味著沒有(you)退路。而錯過(guo)窗口期，遇到(dao)大風浪(lang)產生的扭力轉向，會使混凝土沉管構件受到(dao)破壞(huai)，將(jiang)導致整根沉管的報廢。
這是一次在(zai)信(xin)息對沖條件下的艱(jian)難決(jue)策：一個(ge)月兩次的窗口期(qi)為(wei)工(gong)程(cheng)(cheng)按時(shi)完工(gong)的硬(ying)約束；借鑒國(guo)外海(hai)底隧(sui)道沉(chen)(chen)管沉(chen)(chen)放(fang)水流及浪高的指標為(wei)參考值；考慮(lv)海(hai)浪預報有0.2米誤(wu)差(cha)允許值的范圍，林鳴果斷下決(jue)心，按照原計劃沉(chen)(chen)放(fang)。工(gong)程(cheng)(cheng)決(jue)策小組(zu)中的五(wu)個(ge)人，在(zai)《沉(chen)(chen)管出塢浮運安(an)裝確認書(shu)》上簽下了自己的名字(zi)。第一節沉(chen)(chen)管的沉(chen)(chen)放(fang)順(shun)利完成。
之后，國(guo)家海(hai)洋環境預(yu)(yu)報中(zhong)心為超(chao)越0.2米(mi)的預(yu)(yu)報誤差(cha)值(zhi)(zhi)進行了技術攻(gong)關(guan)，專門(men)成立了保(bao)障團隊(dui)，請(qing)回已經退休(xiu)的權威專家，收(shou)集風(feng)云衛(wei)星(xing)基礎數(shu)據和(he)現場觀測(ce)數(shu)據，使用60萬億(yi)次計算機運算；每次預(yu)(yu)報前進行會商(shang)，校(xiao)驗測(ce)量值(zhi)(zhi)與真實值(zhi)(zhi)之間的差(cha)異(yi)，最終解決(jue)了0.2米(mi)臨(lin)界(jie)值(zhi)(zhi)誤差(cha)的問題，創造(zao)了零誤差(cha)預(yu)(yu)報的奇(qi)跡。
“直逼技術極限”的挑戰
在東、西人工(gong)島(dao)之(zhi)間的6.7公里，除人工(gong)島(dao)上建設的對接部分，隧道沉(chen)管長度達到(dao)5664米(mi)，從E9-E27作業(ye)水深(shen)為(wei)(wei)45-50米(mi)，基(ji)槽(cao)深(shen)度約(yue)為(wei)(wei)35-40米(mi)。2014年(nian)3月24日E10沉(chen)放(fang)，它將與早前(qian)的E9連接，在E9及之(zhi)前(qian)的沉(chen)管屬(shu)于(yu)淺埋安裝。E10沉(chen)管水深(shen)43.5米(mi)，世界范圍內尚(shang)無(wu)深(shen)水深(shen)槽(cao)沉(chen)管施(shi)工(gong)經驗參考(kao)。
當(dang)項(xiang)目(mu)進入未知(zhi)領(ling)域，“直逼技(ji)術(shu)極限”的(de)挑(tiao)(tiao)戰(zhan)終于來了。沉管(guan)(guan)工程(cheng)核心問題(ti)是密(mi)封不透水。在沉管(guan)(guan)接頭處有雙重(zhong)(zhong)防水裝置Omega密(mi)封和Gina止水帶(dai)，這是370毫(hao)米(mi)(mi)高的(de)橡(xiang)膠襯墊，與前(qian)一節沉管(guan)(guan)對(dui)接時(shi)，襯墊會被擠壓至(zhi)190毫(hao)米(mi)(mi)。一個標準(zhun)的(de)沉管(guan)(guan)寬38米(mi)(mi)，對(dui)接精度的(de)準(zhun)確與否，直接關系到沉管(guan)(guan)水密(mi)的(de)質量。當(dang)一個相當(dang)于航母重(zhong)(zhong)量的(de)混凝(ning)土沉管(guan)(guan)沉放到50米(mi)(mi)深的(de)海底基槽中后，如何與前(qian)一個沉管(guan)(guan)的(de)止水帶(dai)精確對(dui)接，挑(tiao)(tiao)戰(zhan)不言而(er)喻。
有(you)(you)多(duo)少(shao)人看見過項(xiang)目總經(jing)(jing)理是(shi)如何解決一個個具體(ti)問題的(de)(de)(de)？自(zi)然科學對壓力(li)有(you)(you)多(duo)項(xiang)描述(shu)(shu)，包括氣體(ti)與液體(ti)對固體(ti)的(de)(de)(de)壓力(li)用(yong)“公(gong)斤(jin)”或“兆帕”反映恒定壓力(li)的(de)(de)(de)大(da)小，而外部事物對人的(de)(de)(de)壓力(li)迄今為止沒有(you)(you)計量單位意義上的(de)(de)(de)表(biao)達。擔任超巨型工程(cheng)的(de)(de)(de)最高決策者，他的(de)(de)(de)神經(jing)(jing)元或者神經(jing)(jing)細(xi)胞所受到的(de)(de)(de)外界作用(yong)力(li)是(shi)多(duo)少(shao)，尚(shang)沒有(you)(you)科學的(de)(de)(de)描述(shu)(shu)。因(yin)為他們(men)的(de)(de)(de)壓力(li)對外行來說是(shi)完全不可(ke)見的(de)(de)(de)。但(dan)是(shi)當(dang)你深(shen)入(ru)觀(guan)察時，這種壓力(li)轉化為創造的(de)(de)(de)過程(cheng)，偶爾還是(shi)可(ke)見的(de)(de)(de)。
E10沉放后工程師們發現：海底溝(gou)槽(cao)內(nei)洋流的變異帶來巨大的沖力(li)(li)，這意(yi)味著沉管的安(an)裝(zhuang)操(cao)控更難掌控。林鳴和(he)他的團(tuan)隊要(yao)找到巨大沖力(li)(li)來自(zi)哪里(li)。
劉曉東說：“E10之前沒有(you)遇到過這(zhe)種現象，我(wo)們一(yi)直在(zai)尋找原因(yin)。按(an)照(zhao)基(ji)本(ben)理論，水流(liu)(liu)(liu)原本(ben)應(ying)該是上層(ceng)流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)大，越(yue)往下流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)越(yue)小，特別是深槽(cao)內(nei)還會(hui)有(you)衰(shuai)減才對。后來(lai)經過對水流(liu)(liu)(liu)數據的分析(xi)和(he)進一(yi)步的觀測，我(wo)們發現了在(zai)某段時間槽(cao)底存在(zai)大流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)的現象。”
“海中的眼睛”化解危機
如(ru)果工程是(shi)(shi)解決(jue)問題的(de)(de)(de)，那工程中的(de)(de)(de)每一個異象都(dou)會顯現(xian)出(chu)一系列問題，問題往(wang)往(wang)是(shi)(shi)以突變(bian)的(de)(de)(de)方式到來(lai)。如(ru)何(he)(he)解決(jue)就(jiu)是(shi)(shi)在創(chuang)(chuang)造一種解決(jue)方案，而工程中的(de)(de)(de)任何(he)(he)一種新的(de)(de)(de)解決(jue)方案產生后，如(ru)果也(ye)能(neng)被適用到其他工程，它就(jiu)成了案例或者(zhe)標準，也(ye)就(jiu)成為一項技術。所(suo)謂新技術就(jiu)是(shi)(shi)這樣(yang)被創(chuang)(chuang)造出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)。
7月2日，林鳴(ming)來到北京。在國家(jia)海(hai)洋環境預(yu)(yu)報中心，他希(xi)望海(hai)洋預(yu)(yu)報專家(jia)幫助分(fen)析產生(sheng)的(de)(de)原因。林鳴(ming)很焦急(ji)，他希(xi)望找到答(da)案(an)以保證E11的(de)(de)順利沉放。
“這種現(xian)象叫(jiao)海洋內(nei)波（Internal Wave），作為重要的(de)(de)(de)海洋環境動力(li)因子，是我(wo)們重點(dian)研究的(de)(de)(de)領域”，王彰貴說。“當海水上下兩層(ceng)(ceng)因鹽度(du)(du)不一致的(de)(de)(de)時候，并(bing)形成(cheng)上面密(mi)度(du)(du)高，下面密(mi)度(du)(du)低的(de)(de)(de)分(fen)層(ceng)(ceng)現(xian)象。首先，上層(ceng)(ceng)密(mi)度(du)(du)高處浮(fu)力(li)比較大，而下層(ceng)(ceng)密(mi)度(du)(du)小的(de)(de)(de)區(qu)域浮(fu)力(li)也會(hui)變(bian)小，當船行駛至密(mi)度(du)(du)小的(de)(de)(de)區(qu)域時浮(fu)力(li)突然變(bian)小，船會(hui)向下沉，就像到懸崖(ya)一樣，這種海流(liu)現(xian)象叫(jiao)內(nei)波。另外(wai)，內(nei)波會(hui)形成(cheng)兩支流(liu)向正(zheng)相反(fan)的(de)(de)(de)內(nei)波流(liu)，這種內(nei)波產(chan)生的(de)(de)(de)陣發性強流(liu)可高達1.5米/秒，猶(you)如剪(jian)刀(dao)一般，破壞(huai)力(li)極大。”
根據《解放軍報》的報道，今年春(chun)節期間，372潛(qian)艇(ting)(ting)(ting)(ting)在(zai)執行巡邏(luo)任務時駛進深海(hai)(hai)密度躍(yue)(yue)變層后，由(you)于海(hai)(hai)水密度突然(ran)(ran)變小(xiao)(xiao)(xiao)，壓力(li)驟然(ran)(ran)變化，潛(qian)艇(ting)(ting)(ting)(ting)快速(su)墜向(xiang)3000多米深的海(hai)(hai)底“懸(xuan)崖”。危急(ji)關頭，王紅理艇(ting)(ting)(ting)(ting)長(chang)指揮若(ruo)定(ding)，精確完成一項(xiang)項(xiang)操作(zuo)，3小(xiao)(xiao)(xiao)時后潛(qian)艇(ting)(ting)(ting)(ting)恢復潛(qian)航能(neng)力(li)。為此，中央軍委給王紅理、海(hai)(hai)軍給372潛(qian)艇(ting)(ting)(ting)(ting)記(ji)一等功。王彰貴說：“這類(lei)負密度梯度躍(yue)(yue)變層在(zai)淺海(hai)(hai)主(zhu)要出(chu)現(xian)在(zai)北(bei)部近(jin)海(hai)(hai)，即粵東(dong)、粵西近(jin)海(hai)(hai)和瓊州海(hai)(hai)峽附近(jin)很小(xiao)(xiao)(xiao)的海(hai)(hai)域，港珠澳(ao)項(xiang)目遇到流速(su)加快的現(xian)象，和內(nei)波有點類(lei)似。”
國家海(hai)洋環境預報中心保障(zhang)項目組(zu)迅速調整人力(li)物力(li)，在沉管(guan)施(shi)工區域做深槽觀測研究，放(fang)置(zhi)了(le)多種海(hai)洋調查(cha)儀(yi)器(qi)，監(jian)測海(hai)流(liu)、波浪及鹽度變化的(de)(de)(de)規律(lv)，目的(de)(de)(de)是(shi)收(shou)集施(shi)工區的(de)(de)(de)水文信息(xi)，提高(gao)沉管(guan)施(shi)工臨(lin)近期預報的(de)(de)(de)準確率。同時提高(gao)了(le)精細(xi)化預報水平(ping)，海(hai)面到施(shi)工海(hai)底每一米的(de)(de)(de)海(hai)水流(liu)速，從原來每兩個小(xiao)(xiao)時的(de)(de)(de)預報和實時監(jian)測，提升為一分鐘(zhong)(zhong)、五分鐘(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)預報。這個被稱之(zhi)為“小(xiao)(xiao)窗口”的(de)(de)(de)預報系統猶(you)如一雙“海(hai)中的(de)(de)(de)眼睛”，成功地避開了(le)內波發生時段作業(ye)。
“在安裝(zhuang)E11時我(wo)們第(di)一次嘗試這個系(xi)統(tong)，到了安裝(zhuang)E12的(de)時候，系(xi)統(tong)逐步(bu)在完善(shan)。可以說(shuo)，這個系(xi)統(tong)目前(qian)已經成熟(shu)。”劉曉東說(shuo)。國家(jia)海洋(yang)環境預報中心研制(zhi)的(de)“大(da)窗口”與“小窗口”保障系(xi)統(tong)的(de)軟件，在總指揮林鳴眼(yan)中其市場價值巨(ju)大(da)。
另一個支柱
就在同一天，林鳴拜訪了另一個(ge)機構——中(zhong)國航空(kong)工業(ye)集團第(di)304研究所，他(ta)希(xi)望得到(dao)沉(chen)管(guan)沉(chen)放(fang)“萬無一失保(bao)(bao)障系統”的(de)另一個(ge)重(zhong)要支撐(cheng)。“我(wo)們(men)(men)已經進(jin)入深海(hai)作業(ye)，深水(shui)深槽內水(shui)流條件復雜(za)，纜繩長度(du)增加，剛度(du)減少(shao)，沉(chen)管(guan)質量(liang)大、負浮(fu)力小，在水(shui)流作用(yong)下可能(neng)產(chan)生的(de)運動會(hui)給沉(chen)管(guan)安裝帶來風(feng)險。有必要在沉(chen)管(guan)沉(chen)放(fang)過程中(zhong)，對沉(chen)管(guan)運動姿態進(jin)行監測，你們(men)(men)能(neng)幫助我(wo)們(men)(men)監測沉(chen)管(guan)的(de)姿態嗎？如果(guo)能(neng)，才能(neng)保(bao)(bao)證我(wo)們(men)(men)每(mei)個(ge)月的(de)安裝”，林鳴詢問。
“沒有什么(me)不能！” 304所(suo)副所(suo)長周自力(li)說。“我們(men)所(suo)是一個誕(dan)生于抗美(mei)援(yuan)朝戰火中的(de)致力(li)于自主研(yan)(yan)發和用(yong)準確數據保(bao)障國防技(ji)(ji)術(shu)發展的(de)基礎性研(yan)(yan)究(jiu)機(ji)構，從事的(de)計量測試技(ji)(ji)術(shu)領域研(yan)(yan)究(jiu)，參與過各(ge)種(zhong)國防重大(da)項目，如神舟系列(lie)飛船、三代坦克、四代飛機(ji)、C919大(da)飛機(ji)等，提供了準確的(de)數據，保(bao)障了各(ge)項目的(de)成(cheng)功(gong)。我們(men)一定要利用(yong)我所(suo)自主創新和動態測試的(de)技(ji)(ji)術(shu)優勢，為保(bao)障沉管安裝成(cheng)功(gong)對接進(jin)行技(ji)(ji)術(shu)攻關，為港珠(zhu)澳(ao)大(da)橋的(de)建設盡微薄之力(li)。”
據承(cheng)擔這項任(ren)務的(de)負責人邵新慧介紹，中國交(jiao)通(tong)建(jian)設股份有(you)限公(gong)司下(xia)屬(shu)的(de)中交(jiao)天(tian)津港(gang)灣(wan)工(gong)程研究院在5月份就與他們(men)接洽，希望能夠提供“運動姿態跟蹤監測(ce)系統”的(de)技術支撐。304所僅僅用了一(yi)個(ge)月就完成了實驗室(shi)驗證試(shi)驗、現場模擬運動的(de)比對測(ce)量(liang)試(shi)驗、測(ce)試(shi)方(fang)(fang)(fang)案(an)的(de)設計與修改(gai)，初步驗證了測(ce)試(shi)方(fang)(fang)(fang)案(an)的(de)可行性。在林鳴離開304所的(de)第四(si)天(tian)，“港(gang)珠(zhu)(zhu)澳大橋島隧工(gong)程深槽(cao)區海流條件(jian)分析暨沉管對接作業窗口預報(bao)保障系統建(jian)設方(fang)(fang)(fang)案(an)專(zhuan)(zhuan)家(jia)咨詢會(hui)”在珠(zhu)(zhu)海召開，測(ce)試(shi)方(fang)(fang)(fang)案(an)通(tong)過了與會(hui)13位專(zhuan)(zhuan)家(jia)的(de)評審，并確定(ding)馬上實施(shi)。
“由于(yu)E11沉管的作業窗口定為(wei)2014年7月21日，20日需開(kai)始浮運、17日沉管封門、14日要到現場安裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)調試(shi)(shi)(shi)，時(shi)間非常緊(jin)迫。所領導大(da)開(kai)綠燈，我(wo)們(men)在5天(tian)(tian)時(shi)間內完成儀器(qi)采購、支架(jia)加工(gong)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)配(pei)(pei)以及測(ce)試(shi)(shi)(shi)系統搭建。7月13日凌晨3點，剛(gang)調試(shi)(shi)(shi)好的儀器(qi)被打包裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)箱(xiang)運往機場發貨運，并(bing)于(yu)當天(tian)(tian)夜里12點到珠(zhu)海項目總部營地。第二天(tian)(tian)一(yi)大(da)早乘交(jiao)通船到桂山島沉管停泊地進(jin)行安裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)調試(shi)(shi)(shi)。因為(wei)是首(shou)次安裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)調試(shi)(shi)(shi)，在天(tian)(tian)津港灣工(gong)程(cheng)研究院的工(gong)程(cheng)師(shi)們(men)的配(pei)(pei)合下，從下午2點半開(kai)始一(yi)直(zhi)忙(mang)到晚(wan)上11點半，歷時(shi)9小時(shi)終于(yu)圓滿完成。”邵新慧說。
他們運用了空(kong)間對(dui)接運動(dong)姿態(tai)(tai)(tai)監測(ce)(ce)技術(shu)手段(duan)：“選出合適(shi)的(de)傳感器，搭建六(liu)維測(ce)(ce)量(liang)系統，設計(ji)沉管(guan)姿態(tai)(tai)(tai)測(ce)(ce)量(liang)模型(xing)，編制適(shi)宜(yi)于現場(chang)快速(su)濾波的(de)計(ji)算軟(ruan)件(jian)(jian)。對(dui)現場(chang)采(cai)集的(de)信號進行分析，在沉管(guan)沉放不(bu)同(tong)的(de)深度上利用邊界(jie)條件(jian)(jian)優化(hua)數(shu)值分析模型(xing)，計(ji)算沉管(guan)在不(bu)同(tong)水(shui)深及邊界(jie)條件(jian)(jian)下的(de)固有模態(tai)(tai)(tai)頻率(lv)，再通過實測(ce)(ce)得到的(de)流速(su)、流速(su)變化(hua)頻率(lv)等數(shu)據，對(dui)沉管(guan)施以外力計(ji)算其響應(ying)，以此為(wei)參考提取(qu)信號有效成(cheng)分，獲得所需(xu)各方向的(de)加速(su)度、角度等物理量(liang)。測(ce)(ce)量(liang)系統所組(zu)成(cheng)的(de)超低頻慣導平臺側重于加速(su)度測(ce)(ce)量(liang)，繼(ji)而(er)求(qiu)得管(guan)節運動(dong)的(de)位移和角度”，邵新慧說。
7月20日(ri)(ri)晚上8點半，浮運(yun)船隊按時起航。21日(ri)(ri)下午2點半開始沉(chen)放。邵(shao)新慧負責沉(chen)管運(yun)動姿(zi)態情況的(de)實(shi)時監測與(yu)匯報。在7個半小時的(de)監測與(yu)預(yu)報的(de)保障下，林(lin)鳴宣(xuan)布(bu)沉(chen)放對接成功，304所成功地完成了首(shou)次任務。
而304所項目組(zu)不(bu)滿足于(yu)現狀，根據每次(ci)管(guan)節(jie)沉(chen)放綜(zong)合(he)分(fen)析監(jian)測(ce)得到的(de)加速度、角度、纜力、流速、海(hai)水(shui)(shui)密(mi)度等數(shu)(shu)據，正在(zai)(zai)逐步(bu)完善沉(chen)管(guan)數(shu)(shu)值模型分(fen)析，設計開發產品(pin)級的(de)深水(shui)(shui)姿態(tai)監(jian)測(ce)平臺(tai)，以實現沉(chen)管(guan)安裝過程的(de)自(zi)動(dong)化監(jian)測(ce)與報警。目前(qian)國內(nei)、國際上(shang)已有多條在(zai)(zai)規劃中(zhong)的(de)海(hai)底隧道(dao)，所以他的(de)營運(yun)前(qian)景廣(guang)闊(kuo)。邵新(xin)慧承認(ren)，這項研究成(cheng)果(guo)還可(ke)以用于(yu)其它水(shui)(shui)下和太(tai)空中(zhong)結構或物(wu)體的(de)超低(di)頻(pin)運(yun)動(dong)姿態(tai)測(ce)量。
到目前為(wei)止，304所(suo)甚至都沒有來得及與港(gang)珠澳大橋項(xiang)目談及測(ce)試(shi)費(fei)用之事。周自力說：“我(wo)們(men)是國(guo)(guo)家(jia)級的(de)(de)國(guo)(guo)防科研基地，我(wo)們(men)代表的(de)(de)是行業國(guo)(guo)家(jia)的(de)(de)技術(shu)水(shui)平，我(wo)們(men)追求(qiu)(qiu)的(de)(de)東西不是錢的(de)(de)問題(ti)，我(wo)們(men)是把它(ta)當科學(xue)問題(ti)在研究，這是我(wo)們(men)的(de)(de)價值追求(qiu)(qiu)。”
“之所以我們沒有花大(da)價錢購買外(wai)國(guo)的軟件系統，這和國(guo)家整體(ti)科(ke)技(ji)實力的升(sheng)級有很大(da)關系，如果沒有強(qiang)大(da)的科(ke)研(yan)實力與平臺，只(zhi)能受制于人。它是一個互相催(cui)生的過程(cheng)，經濟與科(ke)技(ji)優(you)勢催(cui)生了(le)中國(guo)工(gong)程(cheng)建(jian)設(she)邁上(shang)一個新的臺階。同時，工(gong)程(cheng)的需求也催(cui)生了(le)海洋技(ji)術以及(ji)測(ce)量技(ji)術的發展”，尹海卿說。
港(gang)珠(zhu)澳大橋工程展現了經濟(ji)與(yu)技(ji)(ji)(ji)術(shu)相(xiang)互(hu)“泛現”的(de)(de)(de)圖卷，讓人們有機會觀看到經濟(ji)與(yu)技(ji)(ji)(ji)術(shu)是如何相(xiang)互(hu)表(biao)達的(de)(de)(de)過程，以及經濟(ji)與(yu)技(ji)(ji)(ji)術(shu)創新的(de)(de)(de)繁衍能力，因為(wei)它(ta)們比(bi)一個(ge)工程的(de)(de)(de)作(zuo)品(pin)更(geng)抽(chou)象(xiang)。在這(zhe)里(li)，經濟(ji)成為(wei)新技(ji)(ji)(ji)術(shu)語言的(de)(de)(de)表(biao)達，而經濟(ji)的(de)(de)(de)鏡子(zi)則(ze)映(ying)射了新技(ji)(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)(de)出現。
（本(ben)文(wen)章摘自11月8日《21世紀經濟報道》）