九、“中庸”与“半刚性”

1958年，世界上诞生了第一条跨海沉管隧道——古巴哈瓦那的沉管隧道。

之后一直到2017年，世界桥梁业内谈论最多的还是韩国的釜山港大桥、瑞典的厄勒海峡大桥，以及土耳其连接亚欧两大洲的博斯普鲁斯海峡大桥。但中国的港珠澳大桥基本建成后，综合难度已经超越前几座标志性的跨海工程，世界同行的目光便开始在惊讶中发生了转向——

大桥之难，难在岛隧，岛已有解决的方案了，为之提供服务的“隧”怎么弄？

满打满算，在港珠澳大桥投入建设之前，全球的沉管隧道建设也只有100多年的历史，修建的隧道数量大约在150条左右，中国只在江河小距离，比如说一两公里，做过水下的隧道。海底、深海、伶仃洋？经验和实力“一无所有”，都是小学生。

但是总结国外的沉管制作方式，中国人能学习的当然应该“洋为中用”，比如在采访港珠澳大桥岛隧工程项目总经理部时，我见到了专业副总工程师董政。他说，过去世界只有刚性和柔性两种沉管的结构体系。

刚性和柔性？

头一次听说，太专业了。

没见文字，我天然地认为“刚”应该是“钢铁”的“钢”，随后“不耻下问”，哦，不是“钢铁”的“钢”，是“刚柔相济”的“刚”。

“那这两种结构都有什么优点？中国人拿来一用不是很现成、很便捷？”我继续天真地问。

董政说：“刚性和柔性各有利弊。刚性的结构好比把沉管，也就是隧道的通道，比喻为一个‘长条的积木’，它的好处是接头少，漏水概率低，但坏处是如果受到压力，会出现沉降或受力不均匀的‘不均匀沉降’，沉管出现开裂和漏水的机会就很大；那柔性呢？柔性的好处是小块积木，用很多段小沉管串联在一起形成一个大沉管，这样的结构比刚性的应对沉降的优势要强，但缺点是接头多，容易漏水。”

“漏水？”

唉，无论如何港珠澳大桥不能“漏水”。现在我已经知道了对于大桥的海底隧道，“漏水”便是犯了大忌，咱怎么着也不能让它出现！

“是啊，为了这个事，我们苦恼了好长的时间。”董政说。

其实早在港珠澳大桥的前期设计阶段，国际知名岛隧咨询公司的专家们就比较过两种结构，认为无论哪种结构对港珠澳大桥的隧道都不合适，都存在一定的问题。

国际工程记录显示，刚、柔两种结构体系的沉管隧道都是“浅埋式”的，沉管回填及覆土厚度约在2米，而港珠澳大桥的海底隧道是世界上唯一的“深埋式”，沉管沉放的最深水深要达到44.5米。而且，为了预留出未来30万吨级船舶通过的航道，港珠澳大桥的沉管隧道还需要再向深，深埋到海床以下20多米的“海沟”里。这个“沟”当然是要靠我们自己挖，“沟”的学名叫“基槽”。

刚也不行，柔也不对。

那苦恼的绝不仅仅是董政等一众工程技术人员，林鸣，就连林鸣在接受采访时也跟我说：“我也是一年多的时候都找不到出路，将近一年。”

“走投无路了？”我问。心想：不至于吧？

林总回答：“走投无路了，真的是！”

那怎么办？

林总不是爱跑步吗？港珠澳大桥建设的日日夜夜他每天跑，高兴了、憋闷了都跑。而且熟悉他的人还曾告诉过我，有位意大利的记者在写到他的时候形容：“他还经常会半夜惊醒。”

果然，林总对我说：“那天半夜啊，又是半夜，又惊醒了，我脑子里面突然就蹦出来了一个念头，如果刚和柔都不行，我们能不能搞一个半刚性的概念来解决这个问题？”

“半刚性”？林总真能“发明”，这是“中庸”啊！

可这个“灵光一现”后来还真的“梦想成真”了——刘晓东能证明此事。

“那天早上大概五点多，他（林总）给我发来了一条短信，当时也是灵光一现，去年也没想到怎么做，他说能不能尝试一下半刚性。”晓东总告诉我。

“什么叫‘半刚性’？”我又傻了。

晓东总说：“别说你傻，当时我们谁都想不到。因为‘半刚性’在高速公路建设里面是有这么样的一个词，一个概念，是指‘半刚性’的路基，但这个词、这个概念怎么能用到海底隧道的沉管制造里呢？”

那一阵子，晓东总和其他港珠澳大桥“岛隧工程”的全体设计人员几乎把沉管的“刚性”和“柔性”结构都研究了个透。什么好处、什么坏处。最后，大家一致认为：强强合作、回避缺点，借鉴其他行业的技术成果，这条路为什么不可以走？走，试试！

中国讲究“中庸”。半刚性，其实就是一个平衡点。它能在刚与柔之间，结合各自的优点，找到一种新的结构，具体做法就是将180米长的大沉管分为8个小节来制作，然后用钢绞线像串糖葫芦一样地把它们都串在一起，再将其拉紧。这样的钢绞线每一个沉管要串60条（孔）。

有媒体后来形容：“半刚性犹如灵感的火花，一点点，却点亮了整个团队的天空。”

毫无疑问，刚柔相济是一种工程哲学。

2012年秋天的一天，林鸣和刘晓东就“半刚性”的问题，专程向清华大学和同济大学的教授进行了请教，得到理论上的支持。为了使这个“半刚性”结构最终能够被证明可行，从2013年开始，岛隧工程总项目部的设计人员又组织了五个平行的模拟实验团队，把国内外对岩石、水土、结构理解得最深刻的科研部门都找出来，分别进行模拟实验。

这些团队，有清华大学、同济大学，中交公规院，中交四航院，此外还有一家几乎参与了日本国内所有沉管隧道建设的日本公司团队。大家分别按照各自的理论，背靠背地进行模拟实验，同时取得各自独立的计算结果。

方案基本在心里扎根了，但刘晓东说，这个“半刚性”后来“我们跟外面争论了一年多”，一开始并没有得到所有人的信任。

“为什么呢？不是好不容易找到了一条可行的新思路吗？”我问。

晓东总说：“对呀！”

当初林总打开思路、提出“半刚性”，首先是因为我们“不得已”。港珠澳大桥的沉管体量实在是太大了，隧道又需要深埋，世界没有先例，中国也必须找到一种在创新基础上的“中国工法”。同时，他也提出自己的根据是什么，简单说，就是走“刚性”，沉管是一个整体，走“柔性”，沉管又全部是散的，只有采取“半刚性”，这样就有可能保留一部分的预应力，既让沉管在海底能适应一定压力下的变形，同时又可以对它进行控制。

港珠澳大桥海底隧道没有经验可循，整个隧道在纵横两个方向上的地质并非均匀。地质不均匀，承载力也就不一样。180米沉管A和下一个沉管B的承载力也不一样。如果两个管节之间有“不均匀沉降”存在的话，用一个技术术语来解释就是“抗剪力”不够，那样，沉管就会出现错位、漏水，或者两个管节之间出现张口，问题“可就大了”！

晓东总继续说：“不管我们考虑得多么细致，刚开始外面的人就是不相信。后来连林鸣都忍不住和采访他的记者说，寻找出路的过程是痛苦和绝望的——设计团队又用了30多天完成了《半刚性沉管结构方案设计与研究报告》，但这之后的过程，充满了批评、异议乃至责备。我们听到的是来自内部‘最好不要过度创新’的声音，还有外国权威专家的讥讽，‘你们有什么资格创造一个沉管预制的新的结构？’”

“但那一段时间我们已经展开了各项技术攻关，又挨过了一段非常艰难的日子。”后来“专家们终于点头了”，再后来，特别是从今天来看，“半刚性”的方案幸亏被通过，因为正是这个“半刚性”、没有被废掉的“半刚性”，保证了我们港珠澳大桥6.7公里的隧道不漏水——“一滴也不漏”！

一个“半刚性”推倒了一个旧世界？

对！

很多外国专家都知道并接受：到目前为止，世界上还没有哪一条隧道不漏水，只不过小小的漏水不影响安全、不影响使用，就不计较了。但港珠澳大桥5.6公里的海底沉管在经受住了45米水深的大荷载水密性考验后，数年后，就是不漏水。人们惊讶的眼光中开始有点“羡慕嫉妒恨”了。

这33节沉管形状不一，其中28节是直线的，还有5节是曲线的，位于连接东人工岛的隧道段。为了防止漏水，钢筋混凝土沉管的管壁最厚处中国设计到了1.5米。这1.5米肯定给本来就体重如山的沉管又重上加了重。而接下来的问题是如此巨大的沉管，如果在海下制造根本不可能，在海边手工制造也是一个笑话。那怎么办？

挪进工厂！

又是工厂？对。这个问题没有二中选一。别忘了港珠澳大桥的建设我们不是有“四化”吗？大型化、工厂化、标准化、装配化。这“四化”其实也是因为海底隧道的沉管生产所必须放弃“作坊”思路、必须走“工厂化”专业预制的道路而来。

总之，为了生产这些巨型沉管，香港、珠海、澳门三地政府同意在珠江口外的珠海桂山牛头岛，专门为港珠澳大桥建造一座世界上最大、面积相当于10个足球场般大小的沉管预制厂。这个厂毕其功于一役，只用了14个月的时间就赶制了出来——包括两条生产线专门为大桥的海底隧道预制33节型号不同的巨型沉管，除此以外，它没有第二项任务，就是一次性！

好家伙，专门为一座大桥建造一个“一次性的工厂”？这么做值吗？我的“第一反应”。

得到回答：“值，为了保质、保量、保工期，整体成本核算下来还是有优势！”

过去，在我的印象中，中国所有的工厂都是一旦烟囱冒烟，“永久性”便是毋庸置疑。怎么也不会想到工厂还有“一次性的”“临时的”。但现在看来，这个印象在港珠澳大桥的建设上是要被突破了。非“工厂”做不出目前世界最长、最大跨径、最大埋深，同时也是体量最大的沉管。不如此，海底隧道就无从谈起，120年的使用寿命也就是镜中花水中月！

还是董政告诉我：如此大规模的“工厂化——预制沉管”并不是我们国家第一次采用，国外有过一次，就是丹麦到瑞典的厄勒海峡用过一次。只不过他们只做了“直线”，没有尝试“曲线”。做“直线沉管”和“曲线沉管”技术含量大不一样，后者难度更大，所以我们是世界上第一个既做了“直线”又做成了“曲线”的预制工厂。

任何一个钢筋混凝土的东西，打造它、浇筑它，模板都不可或缺，这似乎是常识，我这个外行也略知一二。

在这方面，德国人因为建造了欧洲最长的海底隧道——欧雷松德大桥而占据权威，但即使是德国人也承认港珠澳大桥的隧道更复杂，需要更精确的设计和建设。这样“模板”的购买就不现实了，价格也远远超出了工程的预算，得，中国人就又得自己干了。

6个月，用钢量3000多吨，又是振华，南通振华，又完成了一套世界上精密度最高的“自动化模板”制造，这个“创新”意味着什么？对外通俗地解释就是设计师为33节沉管构建了“骨架”。

珠海的夏天，四十几度的高温，多难熬的气候。

工人们要赶工，热得受不了，混凝土也受不了。

“混凝土受不了”，这是什么意思？

前面我已经说过，为了耐久、防水，港珠澳大桥的海底隧道，33节沉管包裹着内部钢筋的地方最厚达到了1.5米，设计师和实验人员经过好几年上千次的调配，终于取得了混凝土的最佳配比，创造了世界建桥史上百万吨混凝土浇筑无一裂缝的奇迹。这种“创新”不是看得见的工程，但这些“混凝土”的作用直接关系到120年，很特殊、很娇贵，所以施工也要很讲究。

你听说过要给混凝土“送风”“吹空调”，甚至“吃冰棍”吗？牛头岛桂山沉管预制厂就得这样干！

怎么说？

因为混凝土在浇筑的过程中，材料产生反应，它就是一个发热瓶。而港珠澳大桥隧道所用沉管的混凝土浇筑，工艺上要求30个小时一次性完成，混凝土的温度还不能超过25度。这些“宝贝儿”怕热。因此整个模板区浇筑都要在室内，不仅如此，温度一旦接近25度，光空调制冷还不行，还得往里面加冰，这就是给这些“宝贝儿”“吹空调”“吃冰棍”。之后，一次性浇筑完成了，还有14天的养护，这期间，工人们也要不停地给它喷淋，洒雾气。

好家伙，一个沉管制造就有这么多的难题，不“小心伺候着”就会出纰漏，影响使用寿命，而重达8万吨，每一个都好像一艘中型航母的沉管生产出来以后，怎么出厂？怎么运出去？

是啊，又一个难题！属不属于“天字号”？

车载？哪有那么大的车？即便有车，怎么从车间里抬上去？

于是我只有再请教。

于是我被告知什么叫“分散顶推”，什么叫“浅坞”“深坞”，以及在沉管搬运中它们各自的作用。

简单说，“分散顶推”就是设计人员首先在180米长的沉管底部设置了192个千斤顶，安排在4条轨道上，这192条“钢腿”首先负责把预制中的沉管支撑起来，然后，等沉管做好了，要移出制作车间了，还需要另外的160个横向千斤顶，使沉管能够像滑雪运动员借助雪杖撑地，利用反向力让自己的身体向前运动一样，一步一步地让这个“大家伙”往前走。走到哪儿？走到正前方的一个“浅坞”，也就是一个蓄水池，在这个“蓄水池”里，生产好了的沉管首先被密封，成为空心的；然后蓄水池蓄水，等到水位达到15米了，沉管在“浅坞”里就算再重，也能像船一样地慢慢浮起来。

哈，好神奇！

跟着，从“浅坞”到“深坞”，这是横向运行，靠牵引，也就是说“深坞”是在“浅坞”旁边的另一个“池子”。为什么生产好了的沉管要从“浅坞”被牵引到“深坞”？“深坞”里面的水开始是和“浅坞”一样高的，但此时水位比“深坞”大门外的大海要高，中间落差有十几米。等到沉管被挪到“深坞”，此时“深坞”的水池子才开始往外抽水，让水位与沉管正对着的“深坞”大门外的海平面一样高。在“深坞”完成了二次舾装后，也就是沉管入海前要在沉管身上安装的一系列必备的设施，特别是要在沉管身上安装两艘“指挥安装船”——“津安2号”“津安3号”，分别“骑”到沉管的“胸部”和“大腿”，这样一切都做好了，之后大门一开，十几条拖轮在海上已经整装待发，就等总指挥一声令下，沉管开始被小心地一点点引导而去，离开家，巨大的竹排一样浮在海面，靠“拖航编队”把它一直拖到沉管需要安装的现场海域。

天哪！神奇中断不可掉以轻心——万一拖不好，沉管与什么坞门啊、拖船啊轻轻地一碰，那后果……我自己吓自己。

这些事绝对不可以发生！

听完不少人、分几次地给我讲解沉管如何“出厂”到“运输”的全过程，吃惊之余，慢慢地我才能用自己的语言组织出上面的一段文字，是跨过细节，被我高度概括了的。

然后我问：“这之后的运输就开始叫‘浮运’了吧？这一段我从材料上看到过。”

工程师们回答：“对。”

但浮运的距离有多长？

“12公里。”

“12公里？”可不短啊！

对，如此长距离的浮运，浩浩荡荡的船队。

每一次完成海上运输差不多都要经历8到13艘大马力的拖轮、10艘海事警戒船护卫。有人负责开船，有人负责观察；有人负责提前“清空”航线，有人负责危险一旦发生紧急预案的制订和处理。这样，沉管先是要被小心呵护着沿预制厂的支航道启程，然后经过榕树头航道、回旋区浮运线路，慢慢地才能驶往施工海域。毕竟如此之大的“浮运”动作，沉管哪怕挪动一寸，都要拖船集体的力量和配合。

人们要狠狠地研究“浮运”需要的拖力，流速、水深之间的关系，摸索天气规律，掌握航行控制技术。

等这一切都做完了才顾得上去欣赏、拍照，记录下海上“浮运”的那一次次壮观的场面。