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標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長度180m特厚鋼板零割

　　港珠澳大橋是連接香港、珠海和澳門的超大型跨海通道，是粵港澳3地首次合作共建的超大型跨海交通工程，主體工程由海上橋梁、海底隧道及連接兩者的人工島3部分組成。橋隧全長55 km，其中主橋29.6 km、香港口岸至珠澳口岸41.6 km。港珠澳大橋經(jīng)過6年的籌備，于2009年12月15日正式開工建設(shè)，歷時(shí)近9年后成功貫通，總投資額達(dá)1269億元。世界上長的跨海大橋、世界上長的海底沉管隧道、世界上斷面的公路隧道、世界上的沉管預(yù)制工、世界上的八向震錘、世界上的起重船、世界上橡膠隔震支座。

　　港珠澳大橋作為世界上的鋼結(jié)構(gòu)橋梁，僅主梁鋼板用量就達(dá)到了42萬t，相當(dāng)于10座鳥巢，或者60座埃菲爾鐵塔的質(zhì)量。

　　在港珠澳大橋的建設(shè)中，我國眾多鋼企都貢獻(xiàn)了自己的力量。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，韶關(guān)鋼鐵集團(tuán)有限韶鋼鋼鐵集團(tuán)（簡稱“韶鋼”）從2012年年底至2016年年底，為港珠澳大橋項(xiàng)目供應(yīng)建筑鋼材17.86萬t，所提供的螺紋鋼、盤螺、高線%，另外，鋼箱梁、橋墩所用的環(huán)氧涂層螺紋鋼母材也全部由韶鋼供應(yīng)，部分低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板、橋梁鋼結(jié)構(gòu)用板由韶鋼提供。

　　河北鋼鐵集團(tuán)（簡稱“河鋼”）提供含釩高強(qiáng)抗震螺紋鋼筋及精品板材產(chǎn)品約24萬t，其中13.5萬t高強(qiáng)抗震螺紋鋼筋用于海底隧道巨型沉管建設(shè)。河北鋼鐵集團(tuán)舞陽鋼鐵有限責(zé)任（簡稱“河鋼舞鋼”）提供橋梁用優(yōu)質(zhì)平臺(tái)鋼訂單共4萬余t，包括D36(Z35)、Q355NHD、Q345D等高端鋼種，均用于大橋鋼箱梁等承重關(guān)鍵部位的建造，此外還包括6mm超薄鋼板和4100mm超寬鋼板等特殊規(guī)格鋼材。河北鋼鐵集團(tuán)邯鄲鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任（簡稱“河鋼邯鋼”）提供200t SGH440高強(qiáng)熱鍍鋅板用于服務(wù)區(qū)鋼結(jié)構(gòu)板房建設(shè)。河北鋼鐵集團(tuán)承德鋼鐵集團(tuán)有限（簡稱“河鋼承鋼”）累計(jì)供應(yīng)多種規(guī)格含釩高強(qiáng)抗震鋼筋14.68萬t，90%用于海底隧道建設(shè)，占該工程鋼筋用量的40%以上。河北鋼鐵集團(tuán)唐山鋼鐵股份有限（簡稱“河鋼唐鋼”）提供1.9萬t不同規(guī)格的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。

　　湖南華菱湘潭鋼鐵有限（簡稱“華菱湘鋼”）供應(yīng)橋梁鋼板4萬多t。湖南華菱漣源鋼鐵有限（簡稱“華菱漣鋼”）提供低合金橋梁鋼3000t，用于橋梁護(hù)欄矩形管；提供低合金結(jié)構(gòu)鋼2萬余t，特厚鋼板零割用于鋼管樁。

　　鞍鋼集團(tuán)有限（簡稱“鞍鋼”）提供近17萬t橋梁鋼，用于大橋主體。武漢鋼鐵(集團(tuán))（簡稱“武鋼”）供應(yīng)11.6萬t的管樁鋼及5.4萬t“U肋”鋼。廣西柳州鋼鐵（集團(tuán)）（簡稱“柳鋼”）提供5.23萬余t的柳鋼產(chǎn)品用于建設(shè)港珠澳大橋，主要包括管線鋼和建筑材。其中使用到柳鋼熱軋卷和中厚板分別有Q235B、S275JO、S355JO、Gr.B、以及HRB300E和HRBE抗震螺紋鋼等。太原鋼鐵（集團(tuán)）有限（簡稱“太鋼”）雙相不銹鋼鋼筋被應(yīng)用于大橋的承臺(tái)、塔座及墩身等多個(gè)部位，其用量超過了8200t。馬鋼集團(tuán)（簡稱“馬鋼”）提供0多tH型鋼，用于橋梁工程、土建工程及組合梁施。洛陽雙瑞特種裝備有限提供低合金耐蝕鑄鋼，用于特種減隔震耐蝕橋梁支座。此外，還有多家國內(nèi)鋼企為港珠澳大橋提供鋼鐵支持。

　　港珠澳大橋處于高溫高濕的海洋氣候環(huán)境中，必然要求金屬材料具備苛刻的防腐蝕性能，而耐候鋼可以用穩(wěn)定的銹層來防止腐蝕，滿足港珠澳大橋 120 年設(shè)計(jì)壽命的要求。針對(duì)耐候鋼焊接冶金質(zhì)量難以控制、焊縫的腐蝕性能難以保障等問題，燕山大學(xué)亞穩(wěn)材料制備技術(shù)與科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和國家冷軋板帶工程技術(shù)研究中心先進(jìn)鋼鐵材料研究團(tuán)隊(duì)王青峰課題組與中鐵山橋集團(tuán)有限合作，在將耐候鋼應(yīng)用于港珠澳大橋索塔錨固箱的焊接制造。課題組優(yōu)化了焊接材料、焊接工藝，使焊接冶金質(zhì)量、接頭力學(xué)性能和耐腐蝕性能都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，保證了關(guān)鍵構(gòu)件120年不腐蝕的卓越性能。這也是耐候鋼首次在國內(nèi)跨海橋工程中得到使用。

　　港珠澳大橋所使用的鋁材，并非普通的建筑鋁材。據(jù)廣東鳳鋁鋁業(yè)有限（以下簡稱“鳳鋁”）研究院鋁合金新產(chǎn)品研發(fā)部萬里博士表示，“港珠澳大橋橫跨伶仃洋，臺(tái)風(fēng)頻繁且強(qiáng)度大，海洋環(huán)境鹽分重，海風(fēng)吹過，建筑物容易腐蝕，普通的建筑型材壽命會(huì)大受影響。比如幕墻產(chǎn)品，如果使用普通鋁材，時(shí)間長了有可能會(huì)褪色�！睂�(duì)此，鳳鋁研發(fā)團(tuán)隊(duì)開展了專門的加速模擬腐蝕試驗(yàn)和抗風(fēng)壓測試，產(chǎn)品使用的氟碳涂料，具備特殊的耐熱、耐低溫和耐腐蝕性，甚至具有荷葉一樣的“自潔”功能，產(chǎn)品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)于國標(biāo)GB/T5237.5及美國標(biāo)準(zhǔn)AAMA2605等。據(jù)悉，包括大橋人工島、中國旅檢大樓、安檢大樓、進(jìn)出口岸工程、澳門邊檢大樓停車場等標(biāo)志性建筑在內(nèi)，廣泛采用了鳳鋁的建材幕墻、門窗產(chǎn)品;鳳鋁工業(yè)鋁材也因其可靠的性能表現(xiàn)而應(yīng)用在橋體連接板等部件上。鳳鋁在港珠澳大橋中所提供的鋁材達(dá)到了整個(gè)工程鋁材用量的60%以上。

　　港珠澳大橋采用的長、寬均為1.77m的橡膠隔震支座，為目前世界上橡膠隔震支座，由中國南車股份有限旗下的株洲時(shí)代新材料科技股份有限（以下簡稱“南車時(shí)代新材”）研制并提供。該產(chǎn)品可以有效抵御臺(tái)風(fēng)、地震、海嘯等災(zāi)害或人為事故對(duì)大橋的沖擊。

　　據(jù)介紹，橡膠隔震支座廣泛應(yīng)用于房屋、公路、橋梁等建筑物上。其中為關(guān)鍵的技術(shù)就是位于橋梁支座中間的橡膠技術(shù)，被譽(yù)為橋梁支座的“心臟”。橡膠的阻尼越大，消耗能量的能力越強(qiáng)，一般可降低地震烈度0.5～2度。高阻尼橡膠隔震支座在試驗(yàn)中可吸收、消耗40%以上的振動(dòng)能量。

　　針對(duì)港珠澳大橋跨度大、地勢(shì)復(fù)雜的特殊工況，南車時(shí)代新材采用獨(dú)特的橡膠配方工藝和檢測技術(shù)，研制出長1.77m、寬1.77m的世界尺寸高阻尼橡膠隔震支座。該支座承載力約3 000t，可為港珠澳大橋抵抗16級(jí)臺(tái)風(fēng)、8級(jí)地震及30萬t巨輪撞擊安裝“定海神針”。

　　港珠澳大橋的防腐涂料體系，參考了國內(nèi)外諸多大型橋梁，其中由中國科學(xué)院金屬研究所（以下簡稱“中科院金屬所”）自主研發(fā)的新型涂層和陰極保護(hù)聯(lián)合防護(hù)技術(shù)，在該工程中發(fā)揮了重要作用。

　　中科院金屬所耐久性防護(hù)與工程化課題組負(fù)責(zé)人李京研究員表示，他們研制出新一代高性能環(huán)氧涂層鋼筋，并參與大橋基礎(chǔ)的防腐涂裝施工，保障了港珠澳大橋120年耐久性設(shè)計(jì)要求，打破了國內(nèi)大橋的“百年慣例”。

　　李京介紹，對(duì)特定的海泥環(huán)境，他們先后從涂層的抗?jié)B透性、耐陰極剝離性等著手研制新型涂料，解決涂層的耐久性問題。耐久性工作實(shí)際上是建橋的前提條件，此前原有的跨海大橋耐久性設(shè)計(jì)方案已不能滿足港珠澳大橋耐久性需求，這為國內(nèi)外海洋工程防護(hù)提出了新的挑戰(zhàn)。

　　港珠澳大橋的大部分鋼管復(fù)合樁位于泥下區(qū)，其涂層破壞方式主要來源于打樁過程中的機(jī)械損傷、泥砂碎石的磨劃傷和泥下腐蝕因素的長期侵蝕、降解等。中科院金屬所科研人員把研究防護(hù)涂層體系重點(diǎn)瞄準(zhǔn)在解決打樁過程中的耐劃傷性、耐磨損性和長期服役過程中抗海水滲透性、耐陰極剝離性和長期濕態(tài)附著力、耐微生物等方面。

　　因?yàn)楦壑榘拇髽蛟O(shè)計(jì)壽命更長，需要在已有鋼管樁涂層技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)出性能更加優(yōu)越的涂層以滿足要求。針對(duì)港珠澳大橋特定的海泥環(huán)境，中科院金屬所科研人員在大橋論證時(shí)起開展了相關(guān)涂層的研發(fā)工作，先后從涂層的抗?jié)B透性、耐陰極剝離性等關(guān)鍵性能指標(biāo)著手解決涂層的耐久性問題，終保證了涂層的120年耐久性設(shè)計(jì)要求。

　　由于港珠澳大橋特殊的地理環(huán)境，海水侵蝕、霧氣厚重，大橋橋面鋪裝用膠有著十分苛刻的技術(shù)規(guī)范，不僅要求具備超高強(qiáng)度、超高韌性，而且還必須通過適應(yīng)海洋性氣候的耐鹽霧實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)壽命高達(dá)120年，在同類工程中尚無采用國內(nèi)產(chǎn)品的先例。建設(shè)團(tuán)隊(duì)需要一種具備對(duì)天然橡膠與金屬具有很強(qiáng)粘接力的基礎(chǔ)性能之外，還具備耐海水鹽霧耐候性能的膠水，以解決后10余米合攏工程快速粘接的問題。當(dāng)時(shí)，項(xiàng)目所具有的膠水都無法滿足要求，連進(jìn)口的MS膠都無法達(dá)到理想的施工效果。

　　由湖北回天新材料股份有限控股企業(yè)回天新材料有限提供研發(fā)支持和產(chǎn)品服務(wù)。該針對(duì)港珠澳大橋環(huán)氧樹脂防水層工程技術(shù)特點(diǎn)，和較高的指標(biāo)要求，在港珠澳大橋上多次通過理化檢驗(yàn)和測試施工試驗(yàn)，成功解決了橋梁粘接材料與復(fù)雜環(huán)境下施工工藝的難題。經(jīng)過現(xiàn)場的性能測試后獲得港珠澳大橋項(xiàng)目部專家的高度認(rèn)可，在與多家國際膠粘劑巨頭和20余家國外品牌的競爭中脫穎而出，中標(biāo)。

　　在港珠澳大橋的沉管隧道、人工島等工程中，蘇博特新材料有限（以下簡稱“蘇博特”）的聚羧酸減水劑產(chǎn)品為混凝土的耐久性和施工性能的穩(wěn)定提供保障。

　　蘇博特以繆昌文院士領(lǐng)航的技術(shù)支持與服務(wù)團(tuán)隊(duì)，為港珠澳大橋建設(shè)默默奉獻(xiàn)了7年，期間開展了數(shù)十次專項(xiàng)研討，百余次性能比對(duì)和檢測實(shí)驗(yàn)，力求讓混凝土更耐久。

　　據(jù)介紹，蘇博特在根據(jù)工程實(shí)際情況設(shè)計(jì)定制化產(chǎn)品的同時(shí)，還配合港珠澳大橋施工單位全程提供技術(shù)服務(wù)與支持，重點(diǎn)解決了混凝土材料施工性能調(diào)控、抗裂性能優(yōu)化、外觀質(zhì)量優(yōu)化等方面的關(guān)鍵難題。

　　港珠澳大橋2座人工島的建筑造型設(shè)計(jì)汲取了海洋生物“蠔貝”（又稱“牡蠣”）元素，形似蠔貝，寓意珠海橫琴島盛產(chǎn)蠔貝。人工島處于大海中央，面臨著高風(fēng)壓、高鹽霧、高濕度、強(qiáng)紫外線等自然條件的多重挑戰(zhàn)，除主體框架梁柱采用清水混凝土之外，外墻和室內(nèi)墻面裝飾均采用了通體一色的高密度纖維水泥板——埃特尼特高密度外墻板。

　　之所以選擇這種材料，一方面，從外觀質(zhì)感上考慮，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)希望這2座人工島的墻面裝飾在色調(diào)和質(zhì)感上與建筑主體本身的清水混凝土保持和諧統(tǒng)一。埃特尼特高密度外墻板紋理自然，質(zhì)感樸素，有一種與生俱來的清雅氣質(zhì)，賦予建筑一種大氣沉穩(wěn)、莊嚴(yán)宏偉而又不失親和力的外觀韻味。特厚鋼板零割另一方面，從材料性能考慮，埃特尼特高密度外墻板的主要原料成分是水泥、植物纖維及其他礦物質(zhì)，經(jīng)過高溫蒸壓養(yǎng)護(hù)處理后，理化性能穩(wěn)定，具有優(yōu)異的耐腐蝕、抗紫外線、防火、防潮功能，能適應(yīng)海上人工島建筑所面臨的各種氣候。

　　埃特尼特高密度外墻板是通過鉚釘穿透式固定在龍骨骨架上，整個(gè)外墻系統(tǒng)具有優(yōu)異的抗風(fēng)壓、抗震性能。前不久，港珠澳大橋經(jīng)歷了“山竹”17級(jí)超級(jí)臺(tái)風(fēng)的考驗(yàn)，2座人工島建筑外墻均完好無損。

　　室內(nèi)墻面裝飾同樣采用埃特尼特高密度外墻板，與外墻保持一致的樸素清雅風(fēng)格，將室外景觀與室內(nèi)景觀自然過渡，渾然一體。近處細(xì)看，埃特尼特高密度外墻板表面紋理細(xì)膩，呈現(xiàn)出淡淡的啞光光澤，大面積的整齊鋪設(shè)讓視野無限延伸，自然融入蔚藍(lán)的大海。

　　人工島建筑的室內(nèi)隔墻也大量采用了中密度的纖維水泥板——埃特中密度板（不燃A級(jí)材料），作為墻體基材，與埃特尼特高密度外墻板組合應(yīng)用，形成復(fù)合一體化墻體，滿足室內(nèi)空間對(duì)防潮、防火、隔音的高要求。

　　在整個(gè)港珠澳大橋的工程的建造中，海底隧道一直是受關(guān)注的部分。這是世界長的公路沉管隧道和的深埋沉管隧道，也是我國條外海沉管隧道，全長6.7km，海底部分約5 664m，由33節(jié)巨型沉管和1個(gè)合龍段終接頭組成，安裝水深超過40m。

　　為保障安全，海底隧道的設(shè)計(jì)要求防火時(shí)長達(dá)到4h以上，采用了由廣州埃特尼特工生產(chǎn)的保全隧道專用防火板PROMATECT H （25mm厚）作為防火吊頂，以及PROMINA（9mm厚）作為護(hù)壁襯板，為海底隧道增添一道防火屏障。

　　吊起港珠澳大橋的高性能繩索，是由中石化南京化工研究院有限和中國紡織科學(xué)研究院，耗時(shí)十多年研發(fā)成功的超高分子量聚乙烯纖維制成的。2006年，這項(xiàng)技術(shù)轉(zhuǎn)讓給儀征化纖進(jìn)行工業(yè)化裝置建設(shè)。

　　這種超高分子量聚乙烯纖維，粗細(xì)僅有頭發(fā)的1/10，但做成纜繩后，比鋼索強(qiáng)度還高，承重力能達(dá)到35kg。超高分子量聚乙烯纖維，商品名為“力綸”。與碳纖維、芳綸并稱為3大高性能纖維，是目前世界上強(qiáng)質(zhì)比的纖維，在國防軍工和民用工業(yè)上都有廣泛的應(yīng)用，是強(qiáng)國強(qiáng)軍的戰(zhàn)略物資。港珠澳大橋所用的吊帶，一條就由十幾萬根這樣的絲線組成。

　　在建造人工島環(huán)島躍浪溝時(shí)，由廣州路億公路工程有限研發(fā)的新型高分子塑料模板就發(fā)揮了相當(dāng)大的作用。該塑料模板采用熱塑長纖維增強(qiáng)的高分子復(fù)合材料制成，1m3塑模重量約10kg，僅為鋼模的1/7，同時(shí)還具有耐磨損、防腐蝕、強(qiáng)度高等特點(diǎn)。

　　塑料模板采用統(tǒng)一的組合構(gòu)件，可以靈活快速模板化組裝，施工人員只需簡單培訓(xùn)即可快速掌握操作，同時(shí)施工時(shí)不存在模板出現(xiàn)殘釘、特厚鋼板零割尖刺等問題，可大幅度降低施工安全隱患。

　　港珠澳大橋的橋墩防撞技術(shù)成為大橋設(shè)計(jì)的重中之重。宏遠(yuǎn)科技工程有限根據(jù)港珠澳大橋橋墩型式，采用固定式復(fù)合材料柔性消能護(hù)舷。該護(hù)舷由復(fù)合材料迎撞面，增強(qiáng)聯(lián)接板，消能柱，閉孔耗能芯材組成，耗能閉孔泡沫材料等通過真空導(dǎo)入，一體成型，呈“7”字型，成為了港珠澳大橋的“防護(hù)服”，有效減輕船只撞橋帶來的破壞力，提高航運(yùn)安全性。

　　港珠澳大橋經(jīng)過了伶仃洋海域中繁忙的主航道，如果建造橋梁會(huì)影響香港機(jī)場飛機(jī)的起飛，因此只能建造隧道。港珠澳大橋海底隧道長達(dá)5.664km，由33節(jié)巨型的沉管組成，標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長度180m，重約8萬t，差不多相當(dāng)于一艘航母。這個(gè)沉管是目前世界上體積、質(zhì)量的海底隧道建筑單元。

　　沉管隧道分為剛性和柔性2種結(jié)構(gòu)，然而，這2種機(jī)構(gòu)都無法適應(yīng)海底隧道的建造需求。為了攻克這個(gè)難題，國內(nèi)前沿的企業(yè)和專家進(jìn)行了長時(shí)間的研究，終研發(fā)出第3種結(jié)構(gòu)體系的沉管——半剛性沉管，一種界于剛性和柔性之間的結(jié)構(gòu)。這座長達(dá)5 000多m的海底隧道，完全做到了滴水不漏，新材料功不可沒。

　　港珠澳大橋采用預(yù)制承臺(tái)及墩身節(jié)段的拼裝工藝，橋梁減隔震技術(shù)（OVM）預(yù)應(yīng)力大直徑高強(qiáng)螺紋鋼筋錨固技術(shù)是節(jié)段拼裝應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。即是將橋梁梁體分為若干節(jié)段，在工預(yù)制后運(yùn)至橋位進(jìn)行組拼，通過施加預(yù)應(yīng)力將節(jié)段整體拼裝成橋的施工工藝。OVM是在橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)之間設(shè)置減隔震裝置，常用的有減隔震支座、阻尼器等，以增大原結(jié)構(gòu)體系周期和（或）阻尼，降低結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)或減小輸入到上部結(jié)構(gòu)的能量，達(dá)到預(yù)期的抗震設(shè)防要求。

　　港珠澳大橋在設(shè)計(jì)之初，根據(jù)特殊的工況需求，要求橋梁能夠抵抗16級(jí)以上臺(tái)風(fēng)，為目前對(duì)抗風(fēng)要求嚴(yán)苛的國內(nèi)橋梁工程。經(jīng)過多番調(diào)試，后決定采用中國歐維姆全資子——柳州東方工程橡膠制品有限自主研發(fā)、生產(chǎn)的鉛芯隔震橡膠支座和高阻尼隔震橡膠支座2種類型的支座。

　　在港珠澳大橋主體安裝中，鋼箱梁橋面鋪裝代表橋梁建設(shè)“面子”工程，它提供車輛行駛的舒適安全。華南理工大學(xué)張肖寧教授表示，“我們摒棄了價(jià)格高昂的進(jìn)口環(huán)氧瀝青材料橋面鋪裝技術(shù)，選擇了英國澆注式瀝青鋪裝方案。但該方案施工效率低，按照此方案，需要5年左右的時(shí)間才能完成鋪裝工程�！睘榇�，研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出GMA施工方案，將施工效率提高10倍，半年內(nèi)完成工程。并建成國內(nèi)外能夠滿足力學(xué)相似的橋梁截?cái)嘧愠吣Ｐ汀?

　　在“超級(jí)工程”港珠澳大橋的設(shè)計(jì)與建設(shè)過程中，始終貫穿著科技創(chuàng)新的理念。我國國內(nèi)開發(fā)生產(chǎn)的一系列新材料新構(gòu)件，不僅打破了國外技能壁壘，滿足了大橋建造的特別需求，還為我國交通建設(shè)行業(yè)的自主創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步起到了極好的引領(lǐng)作用。

　　（本文據(jù)中國紡織報(bào)、中國青年報(bào)、人民網(wǎng)、半月談網(wǎng)、科學(xué)網(wǎng)、央視網(wǎng)、百家號(hào)、建筑學(xué)院等公開資料整理而成。）返回搜狐，查看更多
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