港珠澳跨海大橋正在建設(shè)之中，它被認(rèn)為是中國(guó)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施工程項(xiàng)目，無(wú)論是技術(shù)還是政治意義都很重大。這座大橋?qū)⑹沁B接內(nèi)地和香港、澳門之間的第一座跨海大橋，始建于2009年12月，力爭(zhēng)在2016年完成。

　　港珠澳大橋開通后，機(jī)動(dòng)車將從香港西南部的香港口岸人工島開始，通過(guò)12公里的連接線，穿越粵港分界線后，經(jīng)東人工島的過(guò)渡，進(jìn)入一段目前世界最長(zhǎng)、雙向六車道的海底沉管隧道，水下穿行近6.7公里，隨后經(jīng)西人工島進(jìn)入23公里長(zhǎng)的大橋，到達(dá)珠澳口岸人工島，然后分流到澳門或珠海。

　　大橋工程全部投資約為1100億元人民幣，是目前世界跨海大橋投資最大的工程。在2014年ENR（Engineering News Reports）全球承包商250強(qiáng)名單中，位列第四的中國(guó)交通建設(shè)股份有限公司為該項(xiàng)工程的主要承包商。 中國(guó)工程建設(shè)者們正在這片海域創(chuàng)建一項(xiàng)橫跨珠江三角洲的世紀(jì)工程——港珠澳大橋，它美麗的弧線將成為最受矚目和最上鏡的亮麗地標(biāo)。

　　資料缺乏，工程領(lǐng)域相對(duì)陌生

　　港珠澳大橋工程中最具挑戰(zhàn)性的是沉管隧道工程。沉管隧道建設(shè)已有近100年的歷史，但是在本世紀(jì)之前，沉管隧道大多用于下水道、管線線路的鋪設(shè)，或者是跨江跨河的短距離施工。直到本世紀(jì)初，沉管隧道掀開了跨海隧道建設(shè)的新篇章。根據(jù)國(guó)際隧道協(xié)會(huì)1993年的報(bào)告，沉管隧道被定義為：是由若干預(yù)制沉管在水下對(duì)接沉放安裝，并使這些沉管的組合體成為連接兩端陸上交通的隧道。

　　世界第一座跨海沉管隧道建于1958年的古巴哈瓦那沉管隧道；之后有連接歐亞兩大洲的博斯普魯斯（Bosporus）海峽隧道，隧道底部最大水深約60米，是目前世界上最深的海底沉管隧道，其后是于2010年竣工的韓國(guó)釜山-巨濟(jì)海底隧道。

　　中國(guó)工程師們建設(shè)了世界上最多的大橋。根據(jù)維基百科統(tǒng)計(jì)，全球長(zhǎng)度超過(guò)3000米的大橋共有938座，其中689個(gè)建在中國(guó)，占總數(shù)的73%；不僅如此，世界十個(gè)最長(zhǎng)跨海大橋中的六座在中國(guó)，包括全長(zhǎng)41.58公里的青島海灣大橋以及全長(zhǎng)35.673公里的杭州灣大橋等。

　　中國(guó)工程師們雖然有建設(shè)跨江隧道的歷史，但直到2010年之前，他們對(duì)海底沉管隧道非常陌生，他們甚至只是在電視或者專業(yè)期刊上見(jiàn)到過(guò)海底沉管隧道建造的視頻與照片。中交港珠澳大橋島隧工程項(xiàng)目副總經(jīng)理尹海卿說(shuō)，“國(guó)外的施工乃至詳細(xì)的資料根本拿不到，我們僅在一本叫《隧道》（Journal of the tunnel）的期刊上看到過(guò)一篇介紹沉管制作的文章和照片，這就是我們認(rèn)識(shí)海底隧道沉管的最初信息”。顯然，中國(guó)工程師們雖建造了世界最多的橋梁或者跨海大橋，但是他們沒(méi)有在開放海域建造深埋式沉管隧道的經(jīng)驗(yàn)。

　　穆勒（Casper Paludan-Müller）是丹麥科威公司（COWI）資深項(xiàng)目經(jīng)理，他參與過(guò)丹麥與瑞典之間的厄勒海峽（Oresund Strait）沉管隧道和韓國(guó)釜山—巨濟(jì)的沉管隧道工程，該公司是港珠澳大橋島隧項(xiàng)目綜合橋隧連線的初步設(shè)計(jì)合作伙伴之一。談到港珠澳隧道工程非凡特征時(shí)穆勒說(shuō)：“在珠江三角洲建造長(zhǎng)達(dá)5.6公里、開挖基槽深達(dá)30多米的世界最長(zhǎng)基槽最深的隧道，是前所未有的，工程難度直逼技術(shù)極限，這是一項(xiàng)破世界紀(jì)錄的工程。”

　　何謂世界級(jí)難題？

　　“工程難度直逼技術(shù)極限”何以見(jiàn)得？首先，港珠澳海底隧道有33個(gè)長(zhǎng)180米、寬38米的巨型沉管，它們要被一節(jié)節(jié)地準(zhǔn)確沉入海底近50米深已經(jīng)挖好的基槽中。每一節(jié)沉管有8萬(wàn)噸。8萬(wàn)噸意味著什么？世界最大的美國(guó)“尼米茲”核動(dòng)力航母滿載排水量為9.1萬(wàn)噸，中國(guó)“遼寧”號(hào)航母滿載重量6.75萬(wàn)噸，就是說(shuō)，港珠澳大橋的海底隧道相當(dāng)于放入33個(gè)航母重量的沉管。

　　穆勒告知：5.6公里的港珠澳海底隧道長(zhǎng)度超過(guò)丹麥和瑞典之間的厄勒海峽沉管隧道段長(zhǎng)度的60%，這條海底隧道只有3.51公里，是迄今海底隧道長(zhǎng)度的紀(jì)錄保持者；而韓國(guó)釜山—巨濟(jì)隧道的長(zhǎng)度只有3.24公里。

　　花田幸生（Hanada Yukio）是世界頂級(jí)隧道施工專家，他有35年隧道工程經(jīng)驗(yàn)，參與過(guò)厄勒海峽、博斯普魯斯以及釜山海底隧道的施工。他目前身份是港珠澳大橋島隧工程的技術(shù)顧問(wèn)。

　　當(dāng)談到港珠澳海底隧道與上述隧道的不同及困難所在時(shí)，花田說(shuō)：“首先，隧道距離非常長(zhǎng)，說(shuō)明沉管數(shù)量多，如果時(shí)間允許安裝沒(méi)有問(wèn)題，但是工程必須要在短期內(nèi)完成。第二，這是中國(guó)建設(shè)的第一個(gè)沉管隧道，施工海域是世界上最繁忙的航道，每天有4000多艘通航船舶，所以設(shè)計(jì)管頂距離海面達(dá)29米，施工水深將近50米，而韓國(guó)釜山隧道也只有48米，水這么深，是非常困難的。”

　　港珠澳大橋是由粵、港、澳三地政府共同建設(shè)，工程受到香港、澳門以及廣東省政府的三方監(jiān)管，而三方提出的施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不同。中交港珠澳大橋島隧工程項(xiàng)目副總經(jīng)理羅冬介紹，香港遵循的是英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，澳門使用的是歐洲標(biāo)準(zhǔn)，我們執(zhí)行的是中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，所以在大橋設(shè)計(jì)時(shí)我們遵循了“就高不就低”的最高標(biāo)準(zhǔn)。“英標(biāo)建筑物使用壽命是120年以上，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是100年，所以我們按照120年要求組織設(shè)計(jì)施工；高性能混凝土預(yù)制控裂的規(guī)范，歐洲標(biāo)準(zhǔn)是最高的，我們選擇了歐洲標(biāo)準(zhǔn)。而大型海底隧道，車道適型標(biāo)準(zhǔn)中國(guó)規(guī)范最高，我們選擇了中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，采用雙向六車道。”

　　當(dāng)港珠澳大橋從一開始被稱為一項(xiàng)破紀(jì)錄的“世紀(jì)工程”的那天，就意味著實(shí)現(xiàn)工程鏈條的每個(gè)環(huán)節(jié)都將迎來(lái)挑戰(zhàn)，突破技術(shù)極限的未知在鏈條的每一環(huán)靜靜地等待著與工程師們的會(huì)面。

　　對(duì)氣象和水文條件要求嚴(yán)苛

　　長(zhǎng)距離海底隧道位于大橋建設(shè)難度譜系的最上端，工程師們必須要對(duì)工程中不斷出現(xiàn)的一個(gè)又一個(gè)問(wèn)題做出響應(yīng)，他們幾乎在用全部的時(shí)間在尋找不同問(wèn)題的解決方案，并為這些奔忙：穿梭在專業(yè)的研究所或者實(shí)驗(yàn)室中，深化對(duì)操作對(duì)象的理解；調(diào)查失敗的原因、尋找更為完善的對(duì)策；通宵達(dá)旦地反復(fù)思考與探討，對(duì)關(guān)鍵的問(wèn)題進(jìn)行反復(fù)審慎的研究，聚集所能見(jiàn)到的方法、苦思冥想可能存在的訣竅和整合全球最好的施工設(shè)備，可行性研究、制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、檢測(cè)結(jié)果、專家認(rèn)證、投入施工。這就是工程師們的基本工作內(nèi)容。當(dāng)解決問(wèn)題的知識(shí)邊界超越了土木工程范疇時(shí)，他們必須尋求多學(xué)科的專家以及調(diào)動(dòng)多種科學(xué)手段共同尋求答案。

　　2014年8月18日傍晚，記者站在被前后八艘大馬力拖輪簇?fù)碇�的沉管上，這是港珠澳大橋33節(jié)沉管中的第十二節(jié)（E12），這個(gè)180米的標(biāo)準(zhǔn)沉管靜靜地浮在水面。在沉管的背后就是沉管預(yù)制廠所在的牛頭島，沉管與伶仃洋海面只有塢門相隔。此前，在“津安2號(hào)”、“津安3號(hào)”沉管安裝船組的提帶下，E12從深塢移出。依靠拖輪和錨纜把管節(jié)拖運(yùn)到指定海域，向下沉放并實(shí)現(xiàn)與早前安裝好的E11對(duì)接。

　　沉管浮運(yùn)和沉放是港珠澳大橋建設(shè)的核心環(huán)節(jié)，而浮運(yùn)最大的限制因素是氣象和海流：它對(duì)所在海域氣象、海浪、海潮有苛刻的要求。據(jù)國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心總工程師王彰貴介紹，8萬(wàn)噸沉管本身產(chǎn)生巨大的阻力，而10公分/每秒米的流水將對(duì)沉管產(chǎn)生很大的反作用力，浮運(yùn)拖航掌控困難。必須在合適的天氣、海洋潮汐與海浪、海流的條件下才能施工，也就是要找到滿足兩個(gè)因素疊加形成的作業(yè)保障窗口期。而一個(gè)月僅有兩個(gè)短暫的“窗口期”。

　　國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心接受了中交港珠澳大橋島隧項(xiàng)目部的請(qǐng)求，承擔(dān)對(duì)接窗口保障系統(tǒng)的研制任務(wù)，他們要研發(fā)的這套系統(tǒng)發(fā)揮的作用與丹麥水利研究院（DHI）的系統(tǒng)毫無(wú)二致。在王彰貴看來(lái)，價(jià)格不是關(guān)鍵問(wèn)題，他懷疑的是DHI做港珠澳沉管對(duì)接窗口保障的能力。“首先，數(shù)值預(yù)報(bào)包括海流、天氣和海浪三個(gè)系統(tǒng)，即便做了數(shù)值預(yù)報(bào)，實(shí)際上距離工程需要的精度還有一段距離。另外，做工程保障一定要熟悉氣象、水文條件，而DHI缺少施工海域歷史資料，即便出高價(jià)也不會(huì)賣給他們”，他說(shuō)。

　　國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心承擔(dān)過(guò)“雪龍?zhí)?rdquo;被困南極和“蛟龍?zhí)?rdquo;下潛的保障工作。王彰貴說(shuō)：為“雪龍?zhí)?rdquo;和“蛟龍?zhí)?rdquo;做保障比港珠澳大橋項(xiàng)目要容易得多，蛟龍?zhí)枏?000-7000米的三次下潛都在一天內(nèi)完成，只要考慮表面的氣壓條件就行了。承擔(dān)這么大工程的對(duì)接窗口保障我們也是第一次。

　　王彰貴介紹說(shuō)，從“七五”計(jì)劃到“十二五”規(guī)劃，國(guó)家對(duì)海洋預(yù)報(bào)支持力度很大，每年有3000萬(wàn)科技項(xiàng)目支撐。另外，每年還有4000萬(wàn)元的重大行業(yè)專項(xiàng)項(xiàng)目，目前氣象與海洋預(yù)報(bào)使用的計(jì)算機(jī)是千萬(wàn)億次級(jí)的，中國(guó)精細(xì)化氣象與海洋環(huán)境預(yù)報(bào)已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

　　關(guān)乎死亡區(qū)域的誤差

　　1998年，日本投資博斯普魯斯跨海隧道工程，日本大成建設(shè)株式會(huì)社（Taisei）控制了設(shè)計(jì)施工團(tuán)隊(duì)的75%，他們花費(fèi)了兩年時(shí)間搭建了對(duì)黑海、土耳其和博斯普魯斯氣候系統(tǒng)的模型，并將此與隧道水流運(yùn)動(dòng)結(jié)合進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)沉管安裝點(diǎn)水流活動(dòng)的預(yù)測(cè)，準(zhǔn)確率超過(guò)90%。而中國(guó)海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心為港珠澳大橋島隧項(xiàng)目對(duì)接窗口保障系統(tǒng)的預(yù)報(bào)精準(zhǔn)度目標(biāo)是100%。

　　“對(duì)一般預(yù)報(bào)而言，準(zhǔn)確率達(dá)到70-80%就比較好了，有20-30%的誤差屬正常。但對(duì)港珠澳大橋島隧工程的保障，這個(gè)誤差值將是工程的死亡區(qū)域。我們的預(yù)報(bào)精確率必須要做到百分之百”，王彰貴說(shuō)。而對(duì)林鳴來(lái)講，浪高增加0.1米或者水流流速每秒增加0.1-0.3公分都是關(guān)乎成敗的臨界點(diǎn)。

　　記者問(wèn)林鳴：擔(dān)任現(xiàn)場(chǎng)總指揮感覺(jué)如何？他回答：像走鋼絲。“高空走鋼絲每一步都必須如第一步一樣謹(jǐn)慎，任何一步的失誤都會(huì)前功盡棄，導(dǎo)致毀滅性后果。而一旦走上去中途就沒(méi)有退路。安裝沉管也是如此，每一節(jié)沉管都不能出錯(cuò)，每時(shí)每刻都是如履薄冰、如臨深淵。”

　　2013年5月6日，港珠澳大橋島隧工程計(jì)劃沉放海底隧道第一個(gè)沉管。林鳴拿到海浪預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)：浪高0.9米，超過(guò)施工限值。他們?cè)诔凉艹鰤]浮運(yùn)安裝的決策上遲疑：造價(jià)昂貴的8萬(wàn)噸沉管一旦出塢意味著沒(méi)有退路。而錯(cuò)過(guò)窗口期，遇到大風(fēng)浪產(chǎn)生的扭力轉(zhuǎn)向，會(huì)使混凝土沉管構(gòu)件受到破壞，將導(dǎo)致整根沉管的報(bào)廢。

　　這是一次在信息對(duì)沖條件下的艱難決策：一個(gè)月兩次的窗口期為工程按時(shí)完工的硬約束；借鑒國(guó)外海底隧道沉管沉放水流及浪高的指標(biāo)為參考值；考慮海浪預(yù)報(bào)有0.2米誤差允許值的范圍，林鳴果斷下決心，按照原計(jì)劃沉放。工程決策小組中的五個(gè)人，在《沉管出塢浮運(yùn)安裝確認(rèn)書》上簽下了自己的名字。第一節(jié)沉管的沉放順利完成。

　　之后，國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心為超越0.2米的預(yù)報(bào)誤差值進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)，專門成立了保障團(tuán)隊(duì)，請(qǐng)回已經(jīng)退休的權(quán)威專家，收集風(fēng)云衛(wèi)星基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，使用60萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)運(yùn)算；每次預(yù)報(bào)前進(jìn)行會(huì)商，校驗(yàn)測(cè)量值與真實(shí)值之間的差異，最終解決了0.2米臨界值誤差的問(wèn)題，創(chuàng)造了零誤差預(yù)報(bào)的奇跡。

　　“直逼技術(shù)極限”的挑戰(zhàn)

　　在東、西人工島之間的6.7公里，除人工島上建設(shè)的對(duì)接部分，隧道沉管長(zhǎng)度達(dá)到5664米，從E9-E27作業(yè)水深為45-50米，基槽深度約為35-40米。2014年3月24日E10沉放，它將與早前的E9連接，在E9及之前的沉管屬于淺埋安裝。E10沉管水深43.5米，世界范圍內(nèi)尚無(wú)深水深槽沉管施工經(jīng)驗(yàn)參考。

　　當(dāng)項(xiàng)目進(jìn)入未知領(lǐng)域，“直逼技術(shù)極限”的挑戰(zhàn)終于來(lái)了。沉管工程核心問(wèn)題是密封不透水。在沉管接頭處有雙重防水裝置Omega密封和Gina止水帶，這是370毫米高的橡膠襯墊，與前一節(jié)沉管對(duì)接時(shí)，襯墊會(huì)被擠壓至190毫米。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的沉管寬38米，對(duì)接精度的準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到沉管水密的質(zhì)量。當(dāng)一個(gè)相當(dāng)于航母重量的混凝土沉管沉放到50米深的海底基槽中后，如何與前一個(gè)沉管的止水帶精確對(duì)接，挑戰(zhàn)不言而喻。

　　有多少人看見(jiàn)過(guò)項(xiàng)目總經(jīng)理是如何解決一個(gè)個(gè)具體問(wèn)題的？自然科學(xué)對(duì)壓力有多項(xiàng)描述，包括氣體與液體對(duì)固體的壓力用“公斤”或“兆帕”反映恒定壓力的大小，而外部事物對(duì)人的壓力迄今為止沒(méi)有計(jì)量單位意義上的表達(dá)。擔(dān)任超巨型工程的最高決策者，他的神經(jīng)元或者神經(jīng)細(xì)胞所受到的外界作用力是多少，尚沒(méi)有科學(xué)的描述。因?yàn)樗麄兊膲毫��?duì)外行來(lái)說(shuō)是完全不可見(jiàn)的。但是當(dāng)你深入觀察時(shí)，這種壓力轉(zhuǎn)化為創(chuàng)造的過(guò)程，偶爾還是可見(jiàn)的。

　　E10沉放后工程師們發(fā)現(xiàn)：海底溝槽內(nèi)洋流的變異帶來(lái)巨大的沖力，這意味著沉管的安裝操控更難掌控。林鳴和他的團(tuán)隊(duì)要找到巨大沖力來(lái)自哪里。

　　劉曉東說(shuō)：“E10之前沒(méi)有遇到過(guò)這種現(xiàn)象，我們一直在尋找原因。按照基本理論，水流原本應(yīng)該是上層流速大，越往下流速越小，特別是深槽內(nèi)還會(huì)有衰減才對(duì)。后來(lái)經(jīng)過(guò)對(duì)水流數(shù)據(jù)的分析和進(jìn)一步的觀測(cè)，我們發(fā)現(xiàn)了在某段時(shí)間槽底存在大流速的現(xiàn)象。”

　　“海中的眼睛”化解危機(jī)

　　如果工程是解決問(wèn)題的，那工程中的每一個(gè)異象都會(huì)顯現(xiàn)出一系列問(wèn)題，問(wèn)題往往是以突變的方式到來(lái)。如何解決就是在創(chuàng)造一種解決方案，而工程中的任何一種新的解決方案產(chǎn)生后，如果也能被適用到其他工程，它就成了案例或者標(biāo)準(zhǔn)，也就成為一項(xiàng)技術(shù)。所謂新技術(shù)就是這樣被創(chuàng)造出來(lái)的。

　　7月2日，林鳴來(lái)到北京。在國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心，他希望海洋預(yù)報(bào)專家?guī)椭�分析產(chǎn)生的原因。林鳴很焦急，他希望找到答案以保證E11的順利沉放。

　　“這種現(xiàn)象叫海洋內(nèi)波（Internal Wave），作為重要的海洋環(huán)境動(dòng)力因子，是我們重點(diǎn)研究的領(lǐng)域”，王彰貴說(shuō)。“當(dāng)海水上下兩層因鹽度不一致的時(shí)候，并形成上面密度高，下面密度低的分層現(xiàn)象。首先，上層密度高處浮力比較大，而下層密度小的區(qū)域浮力也會(huì)變小，當(dāng)船行駛至密度小的區(qū)域時(shí)浮力突然變小，船會(huì)向下沉，就像到懸崖一樣，這種海流現(xiàn)象叫內(nèi)波。另外，內(nèi)波會(huì)形成兩支流向正相反的內(nèi)波流，這種內(nèi)波產(chǎn)生的陣發(fā)性強(qiáng)流可高達(dá)1.5米/秒，猶如剪刀一般，破壞力極大。”

　　根據(jù)《解放軍報(bào)》的報(bào)道，今年春節(jié)期間，372潛艇在執(zhí)行巡邏任務(wù)時(shí)駛進(jìn)深海密度躍變層后，由于海水密度突然變小，壓力驟然變化，潛艇快速墜向3000多米深的海底“懸崖”。危急關(guān)頭，王紅理艇長(zhǎng)指揮若定，精確完成一項(xiàng)項(xiàng)操作，3小時(shí)后潛艇恢復(fù)潛航能力。為此，中央軍委給王紅理、海軍給372潛艇記一等功。王彰貴說(shuō)：“這類負(fù)密度梯度躍變層在淺海主要出現(xiàn)在北部近海，即粵東、粵西近海和瓊州海峽附近很小的海域，港珠澳項(xiàng)目遇到流速加快的現(xiàn)象，和內(nèi)波有點(diǎn)類似。”

　　國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心保障項(xiàng)目組迅速調(diào)整人力物力，在沉管施工區(qū)域做深槽觀測(cè)研究，放置了多種海洋調(diào)查儀器，監(jiān)測(cè)海流、波浪及鹽度變化的規(guī)律，目的是收集施工區(qū)的水文信息，提高沉管施工臨近期預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。同時(shí)提高了精細(xì)化預(yù)報(bào)水平，海面到施工海底每一米的海水流速，從原來(lái)每?jī)蓚�(gè)小時(shí)的預(yù)報(bào)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提升為一分鐘、五分鐘的預(yù)報(bào)。這個(gè)被稱之為“小窗口”的預(yù)報(bào)系統(tǒng)猶如一雙“海中的眼睛”，成功地避開了內(nèi)波發(fā)生時(shí)段作業(yè)。

　　“在安裝E11時(shí)我們第一次嘗試這個(gè)系統(tǒng)，到了安裝E12的時(shí)候，系統(tǒng)逐步在完善�？梢哉f(shuō)，這個(gè)系統(tǒng)目前已經(jīng)成熟。”劉曉東說(shuō)。國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心研制的“大窗口”與“小窗口”保障系統(tǒng)的軟件，在總指揮林鳴眼中其市場(chǎng)價(jià)值巨大。

　　另一個(gè)支柱

　　就在同一天，林鳴拜訪了另一個(gè)機(jī)構(gòu)——中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)第304研究所，他希望得到沉管沉放“萬(wàn)無(wú)一失保障系統(tǒng)”的另一個(gè)重要支撐。“我們已經(jīng)進(jìn)入深海作業(yè)，深水深槽內(nèi)水流條件復(fù)雜，纜繩長(zhǎng)度增加，剛度減少，沉管質(zhì)量大、負(fù)浮力小，在水流作用下可能產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)會(huì)給沉管安裝帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。有必要在沉管沉放過(guò)程中，對(duì)沉管運(yùn)動(dòng)姿態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，你們能幫助我們監(jiān)測(cè)沉管的姿態(tài)嗎？如果能，才能保證我們每個(gè)月的安裝”，林鳴詢問(wèn)。

　　“沒(méi)有什么不能！” 304所副所長(zhǎng)周自力說(shuō)。“我們所是一個(gè)誕生于抗美援朝戰(zhàn)火中的致力于自主研發(fā)和用準(zhǔn)確數(shù)據(jù)保障國(guó)防技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)性研究機(jī)構(gòu)，從事的計(jì)量測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域研究，參與過(guò)各種國(guó)防重大項(xiàng)目，如神舟系列飛船、三代坦克、四代飛機(jī)、C919大飛機(jī)等，提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，保障了各項(xiàng)目的成功。我們一定要利用我所自主創(chuàng)新和動(dòng)態(tài)測(cè)試的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為保障沉管安裝成功對(duì)接進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，為港珠澳大橋的建設(shè)盡微薄之力。”

　　據(jù)承擔(dān)這項(xiàng)任務(wù)的負(fù)責(zé)人邵新慧介紹，中國(guó)交通建設(shè)股份有限公司下屬的中交天津港灣工程研究院在5月份就與他們接洽，希望能夠提供“運(yùn)動(dòng)姿態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”的技術(shù)支撐。304所僅僅用了一個(gè)月就完成了實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)模擬運(yùn)動(dòng)的比對(duì)測(cè)量試驗(yàn)、測(cè)試方案的設(shè)計(jì)與修改，初步驗(yàn)證了測(cè)試方案的可行性。在林鳴離開304所的第四天，“港珠澳大橋島隧工程深槽區(qū)海流條件分析暨沉管對(duì)接作業(yè)窗口預(yù)報(bào)保障系統(tǒng)建設(shè)方案專家咨詢會(huì)”在珠海召開，測(cè)試方案通過(guò)了與會(huì)13位專家的評(píng)審，并確定馬上實(shí)施。

　　“由于E11沉管的作業(yè)窗口定為2014年7月21日，20日需開始浮運(yùn)、17日沉管封門、14日要到現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試，時(shí)間非常緊迫。所領(lǐng)導(dǎo)大開綠燈，我們?cè)?天時(shí)間內(nèi)完成儀器采購(gòu)、支架加工裝配以及測(cè)試系統(tǒng)搭建。7月13日凌晨3點(diǎn)，剛調(diào)試好的儀器被打包裝箱運(yùn)往機(jī)場(chǎng)發(fā)貨運(yùn)，并于當(dāng)天夜里12點(diǎn)到珠海項(xiàng)目總部營(yíng)地。第二天一大早乘交通船到桂山島沉管停泊地進(jìn)行安裝調(diào)試。因?yàn)槭鞘状伟惭b調(diào)試，在天津港灣工程研究院的工程師們的配合下，從下午2點(diǎn)半開始一直忙到晚上11點(diǎn)半，歷時(shí)9小時(shí)終于圓滿完成。”邵新慧說(shuō)。

　　他們運(yùn)用了空間對(duì)接運(yùn)動(dòng)姿態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)手段：“選出合適的傳感器，搭建六維測(cè)量系統(tǒng)，設(shè)計(jì)沉管姿態(tài)測(cè)量模型，編制適宜于現(xiàn)場(chǎng)快速濾波的計(jì)算軟件。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)進(jìn)行分析，在沉管沉放不同的深度上利用邊界條件優(yōu)化數(shù)值分析模型，計(jì)算沉管在不同水深及邊界條件下的固有模態(tài)頻率，再通過(guò)實(shí)測(cè)得到的流速、流速變化頻率等數(shù)據(jù)，對(duì)沉管施以外力計(jì)算其響應(yīng)，以此為參考提取信號(hào)有效成分，獲得所需各方向的加速度、角度等物理量。測(cè)量系統(tǒng)所組成的超低頻慣導(dǎo)平臺(tái)側(cè)重于加速度測(cè)量，繼而求得管節(jié)運(yùn)動(dòng)的位移和角度”，邵新慧說(shuō)。

　　7月20日晚上8點(diǎn)半，浮運(yùn)船隊(duì)按時(shí)起航。21日下午2點(diǎn)半開始沉放。邵新慧負(fù)責(zé)沉管運(yùn)動(dòng)姿態(tài)情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與匯報(bào)。在7個(gè)半小時(shí)的監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)的保障下，林鳴宣布沉放對(duì)接成功，304所成功地完成了首次任務(wù)。

　　而304所項(xiàng)目組不滿足于現(xiàn)狀，根據(jù)每次管節(jié)沉放綜合分析監(jiān)測(cè)得到的加速度、角度、纜力、流速、海水密度等數(shù)據(jù)，正在逐步完善沉管數(shù)值模型分析，設(shè)計(jì)開發(fā)產(chǎn)品級(jí)的深水姿態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)沉管安裝過(guò)程的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與報(bào)警。目前國(guó)內(nèi)、國(guó)際上已有多條在規(guī)劃中的海底隧道，所以他的營(yíng)運(yùn)前景廣闊。邵新慧承認(rèn)，這項(xiàng)研究成果還可以用于其它水下和太空中結(jié)構(gòu)或物體的超低頻運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測(cè)量。

　　到目前為止，304所甚至都沒(méi)有來(lái)得及與港珠澳大橋項(xiàng)目談及測(cè)試費(fèi)用之事。周自力說(shuō)：“我們是國(guó)家級(jí)的國(guó)防科研基地，我們代表的是行業(yè)國(guó)家的技術(shù)水平，我們追求的東西不是錢的問(wèn)題，我們是把它當(dāng)科學(xué)問(wèn)題在研究，這是我們的價(jià)值追求。”

　　“之所以我們沒(méi)有花大價(jià)錢購(gòu)買外國(guó)的軟件系統(tǒng)，這和國(guó)家整體科技實(shí)力的升級(jí)有很大關(guān)系，如果沒(méi)有強(qiáng)大的科研實(shí)力與平臺(tái)，只能受制于人。它是一個(gè)互相催生的過(guò)程，經(jīng)濟(jì)與科技優(yōu)勢(shì)催生了中國(guó)工程建設(shè)邁上一個(gè)新的臺(tái)階。同時(shí)，工程的需求也催生了海洋技術(shù)以及測(cè)量技術(shù)的發(fā)展”，尹海卿說(shuō)。

　　港珠澳大橋工程展現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)與技術(shù)相互“泛現(xiàn)”的圖卷，讓人們有機(jī)會(huì)觀看到經(jīng)濟(jì)與技術(shù)是如何相互表達(dá)的過(guò)程，以及經(jīng)濟(jì)與技術(shù)創(chuàng)新的繁衍能力，因?yàn)樗鼈儽纫粋�(gè)工程的作品更抽象。在這里，經(jīng)濟(jì)成為新技術(shù)語(yǔ)言的表達(dá)，而經(jīng)濟(jì)的鏡子則映射了新技術(shù)的出現(xiàn)。

　　（本文章摘自11月8日《21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道》）

圖片來(lái)源：找項(xiàng)目網(wǎng)