深港西部通道(圖1)及其連接道路后海灣干線作為香港的第四條跨境行車通道,不但可紓緩目前位于落馬洲,文錦渡及沙頭角跨境行車通道接近飽和的交通情況,更可應付日后的需求。這有助促進本港與華南地區(qū)之間的人流和物流;推動經(jīng)濟進一步發(fā)展,以及加強香港作為珠江三角洲地區(qū)商貿(mào)物流樞紐的地位。
圖1深港西部通道地理位置
1.概要
深圳灣公路大橋按雙向六車道高速公路標準建設(shè),全長約5.5公里(圖2),于深港分界線分為香港段(3.5公里)及深圳段(2公里)。香港段的大橋造價約為23億港元,由2003年8月施工至2005年12月基本完成。通道始于深圳蛇口東角頭深圳灣口岸,橫跨后海灣,在香港新界西北區(qū)的鰲磡石著陸后連接后海灣干線,而這干線的另一端與元朗公路相連。
由于通道的香港段缺乏可用作興建口岸設(shè)施的土地,在2001年7月25日舉行的粵港合作聯(lián)席會議第四次全體會議上,兩地政府原則上同意在深圳東角頭的新填海區(qū)設(shè)置過境聯(lián)檢設(shè)施,實行「一地兩檢」的通關(guān)安排。
圖2 深圳灣公路大橋橋位
深港西部通道工程項目由香港及深圳兩地政府共同實施,各自負責設(shè)計及興建其領(lǐng)域內(nèi)的通道部分,深圳方面,由深港西部通道工程籌建辦公室(簡稱西通辦)負責統(tǒng)籌,而香港段則由路政署負責興建。為保持整條通道在路線、外觀及承載力方面的一致性,路政署與西通辦組成聯(lián)合工作小組,協(xié)調(diào)處理各設(shè)計及建造事項。聯(lián)合工作小組下亦設(shè)由雙方代表及設(shè)計單位組成的技術(shù)小組。其間就克服兩地存在程序及制度方面差異的問題,雙方達成了多項成果,主要包恬:
?。?)為選出最佳設(shè)計方案以供共同采用,雙方合作制訂了主橋及引橋的參選方案,并邀請香港及內(nèi)地的有關(guān)專家組成聯(lián)合評審委員會,對各方案進行評審。兩地政府根據(jù)評審會結(jié)論,敲定了采納方案為獨塔單索面斜拉橋作主橋(圖3)、預應力混凝土箱梁作引橋。
圖3 獨塔單索面斜拉橋效果xiaoguoxiaoguo方案
?。?)由于兩地在設(shè)計理念、設(shè)計因素等方面存在差異,這問題用一個務(wù)實方法解決了:深港雙方設(shè)計單位各自根據(jù)己方規(guī)范完成己方詳細設(shè)計,然后將完成的設(shè)計交與對方用對方的設(shè)計規(guī)范來作獨立設(shè)計復核,并根據(jù)復核要求改善設(shè)計,使設(shè)計能同時滿足雙方的設(shè)計規(guī)范。
2.主橋詳細設(shè)計
該橋創(chuàng)新的獨塔單索面斜拉橋設(shè)計,是一個別出心裁而獨特的構(gòu)思。其斜拉橋塔塔身以一比五的比例傾斜,互相仰向著對方,設(shè)計型態(tài)如兩座橋塔互相牽引各自的引橋至中間的深港分界線,標志著兩地人民熱切渴望能更加緊密地團結(jié)起來,邁向繁榮。設(shè)計的工程師們利用了頂尖的計算機程序去處理精密的大橋結(jié)構(gòu)計算,亦特別留心每一個計算步驟及細節(jié)。此外,亦就大橋之空氣動力分析進行風洞試驗;在引橋設(shè)計方面,亦利用三維立體計算機模型作整體的結(jié)構(gòu)分析;而在一些結(jié)構(gòu)上比較復雜的位置,亦使用有限元分析作結(jié)構(gòu)部件的局部區(qū)域設(shè)計(圖4、5、6、7)。
圖4大橋設(shè)計的有限元分析模型
圖5 斜拉橋橋身的節(jié)段模型風洞試驗
圖6 香港段斜拉橋立面
圖7 香港段斜拉橋鋼箱梁橫斷面
3.斜拉橋塔的建造
?。?)橋塔地基
地基由25根Φ2m的鉆孔樁及3.3m厚露于水面的長方型承臺所組成。承臺兩側(cè)建有兩個半圓形防撞墩以防止船只直接撞擊主塔。
?。?)橋塔上部結(jié)構(gòu)
橋塔總高度為水平面上159m。橋塔橫切面呈長方形,而長寬兩邊由最底部開始向塔頂漸漸變小,使橋塔看起來更為美觀。橋塔在橋面以下的部分采用常用的模板及現(xiàn)澆方法建造。而在橋面以上的橋塔部分則主要由爬模的方法建造。利用滑模的方法,可于五天內(nèi)筑起每段平均4m高的橋塔部分(圖8)。
圖8 斜拉橋橋塔及地基建造
4.主橋施工場景
由于橋塔﹑橋身及斜拉索三者互相連系,因此,整個斜拉橋的施工程序有
賴于每個施工步驟的緊密協(xié)調(diào)。
鋼箱梁運輸?shù)浆F(xiàn)場以后及時進行吊裝,調(diào)節(jié)其平面位置及高程,先臨時連接,再完成全截面焊接。先合攏深圳側(cè)74.6m+74.6m+99m的鋼箱梁,再完成210m的通航孔(圖9)。
圖9 斜拉橋鋼箱梁吊裝
5.引橋的建造
橫跨后海灣、連接著陸點至斜拉橋段的引橋部分平均跨度為75m,共有84個橋墩;橋墩承托于埋在海床下的承臺及長度由15m至100m不等的樁柱之上。跨越海面的引橋部分由預制的混凝土箱梁組成,箱梁節(jié)段在廣東南沙的工場預制,并利用躉船經(jīng)水路運至香港工地,再以平衡懸臂拼制方法建成完整的橋梁結(jié)構(gòu)。在香港,橋梁通常整跨一起建造,然而,有鑒于深港西部通道引橋部分75m長的橋跨,采用平衡懸臂拼裝法是更為恰當。利用此方法,兩邊由23個預制節(jié)段組成并排的南北行車線橋身可于6日內(nèi)建成(圖10、11)。
圖10 預應力混凝土引橋梁段對稱安裝
圖11 引橋預制梁段運吊到臨時鐵橋上
6.主要技術(shù)特點及創(chuàng)新點
(1) 航道位置的斜拉橋乃全中國最寬的單索面斜拉橋。寬約38m。
?。?)本港首次使用特重碎石(重晶石)制成重量比一般混凝土重30%的特制混凝土塊作斜拉橋平衡件(圖12)。
圖12 利用重量比一般混凝土重30%的特重碎石(重晶石)制造特制混凝土塊
圖13 首次在香港橋梁使用的不銹鋼鋼筋
?。?)為提升結(jié)構(gòu)耐久性,橋墩混凝土加入二氧化硅微粉(微硅粉)以加強混凝土防水功能。橋墩外圍鋼筋在潮侵帶和浪濺區(qū)使用不銹鋼鋼筋(圖13)。
?。?)斜拉橋橋面鋪裝采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料/瀝青瑪蹄脂混合料雙層鋪裝結(jié)構(gòu)。此為高密度之防水路面瀝青層,為世界領(lǐng)先技術(shù),在香港橋梁首次使用。
(5)為滿足兩地的設(shè)計規(guī)范,利用動態(tài)有限元計算機仿真及實車試驗,研發(fā)出一種創(chuàng)新高速公路級防撞攔。此設(shè)計亦已取得專利。
?。?)為縮短斜拉橋主跨橋身節(jié)段吊裝循環(huán)的時間,在橋身預加拉力,使張拉斜拉索的工序可在橋身節(jié)段焊接完成前開始,而吊裝循環(huán)時間亦因而縮短至六天。
?。?)為避免運送建材經(jīng)過泥灘時污染該地區(qū),特別建造了一條1.8km長、9m寬的臨時鐵橋(圖14),此鐵橋可說是香港歷來同類型鐵橋中最大的一座,重約12000t,亦為工程取得數(shù)個環(huán)保獎項(圖15)。
圖14 筑建臨時橋運送建材以減低工程對后海灣的影響
圖15 深港西部通道項目所獲之環(huán)保獎項
?。?)交通管制及監(jiān)察系統(tǒng)
整個新建道路網(wǎng)附設(shè)了交通管制及監(jiān)察系統(tǒng),以協(xié)助交通管理和運作,港方部分建造費用約 8 千萬港元。系統(tǒng)的涵蓋范圍包括深港西部通道、后海灣干線以及元朗公路,所涉路面范圍合共約 16 公里。該系統(tǒng)采用了數(shù)碼方式傳送訊息,這不但能快速傳送數(shù)據(jù)和圖像,并可確保畫面質(zhì)素優(yōu)良。同時,該系統(tǒng)采用了電子認證技術(shù)以確保所傳送數(shù)據(jù)的完整性、保密性和認受性(圖16)。
圖16 交通監(jiān)察與電子顯示系統(tǒng)
?。?)景觀照明
深港西部通道的景觀照明設(shè)計重點突出其美麗及優(yōu)雅的橋梁造形。為了突顯這橫跨深圳灣的地標,兩地政府采用了統(tǒng)一的景觀照明方案以突出兩座主塔、斜拉索以及整段大橋外側(cè)橋身。斜拉橋的景觀照明系統(tǒng)的設(shè)計,跟其它本港大型橋梁如青馬橋及汀九橋設(shè)計相似,特別之處在于連帶長約4.5公里的引橋橋側(cè)亦包括在照明范圍之內(nèi),以加強外觀美感(圖17)。
為保障后海灣生態(tài)環(huán)境,現(xiàn)時所有景觀照明于晚上10時關(guān)閉。總建造費約1千萬港元。
圖17 景觀照明啟亮下之深圳灣公路大橋
7.有關(guān)資料 (香港段):
橋名 : 深港西部通道
橋型 : 獨塔單索面斜拉橋
斜拉橋主跨徑 : 210m
橋址 : 香港特別行政區(qū)后海灣
建設(shè)單位 : 香港特別行政區(qū)路政署 (Highways Department, Hong Kong SAR Government )
設(shè)計單位 : 奧雅納工程顧問 (Ove Arup and Partners Hong Kong Limited)
施工單位 大橋: 金門-斯坎雅–中鐵大橋局(Gammon-Skanska-MBEC Joint Venture)
交通監(jiān)控系統(tǒng): 佳信高明聯(lián)營(Serco KML Joint Venture)
景觀照明: 中電工程 (CLP Engineering)
混凝土用量 : 斜拉橋橋塔15,240t、斜拉橋橋身9,660t
鋼材用量 : 鋼箱梁9,600t、斜拉索308t
造價 : 大橋約23億港元
交通監(jiān)控系統(tǒng)約8千萬港元
景觀照明約1千萬港元
建成日期 : 2005年12月