随着港珠澳大桥主体工程（桥面工程）的贯通，港珠澳大桥得到了国内外媒体新一轮的高度关注，央视更是派遣了一个摄制组开始对港珠澳大桥进行全程跟踪拍摄。
从电视新闻上可以看到港珠澳大桥的雄伟英姿，塔高163米的青州主航道桥巍峨地耸立在伶仃洋之上，联系两根索塔的中国结格外醒目，彰显着中国人对自身工程能力与民族文化的自豪。
想必大家都很好奇，大国重器背后藏着怎样不为人知的秘密？支撑港珠澳大桥得以顺利施工涉及了哪些重要的工程技术？
本期三人行，就让我们带着我们的好奇心，邀请到了我们院工程管理团队的博士生朱建波学长来帮我们整理和介绍港珠澳大桥的神秘施工技术。
港珠澳大桥跨越伶仃洋，东接香港，西接珠海和澳门，是“一国两制”框架下粤港澳三地首次合作建设的大型跨海交通工程。工程路线起自香港国际机场附近的香港口岸人工岛，向西接珠海/澳门口岸人工岛、珠海连接线，止于珠海洪湾，路线总长为55公里。其中，从珠澳口岸到香港口岸全长41.6公里（包括香港连接线约12公里），珠海连接线约13.4公里。主体工程由粤港澳三方共建，三方口岸和连接线工程由三方各自负责建设。港珠澳大桥技术难度最大、施工最复杂主要为主体工程，其采用桥、隧、岛组合方案，以约6.7公里隧道方案穿越伶仃西航道和铜鼓航道段，其余路段约22.9公里采用桥梁方案，主体工程隧道东、西两端各设置一个海中人工岛。主体工程面临诸多世界级技术挑战，包括海中快速成岛、隧道基础处理与沉降控制、隧道管节沉放对接、大规模工厂化制造、海上埋置式承台施工、水下结构止水、超长钢桥面铺装、交通工程系统集成等。
此次三人行栏目，我们仅以快速成岛技术、大规模工厂化制造、隧道沉管沉放对接为典型代表，讲述三个港珠澳大桥独具特色的工程施工技术。
海中人工岛建设
1、功能定位
海上两座人工岛岛上建筑总体上较为类似，均包含主体建筑、广场、环岛公路等，但是两岛的功能定位有较大差异：东岛拟建设集交通、管理、服务、救援和观光功能为一体的综合运营中心，且开放游客观景揽胜功能；西岛的功能以桥梁的养护服务及办公为主。
东、西人工岛鸟瞰图
2、设计理念
人工岛的设计理念为：海上大邮轮+地域文化，人工岛的设计方案立意鲜明，两岛建筑以船型姿态遥相对开，以彰显时代感、气魄感的海上大邮轮形象为总体形态控制，再于细部注入传承港、珠、澳地域交融性文化特色的符号与片段，使建筑成为既立足于当代，又延续历史文脉的综合载体。
如海上游轮般的设计方案
3、建筑工艺
港珠澳大桥人工岛采用的是大直径钢圆筒和钢副格相结合的快速成岛施工工艺。以东人工岛为例，成岛施工采用八锤联动液压振动锤将大直径钢圆筒插入海底不透水土层，形成人工岛体外轮廓，然后在钢圆筒及钢圆筒构成的岛体内吹填砂土，并采用塑料排水板联合堆载预压、水上挤密砂桩等工艺对岛体内外的软土层进行地基处理，最终形成稳定的岛体结构。
4、施工过程
主要的施工过程为：
1、基槽开挖。地质勘测结果表明东人工岛施工区域海床面标高约-10. 0m，表层淤泥质土深度平均为20. 0m，施工区域需进行基槽开挖。采用耙吸式挖泥船进行初始开挖，后采用抓斗式挖泥船进行精细开挖至-18.0m标高。
2、钢圆筒振沉采用8 台进口APE600 型液压振动锤联动将大直径钢圆筒插入海底不透水土层，振沉后顶标高3. 5m，钢圆筒之间的间隙打设圆弧钢板桩形成岛体围护结构。
3、地基处理岛外区打设挤密砂桩; 圆筒区回填中粗砂至圆筒顶; 岛内区回填砂至-6.0m后抽水形成岛内区干施工作业环境，然后打设塑料排水板及降水深井，并继续回填中粗砂至5.0m 后进行降水联合堆载预压。
4、岛体结构岛外区上部抛石形成岛壁结构，抛石外面安装5t扭工字块体形成护面防护；圆筒区进行挡浪墙施工；岛内区进行岛上结构施工。
八锤联动液压振动锤振沉体系
由于港珠澳大桥东人工岛采用了大直径钢圆筒和钢副格相结合的快速成岛施工工艺，仅用77天就完成59 根钢圆筒的打设，实现了在外海形成人工岛体轮廓的快速施工。
大规模工厂化制造
钢箱梁预制：
港珠澳大桥桥梁工程全长约22.9公里，组合梁主要应用于九州航道桥和浅水区非通航孔桥，其余桥梁段都采用钢箱梁，这也是国内首次在桥梁上部大规模采用钢结构，用钢量多达40多万吨，可用以建造10座鸟巢，或者60座埃菲尔铁塔。钢结构工程的施工难度大，质量标准高，关乎着整个桥梁工程的成败。
青州航道桥、江海直达船航道桥以及深水区非通航孔桥都采用钢箱梁架设，首片钢箱梁长132.6米，重2900吨，约等于两千多辆小汽车的重量，超大体量和超大用钢量，它的诞生经历了一个相当复杂的过程。组成钢箱梁最基础的板单元首先在中铁山桥、中铁宝桥、武船重工、上海振华四个生产基地生产，全部采用自动化生产技术，机器人自动焊接，将钢箱梁的制造由机械化自动化上升到智能化的高度。
板单元通过海运运输到位于中山的预制厂进行组装、焊接。在位于中山的预制厂里的场景是干净宽敞的机械化厂房，过去几千号人的传统的露天工地转变为三五百人的工厂化、精细化的管理模式，钢箱梁在制造和拼接过程中，实现多项技术创新，首创“无马焊接”。板单元焊接成一个个小节段，8小节段拼接成一个钢箱梁。
依托多项先进技术，钢箱梁生产效率提高了30%以上，一次合格率达到99.9%以上，实现了港珠澳大桥“推动行业技术进步”的目标，为我国由造桥大国向造桥强国迈出了坚实的一步。桥梁人也拿出了为国奉献的精神，我国著名的桥梁监理企业-船级社的总经理程志虎，为了港珠澳大桥更是辞去了船级社总经理的职务，在中山拼装场担任现场总监。
港珠澳大桥钢箱梁智能化制造
沉管隧道的工厂化制造
沉管隧道预制厂经过综合比选最终选址为牛头岛，牛头岛沉管预制厂于2010年开始设计建造，总投资10亿元，历时14个月建成投产。这是全球第二次、国内第一次采用工厂流水线预制工艺预制沉管管节，在工厂规模、管节尺寸等多个方面均创造了世界纪录。比如用来封堵深坞区的钢筋混凝土沉箱式坞门重达1.3万吨，大小相当于一栋9层高的单体楼，是世界上最大的沉箱式坞门。在管节拖出深水坞时，这道“大门”将反复开启关闭，联通厂区深水坞与大海。
沉管隧道工厂化预制
港珠澳大桥沉管预制由工厂化标准生产，使用钢筋相当于埃菲尔铁塔。沉管分为八段浇筑，为防止开裂，要千方百计“消暑降温”和“保湿护肤”。在预制厂里，为了让身躯如此庞大的沉管顺利完成浇筑，每节180米长的沉管又分成8个管节，每个管节长22.5米。每个管节的接口处都采用凹凸槽的设计，一个管节凸出的地方，将与另外一个管节凹下的地方咬合，保证管节拉合后不脱落。在每个管节之间，都采用止水带，以防止海水渗漏。
8个22.5米长的管节预制好之后，接下来就是做出海的准备工作了，它们将按顺序依次排列成一个沉管，连接好后推到浅坞，就像船只造好之后进入船坞。在这75000吨重的沉管下面，是预先安装好的256个液压千斤顶，其中192个千斤顶每个的设计承重是500吨，实际可以承重900吨，它们的责任是将这个庞然大物托起地面，另外64个千斤顶，负责将沉管往前推，项目部的工作人员管这个过程为“顶推”。
沉管进入浅坞之后，将在这里安装压载水系统，沉管的内部会分割成6个水箱，6个水箱之间留有空隙，并以水管相连接，沉管在海上的时侯，就要靠往水箱里灌水和排水来控制沉管的浮和沉。在沉管的中间，将来的通风、照明设施以及管线等都要预先安装好。安装好设备之后，就往浅坞里灌水，沉管将浮出水面15厘米左右，这时的沉管，就像一艘巨大的潜艇一样，顶部还留有出入口，工作人员可通过这个出入口进入沉管内部检查。
隧道沉管沉放对接
在港珠澳大桥沉管沉放过程中，沉管就如同一艘“没有动力的航母”被多艘大马力拖轮拖着，需要沿着固定的航线浮运。为了控制沉管不偏离航道，项目部专门为浮运开发了软件在沉放驳的控制系统就能显示沉管与航道的相对位置。
海底无人对接靠声纳保证对齐深海对接难度堪比太空对接。海面抛锚固定，通过遥控注、排水控制沉管浮沉，收放24条缆绳控制沉管方向和状态，声纳系统测相对位置，数控拉合系统对接，人只在控制室的键盘和按钮上完成操作。
港珠澳大桥沉管浮运
沉管坐着大马力拖船的“八抬大轿”抵达施工海域后，就跟船舶停靠一样，24个巨大的锚抛向海底，每12个锚与一艘沉放驳相连，与锚相连的缆绳先接到绞缆的卷扬机上，卷扬机全部安装在沉放驳上面，通过导缆器再将缆绳与沉管连接起来。24个锚都抛完之后，沉管就已经稳稳地固定在海面上了。
在密封的沉管内部，有预先安装好的6个压载水箱，在沉放驳上的工作人员，通过遥控的方式向沉管的压载水箱注水和排水，调节沉管在水中浮沉和姿态，往压载水箱注水之后，沉管开始缓缓往下沉。另外，在沉放驳的控制控制室内，工作人员通过收、放不同的缆绳来控制沉管的位置。
港珠澳大桥在国内首次使用的这套深水无人沉放对接系统，由遥控压载系统、精确声纳测控系统、数控拉合系统和数字化集成控制系统组成，这些系统分别与日本、挪威、德国、法国和瑞士等国的公司合作研发，前三者是水下的定位系统，由数字化集成控制系统来控制。
在沉管下沉的过程中，声纳测控系统通过安装在船上的送波器发送声波，水下沉管上的应答器接收，测得两点之间的距离，控制系统通过距离和角度计算，得到已安沉管和待安沉管的三维方向的相对位置，声纳系统测得沉管位置之后，工作人员在沉放驳上收放缆绳来不断调整沉管的相对位置。
在每个沉管的横截面四周，都安装有巨大的GINA橡胶止水带，相当于一个大的胶圈。两节沉管拉合到一定程度后，胶圈形成了一个密封的状态，这时侯将两个管节封闭门之间的水和空气抽掉，形成了一个真空的空腔，海水巨大的压力将会推动待接沉管往前压，使橡胶止水带充分压缩，从而完成了两个沉管的对接。
沉管对接后，刚沉放的沉管轴心可能还会有些偏移，在沉管接口内侧的两边，一共装有22台500吨千斤顶，一共可以提供11000吨的顶推力对沉管做精确的调整，使沉管左右对接的误差小于2厘米。
沉管完全到位之后，就是以混凝土和碎石等对沉管外回填，一个沉管从深坞出来到完成对接，必须24小时不间断施工，在要两天左右才能完成。按照工程计划，沉管将从人工岛上的现浇筑段开始向东逐段安装对接，直到第29段，与从东人工岛逐段对接过来的第30段合龙，形成海底沉管隧。
