设计寿命增加20年！港珠澳大桥可运行120年，对中国影响多大？

　　说起大湾区的＂宝贝＂，创下多项纪录的港珠澳大桥算一个。作为世界瞩目的＂桥梁新星＂，这座大桥是建造规模最大、综合施工难度最高的跨海大桥，也是中国继三峡大坝、青藏铁路等工程后的又一重大基建项目。
　　港珠澳大桥全长55km，西连珠海、澳门，东连香港，工程包括28.8km的海上桥梁、两个海上人工岛以及6.7km的海中沉管隧道，总投资超过1200亿。2018年10月，港珠澳大桥全线运营，香港、澳门和中国内地紧密联系在一起，历史意义非同小可。港珠澳大桥：使用年限为何能达120年？
　　根据国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2008，不同规模、等级的公路桥涵结构，其设计使用年限也有不同的要求：小桥和涵洞的设计使用寿命为30年，中桥、重要小桥为50年，对于特大桥、大桥或者重要中桥，设计使用寿命则要达到100年。
　　港珠澳大桥属于特大桥，施工规模为国内跨海桥梁之最，工程定位高于国家标准。因此，其设计使用年限也并未满足于100年，而是将年限提高了20年，即：设计使用年限被定为120年，这对混凝土的耐久性提出了极高的要求。
　　考虑到港珠澳大桥的施工环境，确保大桥运行120年绝非易事！勘测数据显示，工程场址的平均湿度为77%~80%，海水中的氯离子含量高达10.7~17.02g/L，硫酸根离子的含量为1.14~2.26g/L，含盐度最高为32.9（香港海域）和25.4（珠澳海域），腐蚀作用更加剧烈。
　　氯盐对建筑安全的危害不容小视，氯离子可向混凝土内部迁移并引发钢筋锈蚀反应，严重影响使用寿命。根据《混凝土结构耐久性设计规范 》GB/T 50476-2019，氯盐的作用强度至少为III-C等级，港珠澳大桥的指标等级最高达到了III-F的等级，意味着极端严重。另外，工程还面临着硫酸盐的结晶腐蚀、混凝土的结构碳化、海水渗透威胁等不利因素，难度远超预期。
　　为保障使用时间，工程人员采取了一系列保险措施，参考了湛江港长达20多年的暴露实验数据，对混凝土的质量进行了专项设计和优化。
　　比如：专门制定的耐久性设计和裂缝控制标准；采用优质水泥和粉煤灰，优化混凝土配合比，提高耐久性和水密性；加大钢筋的外层保护能力，墩台和隧道的保护层厚度超过60mm，最大厚度达120mm，大幅提高抗氯离子能力；浪溅区采用多种防腐措施组合，环氧涂层钢筋+2次硅烷浸渍，或透水模板+1次硅烷浸渍+电流阴极保护；大气区采用1次硅烷浸渍+1次混凝土表面涂装。
　　通过以上措施，溅浪区的耐久性安全储备可达40年以上，大气区可达20年，完全可满足延长20年的设计使用要求。港珠澳大桥海底隧道：世界最长的沉管隧道
　　前文提到，港珠澳大桥是集桥、岛、隧于一体的超大型跨海通道。其中，海底隧道的施工难度可谓空前。既然难度大，我国为何还要建造海底隧道呢？
　　事实上，最初的设计方案并未计划建造人工岛和隧道，而是以全线大桥的方式跨越伶仃洋。但在工程可行性研究和勘测阶段，工程人员却发现：全线桥梁的方案必须舍弃，主要原因与三个方面有关。
　　首先，伶仃洋是重要的国际贸易航道，对珠三角的海上经贸发展至关重要。据估算，铜鼓航道和伶仃洋西航道如要满足30万吨级的通航规模，通航大桥的净空高度要达到62~75m，船舶宽度为41~141m，对应的通行孔径空宽度则要达到1000~1500m。如此一来，就必须对大桥进行桥洞加宽、桥身加高设计，这不仅会威胁行车安全，还会增加施工的难度和风险。
　　其次，香港机场的航空限高也提出了硬性要求。伶仃洋的主航道距离香港大屿山国际机场只有5km左右，国内外航班密集，飞行航线上不允许超过88m的工程建筑物存在，这导致大桥＂全程跨海＂的方案成为不可能。因此，唯一的方式就是向下修建海底隧道，并且为兼顾30万吨油轮的通航（吃水深度达30m），隧道的最大埋深达到了45m，增加了施工成本。
　　再者，伶仃洋的地质环境也颇为复杂，东部多湾，西部多滩，泥沙淤积严重。珠江每年将大量泥沙冲入河口，近海泥沙盖层厚度大，海底地质基础不稳。勘探结果显示，在场址东部，海底上层以淤泥为主，下层是粉质黏土，最下层是沙质，基岩埋深达50~110m。在此环境下修建桥梁，难以确保桩基的稳定性，同样不利于工程安全。
　　综合种种考量，设计方案最终定为海上桥梁和海底隧道结合的方式，主体工程定为29.6m（桥梁22.9m+隧道6.7m），施工选用沉管工法。
　　沉管工法首先利用疏浚船在海床上挖出深层安装槽，铺设地基，通过巨轮和水下作业安装预制沉管，最终在水下完成对接，其优点是风险可控性更强，不需要很长的引桥，可比盾构隧道方案缩短十个月工期。
　　为达到统一的质量标准，施工队对沉管管节统一预制，单个管节长22.5m，宽37.95m，管壁最厚1.5m，最重9000吨，管内由两个三车通道和两个工程通道构成。
　　为达到优良的抗渗性能，沉管隧道采用我国自主研制的半刚性结构，低水热化，抗裂性能强，完全能满足隧道内120年不漏水、不渗水的要求。
　　经过4年的严谨施工，港珠澳大桥沉管隧道成为了世界上最长的公路沉管隧道，以及世界唯一的深埋沉管隧道。正是优中取优的建造方案、国际顶尖的建造技术，才成就了珠港澳大桥的高质量、长寿命！港珠澳大桥运行120年，对中国影响多大？
　　港珠澳大桥是名副其实的＂千亿工程＂，很多人表示担忧：1200多亿元的成本实在太高，跨海大桥在运行年限内恐怕难以收回成本，事实真的如此吗？
　　跨海公路桥梁的直接收益来自于过路费。根据相关规定，港珠澳大桥的通车类型和收费标准为：穿梭巴士300元/车次、大型客车200元/车次、小型客车150元/车次、普通货车60元，货柜车115元。
　　车流数据显示，在港珠澳大桥开通一周年时，收费站记录的总车流量为153.72万次，平均每天通车4212次。通车费用按照均价150元计算，一年的过路费约为2.3亿元，在120年的运行年限内，总收益估计值为276亿元。
　　虽然直接收益相当可观，但是和1269亿的成本相比，占比仅为21.7%。从这一角度来看，港珠澳大桥的修建似乎并不划算。但换一种角度考虑，珠港澳大桥的综合效益可远不止于此。就像三峡工程一样，单一通过发电很难收回成本，但间接产生的防洪、供水、航运效益却不可估量。
　　从间接影响看，港珠澳大桥打通了珠三角的海上运输通道，完善了大湾区的交通网络，珠港澳的经济联系更加密切。澳门、香港的富商通过大桥可直达内地，有助于推动人才、资金流动，也有利于加强物流、技术流的高效配置，还能加快港澳深度融进粤港澳大湾区，可谓一举多得。
　　港珠澳大桥的通车实现了港澳和珠三角的对接，也实现了港澳与京珠高速、西部沿海高速的对接，提高了珠三角的国际综合竞争力，这座桥的效益已经不再局限于经济层面。
　　总之，港珠澳大桥是一座民心桥、复兴桥、圆梦桥，这样的一座桥不仅是中国工程界的骄傲，也是港澳和内地的关键纽带，亦是大湾区经济腾飞的可靠见证。