荷兰TEC公司执行总裁、首席隧道专家汉斯·德维特： 港珠澳大桥是世界最复杂的工程

导读

我们与中国工程师们经历了富有挑战、有时非常艰难但最终总是非常有建设性的交流和讨论。我认为,对所有参与人而言,最终的结果都是值得骄傲的。

我与汉斯·德维特(Hans de Wit MSc)并不相识。当我突兀地写信请求他接受采访时并无把握,但他答应了。

汉斯目前是TEC公司执行总裁,他的回复让我领略到科学知识的震撼,带我至认知海底隧道的一种新境界。

汉斯所领导的荷兰隧道工程咨询公司(Tunnel Engineering Consultants-TEC)是荷兰历史最悠久的工程顾问公司RoyalHaskoningDHV 和另一家知名的工程顾问公司Witteveen & Bos组成的永久联合体,拥有专业技术人员约9000人,在全球30多个国家和地区包括中国拥有近100多家分支机构。TEC是隧道和地下工程的专业设计和咨询公司,尤其在沉管隧道领域位于世界领先地位。

汉斯·德维特参与了众多世界知名的沉管隧道项目,目前是港珠澳大桥管理局聘请的第三方咨询单位TEC专家,任隧道专业负责人和首席隧道专家。

为工程提供最优解决方案

《21世纪》:贵公司作为专家顾问受邀参与项目,那么贵公司能够为中方工程师提供什么隧道方面的专业知识?您认为自己对港珠澳大桥工程最大的贡献是什么?

汉斯·德维特:TEC公司从事沉管隧道项目至少有25年历史。荷兰虽然是个小国,但是有全世界数量最多的沉管隧道。TEC也参与了世界主要的重大跨海工程,例如连接丹麦和瑞典的厄勒海峡和韩国的釜山巨济桥岛隧组合工程(这两个项目都已经完工),还有连接丹麦和德国的Femernbelt 通道工程(招投标阶段)。我们的经验是,这些重大工程都不断拓展沉管隧道建设的极限,必须依靠各种创新才能实现。设计师和咨询顾问必须要跳出通常的设计思维,才能为完成这种类型的工程提供最优的解决方案。

港珠澳大桥也是如此,而且可能是其中最为复杂的工程。TEC自2008年以来一直参与港珠澳大桥工程,作为港珠澳大桥管理局聘请的设计与施工咨询单位负责所有岛隧工程设计和施工的咨询。我认为,我们对港珠澳大桥最大的贡献,就是分享了我们在其它项目上的经验,以及在之前大型跨海项目中所运用到的创新设计方法。

我也认为,港珠澳大桥非常幸运,能够有能力这么强的中国设计院执行项目设计。中国工程师们非常清楚港珠澳大桥工程需要创新,并提出了很棒的设计方案。作为咨询公司,我们审查了这些方案,并与中国工程师们经历了富有挑战、有时非常艰难但最终总是非常有建设性的交流和讨论。我认为,对所有参与人而言,最终的结果都是值得骄傲的。

比其它工程要难得多

《21世纪》:您曾经参与过许多岛隧工程。与贵公司参与过的其它工程相比,港珠澳大桥的难点在哪里?有没有哪些对TEC公司来说也是全新挑战的地方?

汉斯·德维特:我认为港珠澳大桥是全球最具挑战的跨海项目,岛隧工程可能也是迄今为止最为复杂的一项工程。岛隧工程挑战有许多,比如海底隧道长度(编者注:是当今世界最长的公路隧道),隧道沉管管节的制作(编者注:一个沉管大约75000吨,也是现如今世界之最),要在规定时间内完成,要在最深接近水下50米的海况条件下完成沉管的连续安装,并达到苛刻要求的安装精度。当然,难点还包括局部施工区域属于极为松软而且类型多样的土质,深埋隧道管节要承受非常高的覆土荷载(达20米深!),还有隧道极大的管节单幅跨度,这些都使得港珠澳大桥比其它工程要难得多。

《21世纪》:在此之前,中国没有在外海建造沉管工程的经验。那么为什么工程部只邀请了COWI或者Trellebor和TEC等负责初步设计和咨询,而不是像韩国釜山巨济大桥那样,直接让有经验的公司完成沉管安装呢?

汉斯·德维特:请外国公司TEC、COWI(设计公司)和Trelleborg(编者注:沉管隧道重要的止水带供应商)参与初步设计是有道理的,因为这些公司都曾经参与过连接丹麦和瑞典的厄勒海峡通道工程和韩国的釜山-巨济通道工程这些已经完工并和港珠澳大桥类似的重大跨海工程项目。另外,TEC和COWI是全球最为知名的沉管隧道设计公司,和这些已经完工的大型跨海通道工程的业主及参与工程的承包商都有很好的联系。

但并不是只有TEC和COWI参与了港珠澳大桥工程。项目施工开始后,还有其它国际设计、施工和项目管理咨询公司参与到这个项目来,为工程作出了各自的贡献。中国法律还不允许国外公司直接参与施工,所以也不可能让国外公司去完成沉管

工程中的挑战激发创新

《21世纪》:以往安装沉管有柔性和刚性两种方法,中国设计师选择了半刚性方法。您觉得这种方法怎么样?这是不是岛隧工程中的一项创新?

汉斯·德维特:半刚性方法利用了节段式隧道(柔性)和整体式隧道(刚性)理念的优点,保留了最初用于运输和沉放的后张预应力钢绞线。柔性隧道通常比刚性隧道便宜很多,但是需要很多临时后张预应力钢绞线,才能将所有小节段连接成一个管节,完成运输和沉放。尤其是在海上隧道工程中,运输和沉放条件都很恶劣,因此需要相当大的预应力张拉,这样半刚性方法就很有吸引力。

这是因为临时阶段的预应力钢绞线可以涵盖隧道最终状态处于刚性行为时的更高受力要求(编者注:在柔性隧道里后张预应力钢绞线被剪断,因此受力小很多)。如果保留预应力钢绞线,隧道的性价比就更高(编者注:所有预应力钢绞线都不需要剪断了),而沉管隧道节段接头的移动也会被显著减少甚至避免,这有利于隧道水密性。

荷兰的Piet Hein隧道是第一个保留预应力钢绞线的,运用了一些半刚性方法的基本概念。中国工程师们真正将这个方法提上了另一个台阶,实现了真正的创新,通过节段接头详细设计使得后张预应力钢绞线抗弯刚度被超过时,接头可产生一定的旋转,来克服接头产生的力。同时,管节节段接头设计利用法向力,来提高节段接头的抗剪能力。这很好地展示了工程中的挑战是如何激发创新的。

《21世纪》:在港珠澳岛隧工程的33节沉管中,包括有8节带有曲线的沉管。从专业的角度来看,比较多的曲线沉管在以往的工程中是否存在?沉管预制的难度系数应该是多少(如果按照1-10的等级计算)?

汉斯·德维特:带曲线的、有时候还是双曲线的管节在沉管隧道中并不少见,在使用传统干坞法预制沉管管节中(编者注:指在开挖出的干坞或改造已有船坞内露天作业,进行管节结构预制),带曲线的管节可以采用常规的方法预制,只是需要对管节进行非常精心的测量。

而用工厂法预制并放在滑轨上顶推的曲线管节则更具挑战性(编者注:工厂法预制方案是指封闭式车间预制,高度机械化施工,管节质量较易控制)。在厄勒海峡隧道之后,港珠澳大桥沉管隧道是第二个使用工厂法预制的。但是,厄勒海峡隧道没有一个管节在制造时是带曲线段的。港珠澳大桥沉管隧道有5个带水平曲线段的管节,而且是第一个用工厂法制造带水平曲线管节的。

承包商非常清楚这个新的特点,而且做好了充分的准备。现在,首批带曲线段管节正在预制之中。考虑到曲线段管节从来没有用工厂法制造过,我认为难度应该是8到10级的;我必须说这是另一个挑战。

促进中国海工设备制造

《21世纪》:中国工程师们为港珠澳大桥岛隧工程量身定做了一些海工专用设备,包括沉管浮运船、碎石整平船,以及深海高精度清淤设备等。您如何评价中国海工设备制造的进步?

汉斯·德维特:像港珠澳大桥这样的复杂工程推动着创新,而且提供了非常好的学习机会。这些工程会显示哪些是正确的决定,哪些是错误的决定,而且会让参与者的技术获得快速良好的发展。中国已经有了内陆水道的沉管隧道,现在又有挑战十足的港珠澳大桥,中国现在有充分的潜力,成为全球沉管隧道工程的领军国家。在港珠澳大桥上使用的海工设备也是如此。

《21世纪》:您一定非常熟悉中国交建总工程师、港珠澳大桥岛隧工程项目总经理林鸣先生和他的团队。与您之前合作过的团队相比,在专业和职业精神方面如何?这个团队未来在全球岛隧工程中是否具备竞争力?

汉斯·德维特:我认为林先生及其团队的特殊之处,就是他们真的希望能够亲身体验和经历港珠澳大桥的种种难题。他们希望亲自发现真正的问题所在,也会在特定问题上向国际专家咨询。我认为,这显示了他们对所从事工作的高度责任心,有时候他们或许会深深感觉承担责任的痛苦,不得不逼着他们快速学习许多事情,但最终中国交建会变得更强大,能够在海外的沉管隧道工程中与国际承包商竞争。但是国际项目需要公司在其他文化氛围下工作,就TEC的经验来说,要想成功完成一个项目,就必须关注不同文化差异这一点。

(编辑:吴红缨,如有意见和建议请联系:zhaoyl@21jingji.com;wuhy@21jingji.com)