行業(yè)資訊投身世紀(jì)工程 爭(zhēng)當(dāng)中流砥柱——港珠澳大橋海底隧道沉管泥沙回淤攻關(guān)揭秘
香港回歸祖國(guó)20周年之際，記者來到港珠澳大橋海底隧道工程采訪。穿行于6.7公里海底隧道，凝望著嚴(yán)絲合縫的巨型沉管組合，記者的腦海里浮現(xiàn)出我國(guó)工程技術(shù)人員攻堅(jiān)克難、忘我奉獻(xiàn)的感人場(chǎng)景。港珠澳大橋建設(shè)7年來，科學(xué)家們以科學(xué)報(bào)國(guó)的學(xué)者風(fēng)范，不計(jì)個(gè)人名利，圍繞工程實(shí)踐，解決工程難題，形成科研成果100余項(xiàng)，走出了一條科研服務(wù)工程、項(xiàng)目催生成果的科技創(chuàng)新之路。
6月16日，在位于廣東省珠海市唐家鎮(zhèn)的港珠澳大橋項(xiàng)目部，一場(chǎng)特殊的會(huì)議——港珠澳大橋海底隧道沉管泥沙回淤攻關(guān)課題總結(jié)會(huì)正在召開。會(huì)議主持人——中交港珠澳大橋項(xiàng)目總經(jīng)理林鳴，聽著專家們熱情洋溢的發(fā)言，看著這些可敬的科學(xué)家，他的思緒又回到了兩年多以前那場(chǎng)艱苦卓絕的攻關(guān)會(huì)戰(zhàn)……
泥沙翻涌 E15首戰(zhàn)失利
2014年11月14日，珠江口伶仃洋主航道邊上，一艘巨型浮吊船正在準(zhǔn)備將重達(dá)8萬噸的編號(hào)為“E15”的龐大沉管沉入40多米深的海底基槽上。浮吊船上，工程師們運(yùn)用儀器觀測(cè)基槽的泥沙沉積變化情況。他們沒有想到，在順利完成了前14個(gè)沉管安裝后，“E15”沉管基槽竟然發(fā)生了意外：據(jù)潛水員報(bào)告，隧道基床表面的泥沙回淤厚度在不到24小時(shí)里達(dá)到了6厘米至8厘米，剛剛超過了標(biāo)準(zhǔn)值！
這對(duì)于相對(duì)豐水少沙的珠江流域是一個(gè)少見的突發(fā)狀況。沉管安裝的基床面泥沙淤積標(biāo)準(zhǔn)容重為1.26千克/立方厘米，回淤物的淤積厚度不大于4厘米。“E15”沉管繼續(xù)安裝還是返航？所有人的目光聚向林鳴。
如果撤出安裝，就意味著這個(gè)世界矚目的海底隧道施工將被迫延期……巨大的壓力向林鳴襲來。在指揮和技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)激烈討論了4個(gè)小時(shí)之后，基于確保工程質(zhì)量第一的理念，林鳴作出了一個(gè)令他痛苦的決定：停止沉放，將沉管撤回塢內(nèi)！
消息傳到北京，舉國(guó)關(guān)注。在交通運(yùn)輸部的協(xié)調(diào)指導(dǎo)下，中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院、交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究院、南京水利科學(xué)研究院、中山大學(xué)河口海岸研究所均在第一時(shí)間派出資深專家緊急支援……國(guó)內(nèi)25位常年研究珠江口泥沙、潮汐和氣象方面的頂級(jí)專家，成立了技術(shù)攻關(guān)“國(guó)家隊(duì)”。專家組先后召開36次專題會(huì)，開展了9大類300余項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)排查，在施工現(xiàn)場(chǎng)周邊120平方公里海域布設(shè)6組固定監(jiān)察基站、24組監(jiān)測(cè)儀器，先后完成200組地質(zhì)取樣普查、30多次密度檢測(cè)，分析研究泥沙產(chǎn)生的原因，制定應(yīng)對(duì)措施，探索建立預(yù)警、預(yù)測(cè)機(jī)制的可能性。
海洋泥沙回淤是世界性工程難題，港珠澳大橋島隧工程從設(shè)計(jì)階段就考慮到珠江口海底泥沙回淤，制定了施工解決方案，因此，從第一節(jié)沉管到“E15”沉管之前安裝均順利進(jìn)行。但是隨著隧道的延伸，海底水文情況逐漸發(fā)生了變化。“E15”沉管以東的基槽處于銅鼓淺灘南部灘尾，受河口沖淡水和淺灘下泄泥沙的直接影響，銅鼓淺灘尾部淤積南移，沉管施工處于有利于泥沙落淤的水動(dòng)力泥沙環(huán)境中。特別在冬、春季，受潮流、東向風(fēng)浪等作用，銅鼓淺灘泥沙再次啟動(dòng)擴(kuò)散，直接影響“E15”沉管以東基槽區(qū)域，因而基槽淤積越發(fā)嚴(yán)重。
專家們根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)大量實(shí)測(cè)資料，并結(jié)合動(dòng)力地貌、衛(wèi)星遙感反演、數(shù)學(xué)模型試驗(yàn)等相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)周邊的采沙活動(dòng)對(duì)港珠澳大橋島隧工程沉管基槽回淤影響較大，基槽出現(xiàn)異常回淤的主要泥沙來源是內(nèi)伶仃島附近采砂作業(yè)所致，采砂形成的高含沙渾水以直接輸移和再搬運(yùn)方式進(jìn)入基槽。
情況探明，項(xiàng)目部立即向廣東省政府匯報(bào)。廣東省依據(jù)攻關(guān)組大量翔實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯拷Y(jié)果作出了自2015年2月10日至3月31日，沉管作業(yè)區(qū)上游十幾公里范圍內(nèi)的7個(gè)采砂點(diǎn)停止采砂的決定。
撥云見日 精確實(shí)現(xiàn)“海底之吻”
2015年春節(jié)，所有專家都是在珠海過的年。沒有硬性規(guī)定，卻沒有一個(gè)人走。大家都在為節(jié)后“E15”沉管的再次安裝做最后的準(zhǔn)備。
寬闊的江面逐漸變得清澈，海底的流沙回淤量慢慢進(jìn)入了可控范圍……
2015年大年初六，時(shí)隔3個(gè)多月，“E15”沉管開始了再次安裝。浮吊船拖著“E15”這個(gè)龐然大物駛出船塢，走到中途前方傳來潛水員的匯報(bào)：“‘E15’基床表面發(fā)現(xiàn)新的淤泥質(zhì)覆蓋物，總方量大約為2000立方米，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析后判斷為基槽邊坡上的新近回淤物發(fā)生了雪崩式坍塌！”
指揮部里一片寂靜。不得已，“E15”沉管再次回拖。大家的情緒低落到極點(diǎn)，想到100余天的艱苦付出，有職工潸然淚下……
“E15”沉管安裝再度遇阻的第二天，中國(guó)交通建設(shè)股份有限公司總裁陳奮健就飛到珠海，召集四個(gè)航務(wù)工程局及其設(shè)計(jì)院研究對(duì)策。時(shí)任廣東省常務(wù)副省長(zhǎng)徐少華也趕到施工現(xiàn)場(chǎng)，聽取匯報(bào)……面對(duì)突發(fā)的海洋泥沙異常情況，林鳴表態(tài)：“在40多米深的海底要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對(duì)接，必須尊重科學(xué)，掌握客觀規(guī)律，每一步都要如履薄冰，每一步都要腳踏實(shí)地。”
此后的1個(gè)月內(nèi)，建設(shè)者爭(zhēng)分奪秒追趕進(jìn)度，按計(jì)劃完成了“E15”沉管基床的邊坡清理。為確保沉管安裝質(zhì)量，根據(jù)專家意見，項(xiàng)目部增加了潛水頻次，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)力量，利用多波束掃描、實(shí)地探摸等手段對(duì)基床情況進(jìn)行全程測(cè)量、復(fù)核。在對(duì)基床狀況進(jìn)行再次確認(rèn)后，現(xiàn)場(chǎng)操作人員、測(cè)量人員緊密聯(lián)動(dòng)，強(qiáng)化對(duì)沉管運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、鋼端門、海流的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，精確操控深海沉管無人對(duì)接沉放系統(tǒng)，按步驟要求仔細(xì)調(diào)整沉管姿態(tài)。經(jīng)數(shù)輪沉放、觀測(cè)、調(diào)整，“E15”沉管在海底精準(zhǔn)定位，并順利完成水力壓接，安裝工作取得圓滿成功。
2015年3月24日6時(shí)，“E15”沉管精確實(shí)現(xiàn)了“海底之吻”，沉放駁上建設(shè)者的掌聲經(jīng)久不息，絢爛的煙花照亮了伶仃洋的星空。經(jīng)歷了150余天的拼搏，海底隧道泥沙回淤突淤攻關(guān)雨過天晴，撥云見日！
科研服務(wù)于施工 科學(xué)家初心不改
高精度、高時(shí)效的回淤預(yù)警預(yù)報(bào)和合理的減淤工程方案，保障了“E15”至“E33”沉管的順利、安全沉放，極大縮短了工期，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。港珠澳大橋沉管基槽的精細(xì)化回淤研究為國(guó)內(nèi)外首次，本項(xiàng)目研究成果，無論從基礎(chǔ)理論、還是模擬技術(shù)、預(yù)警預(yù)報(bào)模式等均取得了開創(chuàng)性的突破。這些成果可為其他類似工程提供借鑒，對(duì)我國(guó)工程建設(shè)和泥沙研究的理論與實(shí)踐具有極大的提升和促進(jìn)意義。
王汝凱，中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院原總工、水工設(shè)計(jì)大師、攻關(guān)組副組長(zhǎng)。聽說工程遇到重大難題，已經(jīng)退休在家的王汝凱立即趕赴工地。他提出泥沙回淤研究不是一般的科研，要緊扣工程需要搞科研，一切舉措要服務(wù)于工程，發(fā)揮參與單位的各自優(yōu)勢(shì)，倡導(dǎo)不計(jì)個(gè)人名利、合力攻關(guān)的奉獻(xiàn)精神。他同時(shí)提出了泥沙回淤研究的技術(shù)路線：相關(guān)分析要從宏觀進(jìn)入到微觀，預(yù)報(bào)泥沙淤積厚度精確到日，泥沙淤積觀測(cè)精確到厘米。這是以往國(guó)內(nèi)外施工中所沒有的。
辛文杰，南京水利科學(xué)研究院專家，對(duì)海洋泥沙研究有幾十年的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)珠江口的泥沙情況很熟，思路敏捷。在攻關(guān)組里他經(jīng)常發(fā)出不同聲音，提出不同見解，為第三次安裝提供了許多有益的建議。
王汝凱告訴記者，攻關(guān)組既有合作也容許分歧。交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究院與南京水利科學(xué)研究院背對(duì)背開展數(shù)學(xué)模型實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行結(jié)果分析比選。
中山大學(xué)河口海岸研究所教授李春初，精于珠江口流域海洋環(huán)境研究，在解決洋流與泥沙對(duì)水下工程影響方面提出了重要意見。
楊樹森，泥沙問題專家，教授級(jí)高級(jí)工程師，長(zhǎng)沙理工大學(xué)碩士研究生兼職導(dǎo)師，交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究院原副總工程師。早在1985年，他便與珠江口的泥沙結(jié)緣，就在這片水域范圍內(nèi)，他曾主持完成廣州港伶仃洋出海航道選線研究，廣州港南沙港區(qū)選址研究，港珠澳大橋選線研究。2014年11月，島隧工程遇到泥沙回淤、突淤難題，他臨危受命，組織研究團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難。就在他離開天津的同時(shí)，一張?bào)w檢報(bào)告送到他辦公桌上，這份報(bào)告一躺就是3個(gè)月。“他這十幾年一直就知道自己肝不好，你看他臉色都是蠟黃中隱隱發(fā)黑，但他始終不以為然，一心撲在工程上。”交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究院專家楊華告訴記者，“港珠澳大橋這邊又遇難題了，他哪里還會(huì)想到看什么體檢報(bào)告，顫顫巍巍地就南下了……”當(dāng)所有工程研究人員認(rèn)為難題初步解決，楊樹森回到天津看到報(bào)告，才知道自己身體可能出了大問題。醫(yī)生進(jìn)一步檢查后確診為肝癌晚期：“你的肝臟簡(jiǎn)直都看不下去了，腫得有常人兩個(gè)大。”
也許是上天的眷戀，就在工程人員帶著“E15”沉管第三次下沉?xí)r，好消息傳來：楊樹森體內(nèi)癌細(xì)胞并未擴(kuò)散到其他臟器，在肝臟移植手術(shù)后脫離危險(xiǎn)期，開始接受抗排異藥物治療。
對(duì)于專家們的無私奉獻(xiàn)精神，攻關(guān)組負(fù)責(zé)人梁桁有著切身的體會(huì)。這位“70后”說，小時(shí)候聽說過“大會(huì)戰(zhàn)”這個(gè)詞，但是不懂其中涵義。“經(jīng)過珠江口泥沙研究這一仗，我是真正明白了什么是科技攻關(guān)，什么是大會(huì)戰(zhàn)。當(dāng)港珠澳大橋工程遇到突發(fā)困難時(shí)，各參建單位不計(jì)名利、凝心聚力，人員、設(shè)備48小時(shí)內(nèi)全部到位投入攻堅(jiān)，這是一種什么精神。”梁桁說。
港珠澳大橋海底隧道泥沙回淤攻關(guān)組之所以被稱為“國(guó)家隊(duì)”，不僅是因?yàn)檫@些專家是中國(guó)乃至世界頂級(jí)的，更是因?yàn)樗麄円怨タ藝?guó)家重大工程難題為己任，為國(guó)分憂，在逆境中實(shí)現(xiàn)了重大科研項(xiàng)目的突破，取得了可以為今后的建設(shè)項(xiàng)目所借鑒的一批科研成果。
一位外國(guó)學(xué)者感慨地說，中國(guó)科學(xué)家的科研創(chuàng)新是被逼出來的，有時(shí)甚至是痛苦的。
林鳴說，科學(xué)家的心靈如水晶般純潔，晶瑩剔透。專家們從四面八方聚到這里，是為了解決工程難題而來的，他們以工程難題為導(dǎo)向，圍繞具體攻關(guān)項(xiàng)目開展有針對(duì)性的研究，而不是坐而論道，預(yù)設(shè)課題、申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)、坐在實(shí)驗(yàn)室里趴在電腦上為了科研而科研，為評(píng)獎(jiǎng)而科研。他們以自己嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度、腳踏實(shí)地的創(chuàng)新精神，實(shí)踐著老一代科學(xué)家的做人理念——傾心報(bào)國(guó)，不忘初心。這正是我國(guó)科研成果評(píng)價(jià)體系應(yīng)當(dāng)倡導(dǎo)的。
看著會(huì)議桌上那厚厚的科研成果，林鳴對(duì)記者說，泥沙回淤課題的攻破說明是天道酬勤！是科學(xué)家們矢志不渝的忘我精神感動(dòng)了上蒼，是他們卓越的工作鑄就了這個(gè)世界級(jí)工程。攻關(guān)組的專家們必將隨著港珠澳大橋的竣工而載入中國(guó)工程建造史的史冊(cè)，國(guó)家和人民將會(huì)銘記這些名字。
