東人工島上，主體建筑7座塔吊林立，長臂交叉揮舞;大型工程設備來回穿梭，引擎聲、機械聲此起彼伏;對講機里傳出的喊叫聲充斥著現(xiàn)場每個角落，頭頂飛機呼嘯而過，既遠又近。比起今年3月初記者上島時，東島的主體建筑又往上“拔”了一些，當時島上主體建筑首層初現(xiàn)規(guī)模，如今，主體建筑的第三層作業(yè)面已逐步打開。
在遙遙相望的西人工島上，主體建筑首層已經(jīng)順利封頂，珠江口“地標性”建筑之一初現(xiàn)雛形。根據(jù)設計，東、西人工島形似兩艘相向而行的巨輪，并將打造成為國內最大規(guī)模的清水混凝土建筑群，筑就伶仃洋上極具標志性的建筑藝術品。
打響島隧工程第一戰(zhàn)
“大直徑鋼圓筒快速成島”的突破革新
港珠澳大橋海底隧道是我國首條外海沉管隧道，不僅需要在松軟地基上建成當今世上最長、埋深最大的海底沉管隧道，還要在水深10余米且軟土層厚達幾十米的深海中建造兩個人工島，實現(xiàn)海中橋隧轉換銜接。
然而擺在港珠澳大橋島隧工程項目總經(jīng)理、總工程師林鳴面前的現(xiàn)實卻是，“沉管隧道在港珠澳大橋建設之前，全國也就是不到三千米。”換言之，國內在這個領域的技術積累幾乎空白。如何在茫茫大海中打下這個超級工程的坐標?決定島隧命運的第一戰(zhàn)，就是要以最快速度在海中建起兩個離岸人工島。
在外海造人工島實屬不易，而造島環(huán)境也極為特殊，既要為珠江口預留30萬噸的航道，也要注意保護中華白海豚國家級自然保護區(qū)的生態(tài)環(huán)境。兩個人工島的面積都接近10萬平方米，如果按照傳統(tǒng)拋石填海的方法，不僅工期長，而且在通航繁忙的伶仃島航道附近水域安排大量船舶施工，必然對周邊環(huán)境產(chǎn)生影響，安全風險也高。
“如果按照傳統(tǒng)的辦法，也可以完成任務，但工期就沒了。所以當時一定要找一條出路。”從項目籌備開始，建設團隊就在思考深海筑島的方案，一個基本著眼點是，“在深海筑島，人工島面積很小，這就要求盡量少用船舶、盡量簡化工藝。而要實現(xiàn)環(huán)保、確保質量、確保工程進度，就要考慮大型化、標準化、預制化。”
頗為“傳奇”的是，在一次技術交流會期間，一個大膽的構想突然閃過林鳴的腦海——用大直徑鋼圓筒圍成人工島。簡單來說，就是以大的鋼圓筒止水圍島，島內填入砂料并加固地基，圓筒外再用混凝土塊體等加固防護，最后，堅實的人工島“拔海而起”。
這靈光一閃，打通了整個島隧工程的關鍵線路。然而，這樣一個史無前例的創(chuàng)新工藝，在國內外根本沒有規(guī)范和經(jīng)驗可以參考。港珠澳大橋島隧工程項目副總經(jīng)理劉曉東記得，在提出新方案后，花了大半年的時間做方案、設計、論證、實驗，同時還要說服專家同意并取得共識。為了做到嚴謹，項目部請全國工程勘察設計大師王汝凱做鋼圓筒建島不成立的反向研究，一共組織了8個攻關課題研究，包括鋼圓筒的穩(wěn)定計算理論、鋼圓筒筒體結構設計、振沉技術及振沉工藝、止水方案等。經(jīng)過三個月的研究，結論是大圓筒快速成島施工方法是可行且有效的。
經(jīng)過多方面專家論證，超大直徑鋼圓筒、液壓振動錘聯(lián)動的優(yōu)化方案被正式采納為最終方案，這也成為港珠澳大橋島隧工程的一項創(chuàng)舉。“每走一步都在探索有沒有更好的辦法，這是我們的特別之處。”劉曉東說，“只要發(fā)現(xiàn)這個工具并不適合我們，或者說對港珠澳大橋工程存在風險或者是潛在的風險，我們就會放棄所謂成熟的做法，立刻進入組織創(chuàng)新新工具、新結構、新工藝和新技術中去。”
兩個人工島建設共用了120個直徑22.5米、最高50.5米、重達500噸的鋼圓筒，242個副格，每個鋼圓筒都相當于一棟高層住宅樓。這些鋼圓筒分批次建造，再由8萬噸級的遠洋運輸船從上海運到珠江口，在工程中使用如此重量級的運輸船在國內尚屬首次。
“工欲善其事，必先利其器”，要想把巨大的鋼圓筒深插入海底，必須要有配套的振沉設備——島隧工程采用的是八錘聯(lián)動液壓振動錘，這也是世界首創(chuàng)。八錘聯(lián)動，不僅要保證共振，還要保證精確度。港珠澳大橋人工島的鋼圓筒不同尋常，除了自身的高、大、重之外，還有一個特殊性——每個鋼圓筒外側都有為嵌入“副格”預留兩個凹槽。鋼圓筒振沉垂直精度偏差超過誤差范圍，副格將無法安裝。
“鋼圓筒振沉管理系統(tǒng)”可以說是為超大鋼圓筒振沉安裝上了“眼睛”。該系統(tǒng)創(chuàng)造性地使用了GPS定位系統(tǒng)和全站儀定位系統(tǒng)相結合的全新的定位構想。在伶仃洋面上，1600噸起重船“振浮8號”吊著振沉系統(tǒng)和鋼圓筒，在自主研發(fā)的“鋼圓筒振沉管理系統(tǒng)”的引導下，實現(xiàn)正確定位。
2011年5月15日，隨著液壓振動錘傳來的轟鳴，直徑22.5米、高40.5米的首個鋼圓筒沉入水底，插入泥中21米，垂直度偏差小于1/500，港珠澳大橋島隧工程首個世界超大直徑、超深埋深、超大體量鋼圓筒順利振沉，揭開了西人工島島壁結構施工序幕。9月11日，西人工島最后一個鋼圓筒振沉入海，垂直偏差小于1/600;同年12月21日，東人工島最后一個鋼圓筒穩(wěn)穩(wěn)“定”入水中。
短短221天，120個巨型鋼圓筒在伶仃洋海面圍成了兩個海上“小長城”，“當年開工、當年成島”的愿景提前成為了現(xiàn)實。一月三船、一日三筒，東、西人工島建設創(chuàng)造了鋼圓筒單體體量、振沉精度、振沉速度等多項世界紀錄。
“通常來說，筑島是一個‘水工活兒’，我做過不少這樣的項目。但島隧工程完全不同，這是一場超越傳統(tǒng)建設模式的‘大考’。”東人工島現(xiàn)場施工指揮徐桂強感慨地說，一個項目能夠聚齊這么多的技術、工藝、設備，在他三十多年的施工生涯中都絕無僅有，這是真正意義上從技術體系、裝備到施工手段上的突破，每一道工序，每一項施工無不閃爍著創(chuàng)新的光芒。
亮點巡禮
清水混凝土： 打造伶仃洋上的標志性景觀建筑
東、西人工島不僅是銜接橋梁和海底隧道的樞紐，根據(jù)設計方案，兩座人工島建筑總體均包含主體建筑、廣場、環(huán)島公路等，功能定位各有不同：東島擬建設集交通、管理、服務、救援和觀光功能為一體的綜合運營中心，且開放游客觀景攬勝功能;西島主要用于橋梁的養(yǎng)護服務及辦公。
人工島建筑中一項值得稱道的創(chuàng)新，就在于清水混凝土的大規(guī)模應用。與傳統(tǒng)混凝土不同，清水混凝土可以說是混凝土材料中最高級的表達形式，其表面平整光滑、色澤均勻、棱角分明、無碰損和污染，不需要二次修飾，在陽光的照射下有著大理石般的光澤。
據(jù)該設計方案主要負責人、中交四航院副總建筑師馮穎慧介紹，之所以選擇清水混凝土，出于多方考量：從自然條件上看，人工島處于大海中央，高風壓、高鹽霧、高濕度，任何外裝飾都容易脫落;從建筑風格上看，結合“騎樓、柱廊”文化特色，島上建筑并不追求外表的奢華，而是強調低調、內斂、含蓄，清水混凝土“素面朝天”，有樸實無華、自然沉穩(wěn)的外觀韻味，與生俱來的厚重與清雅是一些現(xiàn)代建筑材料無法效仿和媲美的。
隧道減光罩： 體現(xiàn)鋼結構力與美的完美融合
在港珠澳大橋海底隧道的東西兩端，減光罩就安裝在兩座人工島隧道出入口上方。遠遠望去，隧道口兩端的“皇冠”與清水混凝土墻交相輝映，形成島上一道靚麗的風景。與一般隧道減光罩相比，港珠澳大橋海底隧道減光罩在功能和外觀上進行了升級，尤其是漸變式設計作為國內獨創(chuàng)，集大成地體現(xiàn)了設計者的匠心獨具和人性化關懷。
振華重工和中交四航院聯(lián)合完成了這一設計，他們在東西人工島隧道口各用44根立柱、44根橫梁和7根縱梁構成了減光罩主體，總重約2400噸。橫梁一端與立柱連接，另一端與縱梁連接，形成“門型”構架結構。遠觀這些“門型”，兩兩之間有8%的坡度，遞進排列，形成“爬坡式”的優(yōu)美線形，以及由弱到強、由強到弱的漸變式光線，確保司機進出隧道時眼睛更舒適地適應光線變化。
通過設計團隊的精確計算，減光罩的外觀線條優(yōu)美流暢。站在人工島上，橫看，豎看，遠看，近看，減光罩構件的各個點都在一條直線上，共同構成一幀流暢的景觀，體現(xiàn)了鋼結構力與美的完美融合。
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