【解密港珠澳大桥】“海上巨龙”的“百团大战”!

珠海广电房产 2018-11-07 14:54:32




一桥飞架南北   天堑变通途

“现代世界七大奇迹”之一的港珠澳大桥

打开了粤港澳大湾区的发展空间

工程集隧、岛、桥于一体

几乎呈现出设计、建造跨海工程的所有大胆想象


港珠澳大桥的建设

超过百家参建单位

数万名建设者参与

因而

港珠澳大桥工程也被称为

“海上巨龙”的“百团大战”



解密港珠澳大桥第三期

由“崇峰壹号院”独家冠名播出





苏权科

港珠澳大桥管理局总工

第五课题的总负责人


尽管参加过三座跨海大桥的建设,

但港珠澳大桥所面临的困难,

仍远远地超出了他的想象。




1
设立港珠澳三地跨境决策机构


     

     港珠澳大桥工程从提出构想到立项动工,前后超过20年。由于最初没有一个全责清晰、高效有序的决策机制,2003年7月经中央政府批准启动的,大桥前期工作进展并不顺利,口岸管理模式的决策协商,开始仅4个月就被迫“搁浅”。


      因为三地是不同的法律体系、不同的政体。三地有利益,另外三地沿用的标准都不同,思维习惯都不同。由于担心口岸管理安全与三地司法管辖冲突,加上涉及中央事权,口岸决策议而不决僵局长达两年。它如果不符合中央、港澳办的“一国两制”的大政策,其它的事情全部无效。


困 境


01

攻克


从2006年12月开始,中央政府在近4年时间里,先后批准成立了中央专责小组、粤港澳三地工作联合委员会和项目法人--港珠澳大桥管理局,使一系列涉及三地跨境合作的决策争端事项,得到协调解决。



历时7年,在实践中形成的“两级协调、三级架构”决策机制,也为港珠澳大桥建设运营期间的跨境合作决策,提供了机制保障。


实践是伟大的思想者,在大桥决策机制的专项研究中,科研人员不断梳理总结前期决策的实践经验,并且运用现代科学管理理念,提出了重大工程决策质量等概念,丰富了港珠澳大桥决策机制的内涵,不仅实现了理论创新,也为提高工程建设运营期间的决策质量和效率,夯实了基础。

“三地合作共建一个项目,这个决策确实前人没有做过,我们在前面这么多年,解决了这么多问题,确实也形成了好多好的方法和经验,我们把这些路径,流程好好总结,归纳出一种更加科学合理的方法。就为项目建设过程中以及以后的运营管理中,决策体系模型的建立打下一个基础。”


——港珠澳大桥管理局总工

苏权科

2
引入战略资源供应链的管理理念


     

      港珠澳大桥钢箱梁用钢超过42万吨,相当于25个厦门海沧大桥的钢箱梁用钢量,但生产工期不能超过3年,而且生产质量还必须持续稳定,才能达到桥梁120年使用年限的要求。

     

     有没有这个能力的企业去提供一个高质量的钢箱梁?其次,产品的生产、装配运输的方式可不可以再进行改进?这确实是我们需要思考的一个问题。


       时间不等人,作为大桥重要战略资源的钢箱梁,要在短时间内形成供应链条,无论对业主、大桥管理局、还是对设计单位、施工单位乃至生产企业,都是一个挑战。


困 境

2

攻克


在港珠澳大桥的工程建设中,引入了战略资源供应链的管理理念。



钢箱梁战略资源供应链的研究,优化了与之配套的各项资源,具有世界先进水平的钢箱梁板单元自动化生产线,从建设到投产只用了短短一年,生产效率比传统工艺提高30%以上。钢箱梁焊缝的一次探伤合格率也超过99.9%,实现了这个钢箱梁行业生产技术的进步。


在港珠澳大桥战略资源供应链研究中,还创造性的提出了“非物质要素资源”的概念。人才、技术乃至政府公权力、法制环境等。“非物质战略资源”供应链的探索培育和发展也都取得了初步成果。


    “那这里面就是要跨部门跨单位来协调,有些跟它的企业的以后发展还要关联起来,要兼顾这些,这里面也有利益的关系、体制的问题,还有一些财务问题,包括合同与合同管理的问题,都是在以前我们都没有碰到过。”


——港珠澳大桥管理局总工

苏权科



3
设立紧急事件三地联动机制


   

     如何处理港珠澳大桥发生的交通事故?如何处置大桥运营后的突发紧急事件?这些都必须提前推演。


     因为同样的交通事故一旦发生在港珠澳大桥,处置起来要复杂和困难得多。三地所有的这种法律人士都会告诉你,目前的法律在陆路交通上是不允许实施跨境救援的。如果发生了交通事故,怎么办?


困 境


3

攻克


早在大桥动工之初,交通部公路科学研究院就针对大桥运营后的紧急事件三地联动机制”展开了前瞻性研究。



研究团队建议分三个层次,三地联合工作委员会作为最高决策层,设立应急协调组。大桥管理局和三地政府为第二层,组成应急工作组。第三层为三地基层运营管理机构,执行救援,各层则分设联络员。


这种按“事件驱动、分级联动”的分布式跨境交通控制管理组织体系,以“工作组+联络员”的联动机制,使区域救援的联动预案将更具备操作性。



但不是所有突发事件都要启动三地联动机制,针对风险最大、频率最高、危害也最严重的典型事件分类,研究人员提出了跨境多单元交通信息交换体系架构,建立了跨境交通控制的事件管理程序,编制了恶劣气象条件、紧急事件等,典型工况下的跨境交通控制预案。并就运营管理的三地信息交换建设,给出了详细的建议。 

“一是牵扯三家,再一个牵扯的专业和部门多,还有一个界面多,每一个事情都要走几圈,香港、澳门、内地至少都是七八个部门。”

——苏权科

“就是希望通过一个很好的架构把三方无论是在日常,还是在应急处置的时候,相关部门能够很好的组织起来。”

——交通部公路科学研究所总工

葛涛



4
突破沉管隧道防灾减灾关键技术研究


   

      安全,意味着要始终防患于未然。港珠澳大桥沉管隧道是最大的挑战,因为它有6公里长,目前是世界公路隧道里面最长的,而且还有45米左右在水下。


      那么这个隧道结构本身的安全,结构在火灾、水灾情况下的安全,以及发生火灾时候的消防救援和人员逃生,能不能有效的实现?这是我们港珠澳大桥一个非得要解决的问题。


困 境


4

攻克


招商局重庆交通研究院在大型隧道模型试验方面有很好的经验,为这个课题的研究提供了基础条件和保障。



他们用中巴车这个燃烧体做了模拟实验,研究人员要通过隧道内安装的491个温度传感器、10路摄像机和15路烟雾流速仪,快速采集火灾中隧道内的温度、烟雾流速、烟雾厚度等第一手数据。



沉管隧道的运营和结构的安全是课题研究的两个关键。今年64岁的蒋树屏有着世界最长公路隧道和中国第一条海底隧道的设计经验。但跨境隧、岛桥集群工程的项目还是第一次遇到。他和他的研究团队在国内外首次构建了世界最大的沉管隧道防灾减灾试验平台,这个长150米的试验平台,和珠港澳大桥的沉管隧道为1:1的足尺比例,连建筑材料也完全相同,用它做实验并运用到实际隧道当中。



研究团队还开发出了沉管管节与接头构件高温耐火试验系统,建造了中国交通行业第一个高温燃烧炉。研究人员在40多种工况下,对30多个批次进行了上百次的试验,获得了管节与接头耐火保护构造及设计参数,以确保安全为目标的“沉管隧道防灾减灾关键技术”研究,形成了隧道火灾、排烟、消防、逃生综合试验方法等20项成果,揭示了沉管隧道火灾发展过程的规律,为我国建立沉管隧道安全等级体系和设施配置标准,提供了重要的基础数据。

“对我们港珠澳大桥今后一些,当灾害发生的时候,我们怎么来控制烟、控制火灾的势头,我们有很多的数据,可供今后的重要的参考。我认为很多的数据是首次获得的,有很多的科学发现有很多工程实用价值的成果”

——招商局重庆交通科研设计研究院

首席专家  蒋树屏



从2010年开始,大桥管理局和交通部规划研究院一起,通过全方位评估,辨识施工工程中的每个风险环节。在所有参建单位中编制作业指导书和操作规程,构成《HSE管理技术指南》。2012年10月HSE管理体系开始在大桥工程建设中,进行适宜性验证和示范应用,并跟整个工程的建设同步协调。


港珠澳大桥工程构建融合了主管部门,业主、监理、承包方等多个组织的。HSE一体化管理方法和标准体系,这在我国交通行业还是第一次。



5
“沉管隧道多目标智能通风控制系统”降低能耗


     

      建设一座世界一流的大桥,也还必须是一座低碳环保绿色的桥。因为这个大桥的目标就是要建成一个绿色环保的工程,那么港珠澳大桥节能的最大头就是沉管隧道的通风照明。怎么样把海底隧道的通风照明节能技术突破,对港珠澳大桥至关重要。


     除了照明用电,通风也是一只“电老虎”,港珠澳大桥沉管隧道的通风系统设置规模庞大,系统能耗约占隧道运营总耗能的80%。


困境


5

攻克


招商局重庆交通科研设计院运用太阳辐射度学和光度学理论,提出了直接引入自然光用于隧道照明的大胆设想。研究团队改造了设计院的实体实验隧道,按照1:5的比例搭建了实验模型,用采光器采集自然光,再通过光纤引入隧道,最后接入专门研制开发的光纤尾灯来实现照明。



他们根据隧道内的交通量、交通组成和行驶速度,自动选择风机的开启位置和开启台数,从而最大限度达到一个通风节能减排的目的。他们采用世界最先进的CFD模拟流体软件,基于污染物指标、交通量、车辆组成及风机控制之间的最优匹配关系,首次开发出“沉管隧道多目标智能通风控制系统”,大幅度降低通风能耗。



6
开发“中华白海豚声学驱赶技术”


     

      一座绿色的大桥,还必须体现出对环境生态的尊重和保护。主体工程超过29公里的港珠澳大桥,横跨南海的伶仃洋海域,这里生活着国家一级重点保护动物——中华白海豚。


     所以建设者必须采取切实的措施,在施工过程中,使中华白海豚的生活习性不受到干扰,种群不受到伤害。


困 境



6

攻克


中山大学拥有世界上最大的中华白海豚基因库,他们和中科院水生生物研究所共同承担了中华白海豚保护技术的研究。


中华白海豚既能发出哨叫声,就是人耳能听到的低频通讯信号
,还能发出高频回声定位信号。研究人员想到了一个获取哨叫声的好办法。他们设计了一个阵列,500到600米的距离放一个水听器,然后人在200米到300米开外进行观察,24小时轮流。记录之后就进行分析。



研究人员第一次在自然水体中,长序列记录到了中华白海豚的哨叫声,这在世界中华白海豚研究中也是第一次。2013年5月不同环境下中华白海豚的8大类行为谱和6种类型哨叫频谱图绘制完成,像空中行为 呼吸行为等八大类的行为,分了123种的行为事件。这是一个在国内外首次绘制的一个很系统的、一个针对中华白海豚的行为谱



通过大量的野外跟踪观测,他们还探明了船舶航行和施工活动对中华白海豚发声、行为及集群的影响规律,开发出中华白海豚声学驱赶(保护)技术。因为白海豚对声音非常敏感,这样在施工的现场他们就采用声学的方法,就是在水下发出不同的声音让白海豚能够听得到,尽量避免让它进入到施工海域里。



“现在港珠澳大桥所有建设者都知道白海豚。其实这是远远超过我们国家科技计划,我们建桥本身需要的一些研究了。

这是一个重大工程,对白海豚我们不仅不能伤害它,还应该对它的发展和保护做出贡献。”


——港珠澳大桥管理局总工

苏权科





五年时间

港珠澳大桥管理局和八家高校科研院所的

数百名研究人员一起

共同完成了第五课题的所有研究内容

第五课题形成的标准是最多的

标准是一个工程的灵魂

标准体现了工程建设的水平


它跟设计方案  施工方案

和以后运营管理方案紧密结合的

5个子课题  27项专题都获得了

突破行业技术瓶颈制约的研究成果

已经并且正在港珠澳大桥工程建设中
发挥着独有的科技支撑作用




在未来的岁月里 

课题研究的所有关键技术

仍将继续在

这座超级工程的建设运营中一一实现

并将以范例的形态

长久伫立在波涛汹涌的南中国海上



文章编辑:蔡莹琦

责任编辑:李娜


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