从100跨越到120，20年的岁月可能只是浩瀚宇宙的沧海一粟，可对于我国桥梁的使用年限而言，是一种突破，是一种创新，是中国人勤劳与智慧的结晶。港珠澳大桥突破“百年惯例”，其中，由中国科学院金属研究所自主研发的新型涂层和阴极保护联合防护技术在该工程中发挥了重要作用，我国的防腐涂装技术更上一层楼。

极限挑战！64项创新技术助力港珠澳大桥突破桥梁“百年惯例”

    港珠澳大桥所处的大气腐蚀环境为高盐度的沿海和近海地区，属于最高腐蚀等级类型中国涂料在线coatingol.com。针对这一环境，港珠澳大桥涂装采用了长效重防腐体系。据了解，中科院金属所材料耐久性防护与工程化研究始于20世纪90年代，20多年来先后开展了重防腐涂装技术基础和应用的研究与开发和生产。

    中科院金属所以重防腐涂料的基础研究为依据，开发和生产了两个系列重防腐涂料，即SEBF熔融结合环氧粉末涂料和SLF高分子复合涂料，生产规模年产可达千吨；研究设计成功了国内首例万吨埋地管全自动内外涂装生产线和中、小型涂装生产线，已在全国安装8条；建立快速固化、常规热固化和常温固化三类涂装工艺；主持制订《熔融结合环氧粉末涂料的防腐蚀涂装》国家标准，获得专利24项。

    钢管桩涂层技术 突破阴极保护难题

    港珠澳大桥的大部分钢管复合桩位于泥下区，其涂层破坏方式主要来源于打桩过程中的机械损伤、泥砂碎石的磨划伤和泥下腐蚀因素的长期侵蚀、降解等。中科院金属所科研人员把研究防护涂层体系重点瞄准在解决打桩过程中的耐划伤性、耐磨损性和长期服役过程中抗海水渗透性、耐阴极剥离性和长期湿态附着力、耐微生物等方面。

    针对港珠澳大桥特定的海泥环境，中科院金属所科研人员在大桥论证时起开展了相关涂层的研发工作，先后从涂层的抗渗透性、耐阴极剥离性等关键性能指标着手解决涂层的耐久性问题，最终保证了涂层的120年耐久性设计要求。

极限挑战！64项创新技术助力港珠澳大桥突破桥梁“百年惯例”

    中科院金属所科研人员针对该腐蚀环境和结构特点，重点研究了钢管复合桩在贯入不同地质层后阴极保护面临的难题。首先，科研人员摒弃阴极保护传统做法，大胆采用海水中安装保护泥下区的新方法，通过海水中的牺牲阳极发射阴极保护电流通过界面流向海泥中的钢管，以此解决海泥中更换牺牲阳极难度过大的问题。

    在完成初始设计后，还需要用计算来预测设计的合理性。虽然应用计算机对海洋结构采用数值技术设计阴极保护系统得到了迅速发展，但是，阴极保护模型是需要以电解质为均匀介质为假设前提，而实际环境中，钢管桩经过的地质层在理化性能上差异很大。

    金属所科研人员在实践中发现，目前的阴极保护模型并不适合当前港珠澳大桥钢管复合桩的阴极保护设计。于是科研人员选取极端情况估算保护效果，即计算在土壤电阻率最大和最小两种情况下阴极保护的电位是否能达到保护要求，并将此作为类似工程阴极保护设计的一种手段。在完成计算验证后，科研人员决定进行模拟试验，验证港珠澳跨海大桥钢管复合桩阴极保护设计的可行性。尽管该试验结果不能完全反映实际阴极保护的状态，也可以为检验阴极保护的设计方式提供依据。

    科研人员科研人员按照1：20的比例，模拟直径2.2米，长度90米的钢管桩，装置中的土壤环境也尽可能地模拟了港珠澳大桥钢管复合桩穿越的地质，即5层结构。结果表明在海水中安装高效牺牲铝阳极能充分保护海泥中的钢管桩，即新型阴极保护方式能满足防护要求。

    高性能涂层钢筋技术 做特殊防护

    李京称：“港珠澳大桥基础桥墩使用的混凝土是海工混凝土，海工混凝土除强度和拌合物的和易性应满足设计、施工要求外，在抗渗性、抗冻性、抗蚀性、防止钢筋锈蚀和抵抗冰凌撞击方面都有更高的要求。因此，用于海工混凝土的钢筋也要做特殊的防护。”

    为此，中科院金属所开发出了一种高性能涂层钢筋技术，并通过中国腐蚀学会组织的鉴定，认为其性能超过现有国内外相关涂层钢筋的技术指标，在同类产品中处于国际领先水平。金属所通过对高性能环氧涂层钢筋技术指标的实验研究和耐久性分析，预期可用于设计寿命120年的海洋钢筋混凝土结构工程。

    据了解，港珠澳大桥的防腐涂装总工程量约151万㎡，每涂一遍相当于涂满3600个篮球场，需涂5遍，每天相当于要涂1400㎡。

    极限挑战 64项创新技术

    港珠澳大桥岛隧工程从某种意义上来说是建筑史上的奇迹：需要试验及需突破界限的部分占到工程总量的一半；而为应对特殊挑战实现技术创新，比如深插钢圆筒、半刚性沉管结构、外海沉管安装系统、沉管最终接头等，占工程总量的15%，这在中国工程史上是第一次。最终，港珠澳大桥实现了64项创新技术。

极限挑战！64项创新技术助力港珠澳大桥突破桥梁“百年惯例”

    世界级难度：淤泥地质下人造冻土暗挖隧道

    拱北隧道被称为世界上施工难度最大的隧道工程，尤其是暗挖段，虽然长度仅为255米，两三分钟就可以走完全程，但却创造了多项新的记录。拱北隧道地质结构属于珠三角地区典型的海陆交互沉积地层，简单地说就是要在一片沙土淤泥之中暗挖一个隧道。为了解决这一难题，工程人员通过冷冻技术来人造冻土层实现基础施工。为了达到施工基础条件，工程人员利用36根直径1.62米，长255米，具有冷冻功能的特殊钢管先行搭建出隧道结构，将富水地质土层人工变为具备施工条件的冻土层。

    33根沉管连结滴水不漏

    根据设计方案,港珠澳大桥海底沉管隧道由33根巨型沉管组成,每节管道长180米,宽37.95米,高11.4米,单节重约8万吨。这些沉管采用工厂法预先制成,为此,大桥建设者用14个月在外海荒岛建成了世界最大的沉管预制厂,并创下了浇筑百万方混凝土无一裂缝的世界奇迹。即使在世界范围内,沉管隧道尚没有100%不漏水的纪录。然而,港珠澳大桥隧道在世界范围类似机构中,第一次做到了滴水不漏。

    E15管节“三次回拖两次安装”

    由于隧道基槽泥沙回淤问题，E15管节曾两次沉管安装失败。然而正是这种“意外”给创新提供了机遇，孕育出泥沙回淤预报的创新。在创新手段的护航下，2015年3月24日，浮运船队携E15沉管第三次踏浪出海，经过数轮观测、调整后，E15沉管在40多米深的海底与E14沉管精准对接。

    创新半刚性沉管结构

    人类工程史上，沉管制作只有刚性和柔性两种方法。但专家们认为无论哪种方案对港珠澳大桥隧道来说都存在一定的问题。因此，设计团队创造性地推出半刚性这个新的结构概念，从结构上另辟蹊径为解决深埋沉管找到出路。

    最终接头的重新安装

    港珠澳大桥沉管隧道最终接头的吊装沉放后得到的贯通测量数据横向最大偏差达17厘米。工程师用27个多小时逆向操作——重新吊起最终接头并准备进行第二次沉放，终于使风险化为无形。最终接头南北横向偏差只有2.5毫米，比第一次沉放的对接精度提高了66倍。

极限挑战！64项创新技术助力港珠澳大桥突破桥梁“百年惯例”

    港珠澳大桥跨越伶仃洋，东接香港，西接广东珠海和澳门，总长约55公里。从研究、设计、施工到最终接近完成，港珠澳大桥历经几十年的漫长岁月。中国的工程师们的脚踏实地、勇于创新、不断挑战让这一超级工程落地建成，让世人瞩目惊叹!