本文选自中国工程院院刊《Engineering》2019年第1期
作者：朱永灵, 林鸣 , 孟凡超 , 刘晓东, 林巍
来源：The Hong Kong–Zhuhai–Macao Bridge[J].Engineering,2019,5(1):10-14.
编者按
港珠澳大桥地处中国东南沿海珠江口，东连香港，西接珠海、澳门，全长55 km，双向六车道、按照100 km/h高速公路标准，设计寿命为120年。大桥的建设改善了珠江口东西两岸交通，加强了粤港澳三地的互联互通和经济融合，促进了“粤港澳大湾区”的形成。
中国工程院林鸣院士研究团队在中国工程院院刊《Engineering》2019年第1期发表《港珠澳大桥》一文。文章在介绍港珠澳大桥工程概况的基础上，重点介绍了港珠澳大桥的设计和建造，特别是在人工岛和沉管隧道方面采用的新技术及取得的创新突破。文章指出，港珠澳大桥工程在建造过程中积累的先进的工程管理思想与经验对未来解决复杂的桥隧工程科学和技术难题提供了思路，将助力我国超级桥隧工程科技的新时代的发展。
一、引言
港珠澳大桥地处中国东南沿海珠江口，东连香港，西接珠海、澳门，全长55 km，双向六车道、100 km·h–1高速公路标准，设计寿命为120年。大桥的建设改善了珠江口东西两岸交通，加强了粤港澳三地的互联互通和经济融合，促进了“粤港澳大湾区”的形成。本文重点介绍港珠澳大桥的设计和建造，特别是人工岛和沉管隧道的新技术。
二、工程概略
港珠澳大桥海中主体工程长29.6 km（图1），是已建成的最长的桥隧跨海通道。整体河势东冲西淤。其中东侧的一段按照3×105 t 油轮通航预留，且受香港机场飞行限高的控制，因此采用6.7 km长的沉管隧道方案。为了与桥梁连接，在隧道的两头分别建造了1×105 m2 的人工岛。主体工程桥梁全长22.9 km[图2（a）]。工程于2011年1月批准开工，于2018年2月完成交工验收。
图1. 港珠澳大桥地理和经济环境及主体工程概况。
图2. 港珠澳大桥主体段桥梁 。（a）远眺桥梁；（b）青州航道桥中国结；（c）江海桥海豚塔安装；（d）东人工岛连接桥梁与隧道；（e）隧道内视。
港珠澳大桥设计施工采用“大型化、标准化、工厂化、装配化”的理念，做出了若干重大创新工作，在桥梁方面：
①上部结构用钢量超过4×105 t，创造了世界桥梁工程的新纪录；
②桩基础创新地采用钢管复合结构，提高了桥墩的抗撞击能力；
③非通航孔桥的桥墩采用工厂化预制，整体化安装，实现了外海桥梁的装配化施工，工期和安全更有保障，风险更加可控；
④3个通航孔桥的桥塔分别采用了中国结[图2（b）]、海豚和风帆的创意，其中，海豚塔高达百米，重量超过2600 t，采用整体制造、整体安装方案[图2（c）]；独特的创意，结合现代化的工法，给港珠澳大桥留下了厚重的文化氛围。
在人工岛和沉管隧道方面[图2（d）~（e）]：
①建设规模超大；
②世界首次将沉管隧道埋入海床面以下超过20 m；
③建设条件复杂：珠江口夏季受台风、强对流天气和汛期的影响，秋冬季受季风的影响，日过往船舶数量高达4000艘。岛隧工程穿过中华白海豚核心保护区，环保要求极高。在上述工作条件下，连续地完成了超过6 km长的沉管隧道的水下基础与管节预制和安装。下面将主要陈述人工岛与沉管隧道的设计与施工技术。
三、快速、可靠的成岛技术
为了提供沉管管节的对接条件，首先需要建成人工岛与岛上的现浇隧道段。由于人工岛下方的软土层厚30 m，预计人工岛需要3年的时间建设，留给后续隧道建设的时间不足。
对于人工岛建设而言，软土基础利弊兼有：采用传统的筑岛方法将软土改良或移除，再填上砂石，需投入巨大的工程量是其不利的一面；软土易插入和不透水特性是有利的一面，可以被利用。于是将直径为22 m，高约50 m，壁厚仅1.6 cm的钢圆筒插入软土约30 m的深处，连续地插入约60个钢圆筒，就围成一个环岛（图 3），插入120个，就围成两个环岛。同时用整体式副格连接相邻的钢圆筒，并深插入至软土的不透水层，就可形成低渗透率的临时岛壁，从而为岛内的超载排水作业提供了条件。
