青马大桥是从香港市区通向新机场高速公路中的主要桥梁，它是一公路、铁路两用桥梁，连接青衣岛及马湾岛。大桥主跨为 1377m，为世界上最长之公路铁路两用的吊桥。          大桥之设计可使用期限与目前英国的实践相同，都定为 120年。早在工程开发的前期，设计者就意识到作为到大屿山唯一信道组成部分的跨海工程的战略重要性。为了保持道路的不间断运行，必须满足三个基本原则。第一必须在严竣的气候条件保证通行。因而，青马大桥和汲水门大桥都采用双层桥面和在下层设有遮棚的车行道的构思。第二，桥不致受巨轮撞击而损坏。这点由将所有桥墩都置于陆上而获得最有效的保证。第三，鉴于香港经历的台风具有很高风速，因而保证结构的空气动力稳定性是很重要的。          由于此大桥为通往新机场唯一通道，故非常重要，因而要在各种天气情况下都可以通行，以维持各地区间之联系。因此采用了双层桥身设计，在正常情况下，上层桥面供客、货车使用。在强风时，即平均风速在 40－65Km/h时即阵风为60Km/h，上层桥面，本来每方向有三线行车道，到时桥中间的行车道将封闭，以防止发生危险，届时每方向只有二线行车道，同时高身车的货车，也不容在上层桥面行驶，而要引导在下层之紧急行车道行驶。当平均风速增至65－95Km/h，即阵风为120Km/h时，上层桥面将停止使用，所有车辆要转用下层之二道紧急行车道。而平均风速再增加至90Km/h时，即阵风达220Km/h，桥就要封闭。除了紧急抢救车辆外，所有车辆不容通过。当然此时飞机场也早已关闭了。闭合箱式之桥身在风洞试验时，箱内，即下层桥面的风速约为桥外风速的百分之四十，所以以上之交通管理方法是有实际的试验结果为依据。          为了避免吊桥受大船撞损，东面的桥墩建在青衣岛岸上，再加上防护堤。而西面的桥墩地基用预制，高 16m之钢筋混凝土沉箱，放在水深约10m处经处理的海床上，四周再加保护层及防波堤，形成一个人工岛。这种设计可以令桥墩避免受船撞损，也减少主跨度，缩短施工期和节省建造费用。桥的主跨度是由桥下的航海宽道决定。在此处航宽约为1200m，因东面桥墩建在岸上，而西面之桥墩建在海水比较浅的地方，因而最经济的主跨度为1377m，而航海净空则为62m。          在青马大桥址， 200年一遇之三秒阵风为83m/s，即高达300Km/h。在结构设计方面，有二个重要问题要解决。首先桥身结构设计一定尽量减少风阻力，和足以抵抗风力，因而要选择最合适之结构横切面。其次桥结构在台风时，能维持动力平衡及不产生颤动和不平衡现象。          过去已证实，在传统的箱形桥身两旁安上如飞机翼之桥身稳定器 (Aerodynamic Stabiliser) ，可大大减低牵引力。传统的吊桥设计形式可符合 50m/s 之最大风速要求。在欧洲，改良后的流线式的箱形桥身也证实可提高桥身稳定性达至风速为 55m/s 之要求。但青马大桥设计风速标准都比它们高 , 因而一种新的桥身型式才可以符合要求。由建造桁架桥得到之经验，如在桥身中央加上通气隙 (Air Gap) 。由于便利空气流通，除可增加桥身的稳定性外，也可以增加临界颤动不稳定的风速。因而青马大桥之桥身设计为一流线式的闭合箱形，与近年欧洲所建的吊桥相同，但桥身中央上下都留通风隙，产生通风作用；并在两旁的翼尖加上不锈钢镶面以减少风阻力。风洞试验的结果，确定桥身临界颤动速度 (Critical Flutter Speed) 在零度强风吹袭下仍超过设计之 95m/s 之标准。而在低风速下之所产生之旋卷而激发之涡激震荡 (Vortex excited oscillation) 亦很小，对公路车辆及载客火车没有影响。同时桥身两旁如飞机翼的桥身稳定器也不需要，因而可以减少所用钢材。是项设计，笔者曾在 1981 年英国伦敦举行之国际桥梁气体动力学会议提出及介绍，得到各国专家的赞赏。          在工作荷载条件下，混凝土是最佳的建筑材料。近年来，高层楼房建筑采用滑动模板法，可令施工期大为缩短，因而青马大桥的吊塔也利用此种方法，每个吊塔在三个月内完成，两个吊塔共享了 46,000m3 混凝土。          吊塔的二柱内都安装升降机。而升降机顶安有坐椅及射灯，维修工作人员可安坐椅上，控制升降机上落，方便视察塔内混凝土情况。而吊塔各柱内也安装上浸锌之钢铁楼梯及平台，以便维修及升降机有事故时使用。          用于吊桥上的钢索由传统的空中穿梭方法建造钢索。主钢索用 80 组 ( 每组有 368 条钢丝 ) 和 11 组 ( 每组有 360 条钢丝 ) 之钢束组成。而每条钢丝之直径为 5.38mm 。组成后钢索直径为 1.1m ，钢索总用 28,000 吨钢丝，其总长为 16 万米，足可以围绕地球四圈。          桥身外型是符合气体动力稳定性的要求。在结构方面为双向桁架形式，即纵向梁为传统桁架结构而横向梁为空腹桁架结构，其中以上层及下层桥面钢板作为翼缘。两条和桥身同高度的纵向梁相距为 26m ，与纵向桥面结构组成组合梁。横向梁是个三孔空腹桁架，横系于吊索间。吊索间之纵向相离为 18m ，因而主横梁之中心距也为 18 米，但主横梁间有三条次横梁，即次横梁之中心距为 4.5m 。流线形的桥身两旁都安上不锈钢覆盖板片，用以控制空气流过桥身。在桥身中央加上通气隙 (Air Gap) 。由于便利空气流通，除可增加桥身的稳定性外，也可以增加临界颤动不稳定的风速。因而桥身外形看来像流线型的箱形梁，而在内看，则为一传统桁架梁。桥身内有三个空腹，中央空腹将容机场高速载客火车，而两旁之空腹各容一行车道，以作紧急及维修时行车之用。          桥身之钢结构共重 50,000 公吨，构件在英国及日本制造，各占一半。其后构件则运到中国东莞沙田镇，当地有占地六十万平方米之装配厂，进行加工，装配及加上油漆，装配后成 36m 长， 41m 宽的完整桥身。每段长 36 米之桥身重一千公吨，用特别制造的拖船运到工地，航行约十小时。随后用安装在主钢缆上的吊装机械将桥身组件吊到最终位置。一次过把一千公吨桥身构件吊装，并不容易，可说是世界纪录。          由于温度变化及各种施加荷重，会使桥梁端部发生角变位，而会令位于桥端之伸缩装置产生垂直、水平移动及角转动。如果伸缩缝装置设计不佳，会影响行车的安全及引致火车出轨。为了减低角变位的幅度，青马大桥的设计作了相应的安排。 在平面看来，桥身在桥两端，两吊塔处及边跨之柱顶安上水平的约束支承，不但可分担水平应力，又可以减少梁端水平角转动及避免水平移动，使伸缩缝受最小的水平角变位。在立面，桥身在马湾锚碇处安上铰接端，承担所有纵向水平力。桥身纵向为连续梁，因而在所有支柱顶及在两吊塔处都安上滑动支承，不承受纵向水平力，桥身自由向青衣岛锚碇方面伸展，因而青衣岛锚碇承受所有的水位移 (+700mm) ，为了减少桥端之水平角转动，在边跨加上支柱，并加强了桥身之刚度以得符合铁路路轨之设计。因为在铁路伸缩缝处之水平及垂直角转动要求不大于 +0.33o ，而最大可容水平角转动为 +0.10o ，这是十分严格的要求，目的是保证火车的安全，及令乘客在火车以时速一百三十五公里经过伸缩缝时不会有不舒服的感觉。          公路桥面的伸缩缝统计是采用传统性的滚轴支座设计。最后改用了瑞士生产的 Mageba 产品，此为手提风琴式的设计，在外国有很多大型的吊桥都采用多年，比传统的设计减少维修问题。          青马大桥之监管是由路政署内抽调对桥梁工程有特别心得之工程师组成一个特别工作单位名为青衣至大屿山干线工程管理处，笔者曾任职为此管理处处长多年。此工程管理处主要工作是负责策划及兴建三道大型的桥梁，即青马大桥 , 汲水门大桥及汀九大桥。          在青马大桥计划期间，路政署内具有吊桥设计及建造经验的工程师，可以说基本是不存在。因而要请顾问工程师一齐进行大桥设计。路政署之主任工程师和顾问工程师一齐工作，制定大桥设计标准及规范，其后顾问工程师则作大桥之详细设计和工程合约书，在大桥施工时期，路政署派工程师和顾问工程师事务所之工程师一齐到工地工作，监管大桥之建造。从而路政署的工程师可以从工作中获得兴建吊桥的实际工作经验，因而在其后之汀九大桥工程，路政署已有足够对悬索桥建造经验之工程师，所以可以自己直接监理汀九大桥的建造，不用聘用顾问工程师。          香港传统的土木工程合同是根据英国土木工程学会之蓝本，再加些小修改，以配合香港情况。为了避免工程建筑费用超出预算的机会及确定工程能在预期内完成。大桥的工程合同加上一些特别的条例，也修改了一些条例，可令甲方 ( 即路政署 ) 更有效控制工程成本和进度及激励承建商按施工程序兴建。我特别介绍这些不寻常的条例。          普通合同的工程建造费用是按已完成之工作，量度后发放于营造商。通常是每一个月量度一次。如本月尾完成 100 立方米土方 , 就按 100 立方米之数量乘以合同之每立方米土方的报价而发放。但大桥工程则按合同中固定的施工进度表付款。在合同内，每一工序，如地基、吊塔、桥身、锚碇等都列有一施工进度表。如地基在开工后 12 个月就应完工。首月会完成工序之 5%, 次月完 12% ，第三个月完 20% 等等。而营造商在投标时，可根据自己计划的工作程序，工作方法及公司所拥有之机械资源，更改或不更改合同甲方所定之施工进度表。但一旦签约后，此施工进度表就成为合法之文件，双方要共同遵守。在开工后，如营造商在第一个月完成 5% 之地基工程指针，他就可以获得相应之建造费，即地基工序总包价之 5% 工钱。如他祗有完成 4% ，则一文也不发放，因未能达到施工进度表的要求。如他完成了 6% 之地基工程，则也只能按 5% 而发款，这样营造商就一定要尽力按进度表工作，以求得到应得的工钱和利润，而甲方也可以有一固定的财政安排及放款进度表。不用临时张罗款项。因甲方也有可能向财务单位申请拨款，有了放款进度表，财政比较容易控制。          其它特别的条款为工程合同是为固定价格合同 (Fixed price lump sum contract) ，即工价不会按物价通胀而调整，因此合同一旦批出，合同价格就固定不变，不会因通胀而调整，即开工时的合同价和完工时的合同价相同。也可以说，承建商在标书上所下的价钱，要包括施工期内之人工及建筑材料的通胀率。承建商当然可以向海外的材料制造及供货商，以长期合约方式订购所需之材料，以减低价格波动的风险。合同也规定施工期也不会因台风或受雨水期之影响而延期。合同也给于营造商引进外地劳工机会，以减低因香港劳 工不足而引起的问题。这种固定价格合同，过去在建造香港地下铁路及一些私人发展的大型楼宇建设时，也引用过，效果十分良好，这样的安排，相信可保证工程建造费不会超出预算，并能按施工程序完成。          工程合同也有其它条例，基本上和其它普通工程合同相同。如《承建商工作表现信用状》为合同价的 10% 。如承建商在建造期内表现恶劣，进度十分差，甲方大可收回工程合同，再公开投标，把余下的工程交别的承建商完成，当然此信用状之款项则由甲方没收。因为青马大桥为通往新机场之唯一通道，如不能如期完成，社会大众所受的影响及损失会很大。所以合同内所列因工程不能如期完工的罚款数目十分巨大。在规定完工日期后才完工的期间内，每一天罚款为一百三十五万港元，如所拖的期限超过 30 天，每超过一天则罚款三百四十五万港元。而总罚款上限为九亿港元。          青马大桥有很多任务序在高空工作及在地平线下工作，困难度比普通土木工程项目为大，因而对工地安全措施特别重视。工程合同规定每 200 名工人要有一名合资格的安全主任负责安全措施，而承建商要定期向工人贯输工地安全知识，举行小型安全研讨会及安全训练，驻工地总工程师之下属有一位高级工程师专门负责监察工地安全问题，每月要举行工地安全管理委员会，作工作层次讨论，检讨安全方案之实施情况。如果每月有良好的安全记录，承建商会给于奖励，但如果连续多月工地的安全记录恶劣，工伤事故特多，则承建商会受到惩罚，严重的则被禁止向其它的政府工程投标。          为了保证青马大桥工程品质有保证，工程管理处指定承建商在其投标书要包括一份完整的 “ 品质计划书 ” 推行全面质量管理和控制方法。此计划是要按国际品质检定标准 ISO 9001 之规划而书写，并分三大部分，即工程品质手册，检查及检验计划，和品质程序制度。其内容是针对设计，选购材料及建造期内不同工序及不同情况而制定。计划书列明每一步骤都要由独立人士校核或审查，切实履行品质控制程序及职责。          甲方在 1990 年尾向全世界著名的财团、营造商等发出邀请书，如果他们有兴趣承建青马大桥，就请将他们的经验、公司财政、资源等有关资料送回，共有 11 间国际财团表示有兴趣，并程上有关的资料。经审核后，有五间财团通过投标预审资格。在 1991 年 7 月 31 日，甲方向他们送上投标书及有关文件，邀请他们竟投青马大桥工程合同。可惜其后有一财团合伙人退出，令其投标资格取消，结果只有四间财团投标。截止投标日期是 1991 年 12 月 16 日。有关合同在 1992 年 5 月中批出，费用为 71 亿港元，建筑期为五年，即六十个月，工程已在 1997 年 5 月如期完成。美观的青马大桥已成为香港注目标志，与美国旧金山的金门桥互相辉映。