중국 본토-홍콩 잇는 55km 세계 최장 해상교, 어떻게 만들어졌나
連接中國大陸和香港的55公里世界最長海上橋是如何建成的?
앞서 10월 24일 총연장 55km 세계 최장 해상교 강주아오(港珠澳)대교가 정식 개통했다. 강주아오대교는 홍콩~마카오~광둥성 주하이를 잇는 초대형 다리다. 우리나라 인천대교(21.4km)보다 2배 이상 길다. 영어로는 Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge인데 줄여서 HZMB라고 많이 한다.
10月24日,總長度為55公里的世界最長的海上橋港珠奧大橋正式開通。港珠澳大橋是連接香港-澳門-廣東省珠海的超大型大橋。比韓國仁川大橋(21.4公里)長2倍以上。 英語是"Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge",簡稱"ZMB".
홍콩마카오를 자동차로 30분만에 주파할 수 있게 됐고(홍콩 도심에서 출발한다면 1시간 걸리는 페리가 더 빠르다), 육로로 3시간 이상 걸리던 홍콩주하이 구간도 30분만에 주파 가능하다고 한다. 다리는 사장교 양식에 편도 3차선(합계 6차선)의 자동차 전용 도로다. 개인 승용차/택시 기준 통행료는 150위안(약 2만 4000원)이다.
現在從香港,澳門乘車過港珠奧大橋只需30分鐘就能到達(以前沒有這橋時從出發到香港市中心需要1小時的渡輪),從陸路出發需要3小時以上。現在從香港到珠海區間也只需30分鐘。大橋是長橋樣式,單程3車道(合計6車道)的汽車專用道路。 個人轎車/出租車的通行費為150元人民幣(約2.4萬韓元。
준비부터 완공까지 14년이나 걸린 강주아오대교에는 어떤 첨단공법이 동원됐을까. 넷이즈뉴스에서 보도한 중국 칭화대학 토목 엔지니어링 박사 쉬위첸추(須臾千秋)의 이야기를 들어보자. (너무 전문적인 용어는 일부러 쓰지 않았다)
從準備到完工,長達14年的港珠澳大橋上到底使用了何種尖端工藝呢? 讓我們聽聽Netsnews報道的中國清華大學土木工程博士須臾千秋的故事。 (這裡沒有使用專業術語)
설계에 대하여
강주아오대교는 엄밀히 말하면 다리가 아니다. 다리와 터널이 합쳐진 구조물이다. 해상 구간만 보면 총 29.6km. 이중 22.9km가 다리고 6.7km가 해저터널이다. 다리와 터널 사이 주강 링딩양(伶仃洋) 해역을 가로지르는 2개의 인공섬도 있다(인공섬은 총 4개). 한 마디로 복잡한 설계다. 수석 설계자는 멍판차오(孟凡超) CCCC Highway Consultants(中交公路規劃設計院有限公司) 부사장이다. 샤먼 하이창 대교, 난징 창장 제3 대교 설계 등 30년 이상의 풍부한 경험을 가지고 있다.
關於設計
港珠澳大橋嚴格地說不是橋。 這是一座橋和隧道合二為一的構造物。 僅從海上區間來看,總長29.6公里,其中22.9公里是橋,6.7公里是海底隧道。 橋和隧道之間還有橫跨珠江凌丁洋海域的2個人工島(人工島共4個)。 首席設計者是中交公路規劃設計院有限公司的副社長。擁有廈門海昌大橋,南京長江第三大橋設計等30年以上的豐富經驗。
해외의 자문을 받기도 했지만 설계와 시공에 참여한 업체 대부분은 중국 국유기업이다. 중국교통건설유한공사(中交集團)가 건설의 70%를 담당했다. 강주아오대교에 철강 42.5만톤이 쓰였는데, 이중 차이나레일웨이그룹(中國中鐵)이 18만톤의 철골 구조를 만들었다. 이밖에 차이나에너지엔지니어링코퍼레이션(中國能建), 차이나타워(中國鐵塔), 화룬그룹(華潤集團), 중국남방전력망공사(南方電網) 등이 참여했다.
雖然也接受了海外諮詢,但參與設計和施工的企業大部分都是中國國有企業。 中國交通建設有限公司承擔了建設的70%。 港珠澳大橋使用了42.5萬噸鋼鐵,其中中國中鐵路集團建造了18萬噸的鋼筋結構。 此外,中國能源工程有限公司中國能建,中國鐵塔，華潤集團,中國南方電力網公社等也參與其中。
홍콩~주하이~마카오를 잇는 강주아오대교 [출처: 중앙포토]
설계를 복잡하게 한 이유는 배의 통행을 고려했기 때문이다. 매일 1만척이 넘는 배가 강주아오대교가 위치한 링딩양 해역을 거쳐 광저우항으로 들어간다. 이중에는 무게 1만톤이 넘는 배도 많아 교량과 부딪힐 위험이 있다. 이것이 해저터널을 뚫은 이유다. 하지만 약 30km를 전부 해저터널로 만들면 비용도 비용이지만 소방, 운행 등 여러 문제가 생긴다. 그래서 다리와 터널을 섞었다.
連接香港-珠海-澳門的港珠澳大橋[出處:中央報道]
設計複雜的原因是考慮到下面船隻的通行。 每天有1萬多艘船經過港珠澳大橋所在的凌丁洋海域進入廣州港。 其中重量超過1萬噸的船也很多,因此有與橋樑相撞的危險可能性。 所以在某部分開通海底隧道。 但是,如果將此橋30公里的橋段全部建成海底隧道的話,費用也會大大增加,也會出現隧道內不好消防救援等多種問題。 因此,橋和隧道混搭在一起設計。
다리에서 해저터널로 전환되는 지점에 인공섬을 만들었다 [출처: 왕이신원]
建造了大橋向海底隧道轉換的人工島
[출처: 왕이신원]
다리에서 터널로 전환되는 지점엔 인공섬을 만들었다. 시도 때도 없이 방향을 바꾸는 해류와 해풍에 견딜 수 있게 튼튼히 설계하는 게 관건이었다. 이를 위해 직경 22m의 강재 실린더 120개로 인공섬의 벽을 쳤다. 세계 최초로 시도한 시공법이라고 한다. 바다 한 가운데에 섬을 만들었기 때문에 섬 위치에 있던 바닷물을 빼는 것이 상당히 까다로웠다고. 인공섬 건설에는 총 131억위안(약 2조 1400억원)이 들었다.
在從橋轉換為隧道的地點上，建造了人工島。 關鍵問題是設計得牢固,能抵擋時不時地改變方向的海流和海風。 為此,用120個直徑22米的鋼材氣缸敲開了人工島的牆壁。 這是世界上最先進的的施工方法。 由於在大海中間製造了島嶼,所以將島上的海水排出去相當困難。光" 人工島共耗資131億元人民幣。
인공섬은 교량터널 전환 뿐만 아니라 안전관리, 관광 등의 기능도 수행한다. 중화 흰돌고래 감상구역, 해상 전망대 등이 있다.
人工島不僅能轉換橋樑隧道,還具有安全管理,旅遊等功能。 這裡有中華白海豚觀賞區,海上望景臺等。
해저터널에 대하여
강주아오대교의 사용 수명은 120년이다. 특히 6.7km에 달하는 해저터널의 안전성이 관건. 터널은 33개의 튜브를 연결해 만들었다. 튜브 하나가 길이 180m, 너비 38m, 높이 11.4m, 배수량 7.8만톤이다. 웬만한 항모 수준이다. 튜브 내부는 40만개가 넘는 철근과 7만톤의 콘크리트로 만들어졌다. 이 거대한 튜브를 오차 0.5mm 이하로 시공하기 위해 인부들이 직접 철골에 들어가 하나하나 체크했다.
關於海底隧道
港珠澳大橋的使用壽命為120年。 特別是6.7公里的海底隧道的安全性是關鍵,隧道是由33個管子連接而成。 一個管子長180米,寬38米,高11.4米,排水量7.8萬噸。 這相當於一般的航母水平。 缸筒內部由超過40萬個的鋼筋和7萬噸的混凝土構成。 為了將這一巨大的管子施工到0.5毫米以下的誤差,工人們直接進入管內,一一進行了檢查。
튜브 건설 중 [출처: 왕이신원]
만든 튜브를 배에 싣고 정확한 위치(다리와 연결되는 부분)에 설치하는 것도 난관이었다. 이를 위해 심해 무인 도킹 측정제어 시스템을 이용해 정밀하게 설치했다.
Amazing China: Hong Kong-Zhuhai-Macao Project Raises Bridge, Tunnel Engineering to New Heights
管道建設中
將製造的缸筒裝載在船上並運輸到指定的位置上精準安裝(橋樑的連接)也是個難題。 為此,利用深海對接測定控制系統進行了精密測量。
콘크리트는 누르는 힘에는 강하지만 당기는 힘에는 취약하다. 특히나 바닷속에서 균열이 한 번 생기면 염분이 있는 바닷물이 콘크리트 내부에 침투해 철근과 콘크리트를 부식시켜 결국 누수 사고로 이어진다. 이 때문에 해저터널 공사에는 외부 침투에 강한 특수 콘크리트를 사용했다. 더불어 터널 내부의 철골 또한 정밀도가 상당히 높아 균열의 발생과 확장을 효과적으로 차단한다. 튜브 사이에는 고무 매트를 설치해 누수를 막고 있다. 또 터널 파손을 막기 위해 대부분 구간을 링딩양 진흙 속에 묻었다.
混凝土雖然耐壓力強,但耐拉力較弱。 特別是,如果海水中出現一次龜裂,則帶有鹽分的海水滲透到混凝土內部,腐蝕鋼筋和混凝土,最終會引發漏水事故。因此,海底隧道工程使用了抗外部滲透非常強的特殊混凝土。 同時,隧道內部的鋼筋也銜接的相當精密,可以有效地切斷龜裂的發生和擴張。 缸筒之間設有橡膠墊,可以防漏水。 另外,為防止隧道破損,大部分區間被埋在了林丁陽泥中。
Amazing China: Hong Kong-Zhuhai-Macao Project Raises Bridge, Tunnel Engineering to New Height
다리에 대하여
강주아오대교가 위치한 남중국해는 바람이 많이 불고 파도가 거세다. 게다가 매해 2번 이상의 태풍이 분다. 다리가 120년을 버틸 수 있을까. 아예 해수에 잠긴 해저터널은 오히려 침식작용이 강하지 않으나 공기 중에 노출된 다리 부분은 흩날리는 포말에 의해 젖었다가 건조해지는 과정을 반복적으로 겪는다. 이 때문에 콘크리트가 약해지고 철근이 부식돼 자칫하다간 다리가 무너질 수도 있다.
關於橋
港珠澳大橋所在的南中國海，風大,且波濤洶湧。 而且每年還會有2次以上的颱風。 橋能支撐120年嗎? 而且被海水淹沒的海底隧道,雖然不會被颱風侵蝕,但露在空氣中的橋部分卻反覆經歷了被飛濺的泡沫浸溼後，會變得乾燥脆弱。 因此,混凝土變弱,鋼筋被腐蝕,一不小心就會導致橋倒塌。
이를 방지하기 위해 엔지니어들은 수백번의 실내 모의실험, 실외 고온 안정성 및 저온 피로 실험을 진행해 1만 개가 넘는 테스트 데이터를 얻어 도로 포장 공법을 최종 결정했다(SMA+GMA). 이 개질된 공법은 온도 안전성과 내식성이 뛰어나다고 한다. 안정된 골재 생산을 위해 최신 선비를 갖춘 전문 골재 공장을 따로 차리기까지 했다.
為了防止這一情況,工程師們進行了數百次室內模擬實驗,面對室外高溫橋身的穩定性及低溫疲勞實驗,獲得了超過1萬個的試驗數據,最終決定了道路鋪設工藝(SMA+GMA)。 為了生產穩定的骨材,還單獨開設了具備最新性能的專門骨材工廠。
이렇게 지난한 과정을 거쳐 완공된 강주아오대교는 16급 태풍, 규모 8.0의 지진을 견딜 수 있다고 한다. 건설비용은 1000억위안(약 17조원)을 웃돈다. 통행료 수입으로만 비용을 회수하려면 100년이 넘게 걸릴 수도 있다. 하지만 중국 본토(광둥성)와 홍콩, 마카오 지역(일명 웨강아오 대만구)의 경제 통합 가속화에는 톡톡한 역할을 할 것으로 기대된다.
經過如此漫長的過程完工的港珠澳大橋可以承受16級颱風和8.0級的地震。 建設費用超過1000億元人民幣。 僅通過通行費收入來回收費用,可能需要100年以上的時間。但是,對於加速中國大陸(廣東省)和香港,澳門地區的經濟整合,能起到切實的作用。
차이나랩 이지연
中國實驗室 李智妍
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