方明山工程师 访港珠澳大桥管理局副总工程师方明山(图)

中国首座涉及“一国两制”的三地世界级跨海大桥;全世界最长的钢铁桥梁;拥有深海水下最长的海底隧道;人工岛建造启用世界最大的人工震锤;抵御8级地震和16级台风的挑战;拥有可防30万吨撞击力的防撞墩;两岸人民几十年来共同的梦想……这么多的“标签”,都系于一座大桥——这就是备受注目的港珠澳跨海大桥。

港珠澳大桥,一座横跨香港、珠海、澳门之间的海上长城,它连起了三座城市,大大地缩减穿越三地时间,势必将成为振兴三地经济的一条主动脉。

但是,恶劣的自然环境、复杂的海床结构、超长的跨海距离……等等一系列现实困难,势必会使建桥过程无比艰辛。

作为港珠澳大桥副总工程师,方明山先生如何解读这一个个困难,又是如何化解这些困难的呢?带着这些问题,中国桥梁网记者采访到了方明山先生,而他也是北京茅以升科技教育基金会第23届颁奖大会桥梁青年奖的获得者之一。

“小”青年与大桥梁

初见方明山先生,无论如何无法把他与杭州湾大桥、港珠澳大桥……这些破了许多世界纪录的大桥建设者联系在一起。走在大街上,你或许还会想当然地以为他是一位读古诗词、写幽远诗句的文艺青年,加上瘦小的个头,带着南方腔的普通话,让这个男人散发着些许迷离的气质;可他却是一位正不断地挑战着桥梁建设极限以及自己各方面能力极限的土木人。港珠澳大桥,就是方明山先生再一次挑战自己的一个超级工程。

港珠澳大桥连接香港大屿山、澳门半岛和广东省珠海市,于2009年12月15日正式动工,全长约56公里,主体工程长度约30公里,包含离岸人工岛及海底隧道。大桥的设计寿命为120年,预计于2016年完工。大桥落成后,将会是世界上最长的六线行车沉管隧道,及世界上跨海距离最长的桥隧组合工程。

在加盟港珠澳大桥建设团队之前,方明山和建设团队用十年的时间建成了另外一座世界级的跨海大桥——全长36公里的杭州湾跨海大桥,超过了当时世界第三长的美国切萨皮克海湾桥等世界名桥。杭州湾大桥收尾工作结束后,方明山主动申请加入港珠澳大桥建设团队。

对于希望在专业上能够有新的提高、新的突破的方明山来说,港珠澳大桥是另一个巨大的挑战。而从另一方面讲,正是有了杭州湾跨海大桥的建设经验,方明山也是港珠澳大桥的副总工程师的理想人选。

“建桥,就是一个不断创新的过程”

在港珠澳大桥这许多个世界第一的背后,其实是一个个人类之前没有遇到过的难题,而建桥,就是一个不断创新的过程。方明山说:“港珠澳大桥设计和施工不仅在钢结构的加工制造上有了新的突破,在构件整体预制化及装配化、桥梁减隔震技术以及国产新材料的应用等方面也有了新的提升。”

港珠澳大桥主体桥梁工程的建设创新,首先表现在桥梁钢结构的加工制造上的新突破。港珠澳大桥钢结构制造按工序分解为板单元制造、梁段拼装、现场连接三阶段。构成钢箱梁的各种板单元,分别在中铁山桥、武船重工、上海振华、中铁宝桥的位于山海关、武汉、南通、扬州的基地制造,而梁段拼装及钢箱梁总拼基地位于中山;钢结构加工制造技术的突破体现在:实现了板单元加工的工厂化自动化生产,实现了“车间化”钢结构总拼作业、采用了无马装配总拼装工艺、首次将数字化焊接机器人应用于钢结构总拼制造、采用了群控焊接数据管理系统等新技术和新工艺,并配备与产能配套的现代化打砂涂装车间。

虽然数字化焊接机器人技术在汽车和轮船制造领域的应用已经很成熟,但是在国内桥梁行业还是首次。方明山说:“在港珠澳大桥施工中,这种技术的应用不只是局限于一个单位,而是诸多国内顶级桥梁钢结构制造厂家的全面应用。这对于我们国家钢结构加工制造技术而言是一个很大的提升。”

另一方面,港珠澳大桥钢箱梁/组合梁的拼装采用“长线法”,在国内率先实现了大型钢箱梁拼装的“车间化”作业,大幅度提高了生产效率,并保障了拼装质量和精度。

其次,方明山介绍说,港珠澳大桥构件整体预制化和装配化也有了新提高。港珠澳大桥混凝土结构的装配化,是把墩身和承台整体化预制,预制之后像搭积木一样把它组装起来。港珠澳大桥在整体装配化方面又迈进了一步。方明山说:“之前杭州湾大桥也使用预制化,但严格来讲只能说是半预制化,其中有一部分是在海上现浇,做好后再在海上组装。

预制构件的最大吨位,杭州湾大桥大概在2000吨级,港珠澳大桥则是4000吨级,在吨位上有了一个提升。”预制构件的吨位在大型化上又迈进了一步,装配化上也更进了一步。

港珠澳大桥另一大技术亮点就是桥梁减隔震技术的应用。国内凡重大建设项目,都会把抗震作为设计过程中需要考虑和应对的重要问题。汶川地震之后,地震对建筑的影响在土木工程界尤为被关切。方明山说:“港珠澳大桥采用较高的建设标准,抗震设防烈度达8度。这与杭州湾大桥相比,又是一个进步。港珠澳大桥的抗震设计依托于广州大学,做了大量科研工作,试验研究大约持续了2年左右的时间,最终研究成果用于指导施工图设计”。

从技术上讲,应对地震基本分为抗震、减震和隔震三种策略。港珠澳大桥使用可以将地震能量消减的隔震支座,也就是在建筑物基础和地基之间安装可动式隔震装置,当像地震等外来力来袭时,该装置就像打太极一样,将震动能量转换、消耗,从而“避免”建筑物受到震动的影响,大大降低建筑物承受的破坏力,而这种支座还同时具有延长桥梁结构周期的作用。

同时,该大桥钢箱梁也在全国范围内第一次大规模运用了桥梁减振系统:采用了在钢箱梁内安装调谐质量阻尼器,用于减小桥梁由于大风引起的“涡振”现象。

据方明山介绍,作为设计寿命达120年之久的港珠澳大桥,在耐久性、管理、安全、环保等方面都有不同程度的提升和创新,相关技术应用也都走在国内桥梁工程的前列。

努力着,只为实现许多人的共同梦想

2009年,在中国跨海大桥历史上最具想象力的方案被批准实施,在这片广阔的海域上将要建成一座6.7公里长的海底隧道,和一条 22.9公里长的跨海大桥。这是目前中国修建的最大最长也是最复杂的一座跨海大桥。这座大桥建成后,珠海、澳门、香港将形成“三小时生活圈”,从珠海、澳门到香港的陆路交通时间将由4小时缩短到30分钟。

2010年国庆,杭州湾大桥收尾工作刚刚结束,正值港珠澳大桥工程准备启动之时,方明山来到港珠澳大桥项目部。当时,他主要负责港珠澳大桥主体桥梁工程的施工图设计工作。港珠澳大桥工程包括三项内容:一是海中桥隧工程;二是香港、珠海和澳门三地口岸;三是香港、珠海、澳门三地连接线。

方明山说,“由于港珠澳大桥所处位置特殊、建设条件复杂,不管是隧道还是桥梁的建设难度都非常大。与国内乃至国际上其他项目相比,都遇到了前所未有的挑战,尤其是复杂的地质条件对基础施工影响较大。

”一方面,港珠澳大桥是世界最长跨海大桥,钢结构制造难度堪称中国第一。大桥首次在桥梁上部结构大规模采用钢结构,用钢量达42.5万吨。

另一方面,中国内地的大桥一般使用寿命都是五六十年,杭州湾大桥主体工程提高到100年,而根据香港的标准,港珠澳大桥的设计使用寿命是120年,也就是说,在120年之内能够完全满足使用功能,可以放心使用,没有计划之外的大修。

为了实现这个目标,一方面要考虑质量与安全问题,另一方面也要考虑工期问题。方明山说:“大桥施工从2013年初开始全面启动,2014年转入关键施工阶段,今年是港珠澳大桥的关键之年”。大桥原定于2016年年底建成、2017年香港回归20周年之前通车,今年如果不能完成既定的施工计划,大桥的进度计划就要落空。” 目前,工程仍在继续紧锣密鼓地建设当中。

从2009年到2016年,古人十年磨一剑,今人七年造一桥。虽然技术已经不知进步了多少倍,但面对重重困难,方明山明白,他只有不断创新,勇接挑战,才能早日达成三地人千百年来的共同梦想。然而,工程远未结束,在中国南部这片广阔的海域上,还将不断迎来各种工程极限的挑战,我们共同期待着3年后这座世界级跨海大桥在香港回归20周年之时的顺利通车,那时的方明山应该会有更多的话、更多的感受跟我们讲。