500多项专利创造出“世界之最” 铺就了港珠澳大桥的自主创新之路

  习总书记说,港珠澳大桥的建设体现了一个国家逢山开路、遇水架桥的奋斗精神。而尹海卿和他的同伴们正是这种奋斗精神的典型代表。尹海卿带队开展了100多项试验研究,形成500多项专利,铺就了港珠澳大桥的自主创新之路

  10月23日,习总书记在港珠澳大桥开通仪式上说,港珠澳大桥的建设创下多项世界之最,非常了不起。

  作为港珠澳大桥核心控制性工程,岛隧工程创下的世界之最让人不免肃然起敬:世界上规模最大的公路沉管隧道、世界上唯一的深埋沉管隧道、世界上第一次大型钢圆筒成岛施工、世界上规模最大的沉管预制工厂、世界上最大的深海碎石平整船……

  这些“世界之最”的背后,离不开一群攻坚克难的工程师们。港珠澳大桥岛隧工程总项目部副总经理、常务副总工程师尹海卿,便是其中一员。尹海卿负责岛隧工程的技术管理和科研工作,他带队开展了100多项试验研究,攻克了10余项世界级技术难题,形成专利500多项,铺就了港珠澳大桥的自主创新之路。

  位于珠海市唐家湾镇的港珠澳大桥岛隧工程项目总部颇为偏僻,甚至可以用“荒凉”来形容。然而就是在这个地方,尹海卿和他的同伴们一待就是七八年。

  港珠澳大桥岛隧工程包括东西两个各10万平方米的人工岛和6.7公里的海底隧道建设,是港珠澳大桥核心控制性工程。

  谈起港珠澳大桥岛隧工程,尹海卿神采奕奕。在岛隧工程总项目部会议室的一面墙上,挂满了整个工程重要时刻的图片。尹海卿指着其中一幅图片告诉《南方》杂志记者:“这个是2011年12月7日,东人工岛最后一个钢圆筒吊就位。东西两个人工岛一共用了120个钢圆筒,每个钢圆筒直径22米,截面积相当于一个篮球场,最高达50.5米,差不多是20多层楼的高度,单个体重约550吨,体量和一架A380空中客车相当。”

  尹海卿介绍,东西人工岛的建设工期如果采用传统的抛石斜坡法筑岛至少需要两三年,工期很可能无法保证。

  这种方法简单来说,就是把一个个大圆筒插到海里,围成一个圈,然后往筒里和圈内填沙。看似简单,但受制于深海复杂的环境和圆筒庞大的体量,实际操作起来难度极大,在国内还没有成功的先例,在国际上也找不到经验可循。

  “以前在长江口曾经做过这方面的尝试,但只放了4个钢筋混凝土圆筒就失败了,而这次是120个。”尹海卿说。

  为此,尹海卿带队在天津做了一系列试验。“我们找来2台振动锤进行振沉试验,结果钢圆筒很快被撕裂,最后发现问题出在振动锤不同步上。”尹海卿告诉《南方》杂志记者。

  经过试验,尹海卿和技术团队找到了这种方法的关键,同时也证明了这种方法的可行性。在最终的施工中,8台600KW液压振动锤同步联动操作钢圆筒的插入施工,仅用了221天就完成了两个人工岛的建设,比传统的方式节省了一大半的时间,创造了世界工程史上的奇迹。

  尹海卿介绍,这种筑岛方法如今已经在国内其他地方得到复制。目前,他们正在制定关于深插式钢圆筒快速成岛技术的设计施工规范,希望能将这种成功的方法推广到更多的工程中去。

  像这样的例子在整座大桥建设过程中还有很多。港珠澳大桥岛隧工程具有规模大、难度大、风险大和工期紧等特点,很多地方不仅在国内属于首次,甚至在国际上也是首次,工程实施的每一步都需要去探索。

  习总书记说,港珠澳大桥的建设体现了一个国家逢山开路、遇水架桥的奋斗精神。而尹海卿正是这种奋斗精神的典型代表。

  尹海卿向《南方》杂志记者讲述的这个桥段不是电影,而是在港珠澳大桥岛隧工程建设过程中真实发生的情节。

  尹海卿介绍,解决外海筑岛难题只是第一步,最关键也是最困难的是如何解决外海深水复杂环境下的沉管安装难题。

  从1893年美国底特律建成世界第一条沉管隧道以来,100多年时间里,全世界只建成不到200条。主要原因就是技术难度太大,建设过程风险太高,用岛隧工程总工程师林鸣的话讲,“沉管隧道建设就是一个全程走钢丝的过程”。

  “港珠澳大桥的沉管隧道是世界上唯一一个深埋沉管隧道,也是我们国家第一次在外海铺设沉管隧道,经验积累完全是空白。”尹海卿说。

  当时,全世界只有国外几家顶级公司掌握了相关技术。2010年,尹海卿他们开始与荷兰的一家公司谈判技术合作。靠着垄断的地位和对中国技术的轻视,他们直接开出了1.5亿欧元的咨询费,还不包括提供核心技术。尽管经过多轮谈判,对方降到了7300万欧元,但这个费用还是远远超过了中方能承受的3亿元人民币。于是,就有了本段开头的那段对话。

  “对方临走时,给我们下了最后通牒,告诉我们7300万欧元只是当天的价格。如果当天不签合同回头再去找他们,就恢复到之前1.5亿欧元的价格。对方连我们主动提出的补偿他们前期投入的费用都不要,就是想着我们必然会再去求他们。”如今回忆起这段往事,尹海卿不免唏嘘不已。

  港珠澳大桥的沉管隧道由33节重达8万吨、长度达180米的沉管组成,需在外海复杂的环境条件下实现水深超过40米精准沉放对接,误差需控制在厘米级,难度之大可想而知。

  在一年多的时间里,尹海卿组织了外海深水沉管隧道施工技术的研究,召开了300多次会议,开展了数十项数模、物模试验,经历了一次次的论证、一次次的否定、一次次的优化,最终形成了具有自主知识产权的“外海深水沉管安装成套技术”,打破了国外技术垄断,顺利完成了港珠澳大桥沉管隧道的建设,为我国的近海工程施工技术作出了重大贡献。

  据统计,在整个港珠澳大桥岛隧工程建设过程中,中国首创了63项新技术,解决了快速成岛、深埋沉管、深厚软土层隧道基础、工厂法预制沉管、外海深槽沉管安装等一系列世界级工程难题,为世界海底隧道工程技术提供了新知识、新样本和新规范,也推动着我国隧岛桥设计施工管理水平走在了世界前列。

  第一节沉管的安装对于整个岛隧工程乃至整座大桥的意义不言而喻,尹海卿和整个建设团队都高度紧张,时刻关注着工程的进度。由于毫无经验可循,第一节沉管的安装整整持续了96个小时,最终获得成功。

  “哪里还有什么心情,第一件事就是就地赶紧睡觉。”说起这件往事,尹海卿哈哈大笑起来,“当时不管是在船上的还是在会议室的,大家都是倒头就睡,很多人直接睡在地板上。”

  这种情况在整个工程进行过程中重复上演。尹海卿告诉《南方》杂志记者:“在我们总工程师林鸣的带头下,我也已经有好几个春节是在伶仃洋上过的了。”

  正是在这样的条件下,尹海卿和他的同伴们创造了一系列的奇迹:221天建成两个外海人工岛,创造了“当年动工、当年成岛”的奇迹;14个月建成“超级工厂”(沉管预制厂),创下了浇注百万立方米混凝土“设备无一次故障”“沉管无一条裂缝”的奇迹;沉管对接实现了“毫米级”精度,创造了6.7公里隧道“滴水不漏”的奇迹。

  作为一个即将退休的技术人员,尹海卿为能在退休前参与港珠澳大桥建设感到非常自豪。“港珠澳大桥的建成充分体现了我们的民族自信,体现了世界一流。能够遇到这么大的一个工程,对于我和我们团队来说都是一件非常幸运的事情,这样一想,平时所有的付出和努力都是值得的。”尹海卿说。