港珠澳大桥岛隧总工林鸣：桥隧建设发展需更多因地制宜的创新

“简单的方案意味着更有挑战的工作，工程师需要在创新、因地制宜的设计、试验和论证方面下更多功夫，也对施工现场的精度控制、过程控制和风险管理提出了更高的要求”，9月13日，中国工程院院士、中国交通建设股份有限公司总工程师林鸣在第十届国际桥梁与隧道技术大会暨“一带一路”交通基础设施高端论坛上，通过总结港珠澳大桥的建设经验，分享了桥隧发展趋势以及创新方案。

林鸣是港珠澳大桥岛隧工程项目总工程师，2005年开始参与港珠澳大桥前期研究，2010年底开始建设工作。

港珠澳大桥是连接中国香港、珠海、澳门的超大型跨海通道，集桥梁、人工岛和海底隧道于一体，全长55公里，是迄今世界最长的跨海大桥，也是中国桥梁建筑史上技术最复杂、环保要求最高、建设标准最高的“超级工程”。

正如林鸣2018年在《朗读者》节目中朗诵汪国真的《我喜欢出发》

——“我喜欢出发，凡是到达了的地方，都属于昨天……”一样，在港珠澳大桥的建设经验之上，林鸣仍在持续攀登世界工程技术高峰的创新之路。

会上他分享了四个桥隧工程创新方案，分别为沉管快速预制方法、新助浮安装体系与负干舷沉管工法、装配式人工岛和新沉管最终接头方法。

沉管快速绿色建造

澎湃新闻了解到，港珠澳大桥海底沉管隧道是主体工程的重中之重，全长5664米，由33节沉管和1个最终接头对接而成，是我国第一条外海沉管隧道，实现了世界深埋沉管技术的突破。

港珠澳大桥岛隧工程采用“工厂法预制沉管”，共建造完成了三十三节八万吨沉管的预制，被称为世界上规模最大、生产工艺最先进的工厂法沉管预制工程。

相比其他隧道形式，沉管技术历史较短，约有200年。林鸣表示，回顾历史发现，沉管技术正向“更简单”的趋势发展。

他解释，“简单”即降低结构复杂程度、减少工作量、简化工作面、优化临时设施、缩短工作周期等。沉管隧道在构造和工法上经历了一个从复杂到简单的总体演变趋势。但简单的构造和工法，通常在技术创新、质量控制、过程管理等都提出了更高的要求。

林鸣介绍，在室内流水线上生产沉管的首创是厄勒海峡隧道，该沉管预制工厂法能够同时实现无干扰、流水线和高质量生产。

此后，深圳沿江通道沉管隧道也是采用工厂法预制沉管，该隧道段长约2.3公里，共有28节80米沉管，总工期约10个月，每个月需完成三节沉管预制才能满足工期计划。

就工期而言，林鸣称，这是一项非常具有挑战性的工作。

于是基于港珠澳岛隧工程的经验，林鸣团队提出了沉管快速绿色建造新方法，即通过固定式管节底模、通长内模、多脚针形梁和可移动节段侧模的组合，实现顶、底板和墙体节段钢筋绑扎与节段混凝土浇筑的高达4到5个工作面平行流水作业，并实现内模与底模以1个管节预制为周期的高效与便捷的清理与维护（传统方法以节段为周期）。

比较工期，用传统流水线法需25天预制一节沉管，用新方法只需要19天，最快只需要16天。林鸣称，该方法更节省工序、时间和场地，因此也叫快速预制法。

负干舷沉管

沉管预制是海底隧道建设的第一步，此后沉管浮运过程中，水密性及安装过程中浮力控制也是关键工序。

深圳沿江通道沉管预制场址在珠海牛头岛，距离隧址约55公里，当地水深约30米，沉管管节不具备正常浮运条件。

对此，林鸣团队提出负干舷安装的设想，将沉管管节设计成负干舷，其负浮力等同于自重的2%-5%（正浮力等同于自重的1%-5%），采用半潜驳运输，运输过程是助浮的，且管节沉放也是通过负浮力与安装船提供的吊力平衡来实现助浮。

林鸣介绍，新设想更省时、经济性更强，施工方面，采用负干舷沉管可以取消压载系统、减少舾装工作量、减少水下基槽开挖量等；设计方面，新助浮安装体系可降低隧道高度0.9米、减少50%以上压载混凝土的工程量等。

装配式人工岛

在岛隧工程中，人工岛是主体桥梁和沉管隧道的转换平台，主要起连接作用。 

建设港珠澳大桥岛隧工程时，林鸣团队借鉴桥梁建设方法，首创深插大直径钢圆筒快速筑岛技术，将巨型圆钢筒直接插入海床并固定围成一个封闭的椭圆形，然后对内部填砂形成人工岛。与传统筑岛工艺相比，该筑岛方法将建设工期从3年缩短到6个月，减少海上挖泥量1000万立方米。

此后，林鸣团队在对卡塔尔首都多哈西湾的一条隧道建设投标时，进一步提出了装配式人工岛新设想。

林鸣介绍，该隧道约5-6公里，因为要赶在世界杯之前完成，工期紧张，叠加环保等因素限制，团队评估多方情况后，在港珠澳大桥人工岛建设经验基础上，提出了人工岛模块化预制、海中安装的方法。

他表示，装配式人工岛能够适应更一般的地质，一般是将人工岛模块在岸边干坞预制，再浮运至现场安装，具有减少水下地基处理、低噪音、绿色、海上模块化施工的优势。

沉管最终接头方法

沉管最终接头是水下沉管隧道最后一个预制段。林鸣表示，为降低海上作业风险，港珠澳大桥岛隧工程我们研发了可折叠、主动止水、可逆的最终接头。该方法独特之处在于完成对接后，还可以继续调整接头，以获得更高的安装精度。

他说：“事实上，港珠澳大桥岛隧工程合龙时我们就做了一次，最后将最终接头与两边沉管的对接精度控制到了3毫米。”该方案的另一优势是将海上作业时间从传统工法所需的几个月缩短至一天。

而该方法的缺点是需要用到大型浮吊，对装备要求高，且最终接头的排水体积相对其重量很小，对地基产生的压力远大于两边沉管的地基压力，有差异沉降风险。

林鸣称，在投标多哈隧道工程时，团队进一步提出，“把最终接头主结构做的和两边沉管一样长，最终接头可以与之前沉管共享所有施工设施流程与计划，包括预制、浮运与沉放”。他表示，新方案大幅简化了最终接头工作，工期、装备要求以及投资上也得到了优化。

林鸣表示，沉管隧道、人工岛等技术的发展趋势可以用“简单化”来总结，他分享了一个公示——“简单的解决方案=少用地+少工时+少工序+更高质量+更高精度+技术创新=可持续的结果”。

他解释，“总体思想就是工程要越来越简单，简单以后我们智慧才能发挥价值，工程师才能发挥自己的价值，然后工程实现更绿色、更可持续、更高资源效率。”他强调，简单化的方案需要创造性地工作，实施过程需要不断突破既有框架和边界。