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港珠澳大橋的壽命有多長

圖文 更新时间:2024-12-27 12:10:57

說起大灣區的“寶貝”,創下多項紀錄的港珠澳大橋算一個。作為世界矚目的“橋梁新星”,這座大橋是建造規模最大、綜合施工難度最高的跨海大橋,也是中國繼三峽大壩、青藏鐵路等工程後的又一重大基建項目。

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港珠澳大橋全長55km,西連珠海、澳門,東連香港,工程包括28.8km的海上橋梁、兩個海上人工島以及6.7km的海中沉管隧道,總投資超過1200億。2018年10月,港珠澳大橋全線運營,香港、澳門和中國内地緊密聯系在一起,曆史意義非同小可。

港珠澳大橋:使用年限為何能達120年?

根據國家标準《工程結構可靠性設計統一标準GB 50153-2008,不同規模、等級的公路橋涵結構,其設計使用年限也有不同的要求:小橋和涵洞的設計使用壽命為30年,中橋、重要小橋為50年,對于特大橋、大橋或者重要中橋,設計使用壽命則要達到100年

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港珠澳大橋屬于特大橋,施工規模為國内跨海橋梁之最,工程定位高于國家标準。因此,其設計使用年限也并未滿足于100年,而是将年限提高了20年,即:設計使用年限被定為120年,這對混凝土的耐久性提出了極高的要求。

考慮到港珠澳大橋的施工環境,确保大橋運行120年絕非易事!勘測數據顯示,工程場址的平均濕度為77%~80%,海水中的氯離子含量高達10.7~17.02g/L,硫酸根離子的含量為1.14~2.26g/L,含鹽度最高為32.9(香港海域)和25.4(珠澳海域),腐蝕作用更加劇烈。

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氯鹽對建築安全的危害不容小視,氯離子可向混凝土内部遷移并引發鋼筋鏽蝕反應,嚴重影響使用壽命。根據《混凝土結構耐久性設計規範》GB/T 50476-2019,氯鹽的作用強度至少為III-C等級,港珠澳大橋的指标等級最高達到了III-F的等級,意味着極端嚴重。另外,工程還面臨着硫酸鹽的結晶腐蝕、混凝土的結構碳化、海水滲透威脅等不利因素,難度遠超預期。

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為保障使用時間,工程人員采取了一系列保險措施,參考了湛江港長達20多年的暴露實驗數據,對混凝土的質量進行了專項設計和優化。

比如:專門制定的耐久性設計和裂縫控制标準;采用優質水泥和粉煤灰,優化混凝土配合比,提高耐久性和水密性;加大鋼筋的外層保護能力,墩台和隧道的保護層厚度超過60mm,最大厚度達120mm,大幅提高抗氯離子能力;浪濺區采用多種防腐措施組合,環氧塗層鋼筋 2次矽烷浸漬,或透水模闆 1次矽烷浸漬 電流陰極保護;大氣區采用1次矽烷浸漬 1次混凝土表面塗裝。

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通過以上措施,濺浪區的耐久性安全儲備可達40年以上,大氣區可達20年,完全可滿足延長20年的設計使用要求。

港珠澳大橋海底隧道:世界最長的沉管隧道

前文提到,港珠澳大橋是集橋、島、隧于一體的超大型跨海通道。其中,海底隧道的施工難度可謂空前。既然難度大,我國為何還要建造海底隧道呢?

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事實上,最初的設計方案并未計劃建造人工島和隧道,而是以全線大橋的方式跨越伶仃洋。但在工程可行性研究和勘測階段,工程人員卻發現:全線橋梁的方案必須舍棄,主要原因與三個方面有關。

首先,伶仃洋是重要的國際貿易航道,對珠三角的海上經貿發展至關重要。據估算,銅鼓航道和伶仃洋西航道如要滿足30萬噸級的通航規模,通航大橋的淨空高度要達到62~75m,船舶寬度為41~141m,對應的通行孔徑空寬度則要達到1000~1500m。如此一來,就必須對大橋進行橋洞加寬、橋身加高設計,這不僅會威脅行車安全,還會增加施工的難度和風險。

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其次,香港機場的航空限高也提出了硬性要求。伶仃洋的主航道距離香港大嶼山國際機場隻有5km左右,國内外航班密集,飛行航線上不允許超過88m的工程建築物存在,這導緻大橋“全程跨海”的方案成為不可能。因此,唯一的方式就是向下修建海底隧道,并且為兼顧30萬噸油輪的通航(吃水深度達30m),隧道的最大埋深達到了45m,增加了施工成本。

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再者,伶仃洋的地質環境也頗為複雜,東部多灣,西部多灘,泥沙淤積嚴重。珠江每年将大量泥沙沖入河口,近海泥沙蓋層厚度大,海底地質基礎不穩。勘探結果顯示,在場址東部,海底上層以淤泥為主,下層是粉質黏土,最下層是沙質,基岩埋深達50~110m。在此環境下修建橋梁,難以确保樁基的穩定性,同樣不利于工程安全。

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綜合種種考量,設計方案最終定為海上橋梁海底隧道結合的方式,主體工程定為29.6m(橋梁22.9m 隧道6.7m),施工選用沉管工法

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沉管工法首先利用疏浚船在海床上挖出深層安裝槽,鋪設地基,通過巨輪和水下作業安裝預制沉管,最終在水下完成對接,其優點是風險可控性更強,不需要很長的引橋,可比盾構隧道方案縮短十個月工期。

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為達到統一的質量标準,施工隊對沉管管節統一預制,單個管節長22.5m,寬37.95m,管壁最厚1.5m,最重9000噸,管内由兩個三車通道和兩個工程通道構成。

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為達到優良的抗滲性能,沉管隧道采用我國自主研制的半剛性結構,低水熱化,抗裂性能強,完全能滿足隧道内120年不漏水、不滲水的要求。

經過4年的嚴謹施工,港珠澳大橋沉管隧道成為了世界上最長的公路沉管隧道,以及世界唯一的深埋沉管隧道。正是優中取優的建造方案、國際頂尖的建造技術,才成就了珠港澳大橋的高質量、長壽命!

港珠澳大橋運行120年,對中國影響多大?

港珠澳大橋是名副其實的“千億工程”,很多人表示擔憂:1200多億元的成本實在太高,跨海大橋在運行年限内恐怕難以收回成本,事實真的如此嗎?

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跨海公路橋梁的直接收益來自于過路費。根據相關規定,港珠澳大橋的通車類型和收費标準為:穿梭巴士300元/車次、大型客車200元/車次、小型客車150元/車次、普通貨車60元,貨櫃車115元。

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車流數據顯示,在港珠澳大橋開通一周年時,收費站記錄的總車流量為153.72萬次,平均每天通車4212次。通車費用按照均價150元計算,一年的過路費約為2.3億元,在120年的運行年限内,總收益估計值為276億元。

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雖然直接收益相當可觀,但是和1269億的成本相比,占比僅為21.7%。從這一角度來看,港珠澳大橋的修建似乎并不劃算。但換一種角度考慮,珠港澳大橋的綜合效益可遠不止于此。就像三峽工程一樣,單一通過發電很難收回成本,但間接産生的防洪、供水、航運效益卻不可估量。

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從間接影響看,港珠澳大橋打通了珠三角的海上運輸通道,完善了大灣區的交通網絡,珠港澳的經濟聯系更加密切。澳門、香港的富商通過大橋可直達内地,有助于推動人才、資金流動,也有利于加強物流、技術流的高效配置,還能加快港澳深度融進粵港澳大灣區,可謂一舉多得。

港珠澳大橋的通車實現了港澳和珠三角的對接,也實現了港澳與京珠高速、西部沿海高速的對接,提高了珠三角的國際綜合競争力,這座橋的效益已經不再局限于經濟層面。

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總之,港珠澳大橋是一座民心橋、複興橋、圓夢橋,這樣的一座橋不僅是中國工程界的驕傲,也是港澳和内地的關鍵紐帶,亦是大灣區經濟騰飛的可靠見證。

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