6月11日，世界最長最寬的鋼殼混凝土沉管隧道——深中通道海底隧道最終接頭順利推出，與東側(cè)E24管節(jié)精準(zhǔn)對接，“海底長城”正式合龍，深圳和中山兩市在伶仃洋海底“正式牽手”。
深中通道是國家“十三五”重大工程，是世界首例、最寬雙向八車道海底鋼殼沉管隧道。與港珠澳大橋沉管隧道相比，深中通道沉管隧道建設(shè)面臨鋼殼新型結(jié)構(gòu)形式、尺寸超寬、浮運(yùn)距離超長、航道封航時(shí)間長等許多新難題，設(shè)計(jì)建造再創(chuàng)多項(xiàng)世界第一，為世界跨海沉管隧道建設(shè)提供了新的“中國方案”。
航母級沉管實(shí)現(xiàn)毫米級精度
深中通道是粵港澳大灣區(qū)核心交通樞紐工程，全長24公里，集“橋、島、隧、水下互通”于一體，是當(dāng)今世界建設(shè)難度最高的跨海集群工程。其中，海底隧道長約6.8公里，包含沉管段約5公里，由32個(gè)管節(jié)及1個(gè)最終接頭組成。沉管重量達(dá)8萬噸左右，和一艘中型航母重量相當(dāng)。
如此龐大沉重的部件，在海底連接后要做到高承壓、不滲漏，需要有極高的裝配水平和安裝精度，對施工的要求十分嚴(yán)苛。
經(jīng)過反復(fù)研判分析，深中通道海底鋼殼沉管隧道的最終接頭，采用整體預(yù)制水下管內(nèi)推出式，為世界首創(chuàng)全新結(jié)構(gòu)裝置。最終接頭重約1600噸，套置于E23管節(jié)擴(kuò)大段內(nèi)。6月10日，E23管節(jié)浮運(yùn)安裝完成后，從一側(cè)推出與E24管節(jié)進(jìn)行對接。
“此前完成海底沉管隧道合龍，最終接頭多以吊裝方式施工，而這種創(chuàng)新的推出式接頭具有安全性好、施工快速、不需要大型裝備、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。”中交一航局深中通道項(xiàng)目部常務(wù)副總工程師寧進(jìn)進(jìn)說。
10日14時(shí)，最終接頭頂推作業(yè)準(zhǔn)備就緒，在世界首創(chuàng)“千斤頂推出+水壓推出”雙系統(tǒng)作用下，以每分鐘5毫米至10毫米的速度緩慢推出。11日8時(shí)最終接頭實(shí)現(xiàn)E24管節(jié)精準(zhǔn)對接，“海底長城”正式合龍。
“為保障高精度的最終合龍段對接，深中通道利用北斗定位系統(tǒng)和沉放安裝控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了此前多個(gè)管節(jié)的毫米級安裝精度，創(chuàng)造了先決條件。”寧進(jìn)進(jìn)介紹，中交一航局與廣東交通集團(tuán)、設(shè)計(jì)單位、海事等多家單位通力協(xié)作，攻克龍口流場復(fù)雜、作業(yè)空間受限、管節(jié)浮運(yùn)安裝難度大、推出段姿態(tài)控制難度大等世界級難題，在世界范圍內(nèi)首創(chuàng)沉管整體預(yù)制水下推出式最終接頭新工藝。
創(chuàng)造快速成島世界紀(jì)錄
深中通道不僅有海底部分，海上部分也具有相當(dāng)大的難度。作為海上大跨徑橋梁與特長雙向八車道海底沉管隧道的重要過渡，西人工島是整個(gè)深中通道的先行工程。海面以上島體面積相當(dāng)于19個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場。
“西人工島的地質(zhì)水文條件比港珠澳大橋更復(fù)雜，給振沉、清淤、填砂等關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)帶來巨大技術(shù)挑戰(zhàn)。”中交一航局深中通道項(xiàng)目部副總經(jīng)理劉昊檳說。
在充分借鑒港珠澳大橋建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出了全新的大型深插式鋼圓筒快速成島工藝，采用的直徑28米鋼圓筒創(chuàng)目前世界施工領(lǐng)域之最。
由于施工區(qū)域水下普遍分布硬質(zhì)夾層，鋼圓筒振沉精度極難掌控。為此，中交一航局科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)了鋼圓筒基礎(chǔ)DSM預(yù)處理核心技術(shù)，降低硬質(zhì)土地層強(qiáng)度，使鋼圓筒工藝適用于軟硬不均的地質(zhì)條件。專家指出，DSM技術(shù)為在外海軟弱地基上修筑人工島等建筑提供了嶄新、快捷、可靠的施工方法，達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。
為了在半年時(shí)間里將57個(gè)重量超過20架空載波音737客機(jī)的“巨無霸”成功打入海底，中交一航局團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)制造出擁有智能化控制系統(tǒng)的世界最大十二錘聯(lián)動(dòng)液壓振動(dòng)錘組，讓鋼圓筒的沉放像插入平整的“豆腐”中一樣，實(shí)現(xiàn)了鋼圓筒振沉正位率100%，創(chuàng)造“一日打設(shè)四筒”的紀(jì)錄。最終，團(tuán)隊(duì)僅用了4個(gè)半月就在茫茫外海建成一座巨大的人工島，創(chuàng)造了快速成島的世界紀(jì)錄。
深中通道管理中心副總工程師陳越介紹：“目前，東人工島堰筑段隧道已全部完成，正在開展最后的圍堰拔除工作；島上主線隧道主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)全部完成，計(jì)劃于本月中旬全面封頂，屆時(shí)東人工島全部主體施工完成，為明年的通車奠定基礎(chǔ)。”
施工進(jìn)入智能化時(shí)代
深中通道鋼殼沉管隧道是國內(nèi)首次采用鋼殼混凝土結(jié)構(gòu)的沉管隧道，也是目前世界上最寬、體量最大的鋼殼沉管隧道，對施工裝備提出了更高的要求。僅靠方案和工藝創(chuàng)新無法滿足施工需求，必須制造出一艘功能更強(qiáng)大的沉管施工專用船舶。
“為了攻克這一世界級難題，中交一航局迅速組建了包括設(shè)計(jì)、研究、裝備、施工等專家和工程師的專題研發(fā)團(tuán)隊(duì)。歷經(jīng)3年研發(fā)設(shè)計(jì)出世界上安裝能力最強(qiáng)、沉放精度最高、施工作業(yè)最高效、性能最先進(jìn)的海底隧道沉管施工專用船舶——‘一航津安1’。”一體船研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人李一勇介紹。“一航津安1”主船體采用雙體船船型設(shè)計(jì)，集沉管浮運(yùn)、定位、沉放和安裝等功能于一體。
“合龍施工時(shí)，‘一航津安1’就像一只巨大的長方形鋼鐵夾子，把最后一節(jié)沉管和最終接頭牢牢抱在船底。”中交一航局副總工程師李增軍說，“一航津安1”最大的亮點(diǎn)是配備了無人駕駛系統(tǒng)。它具有自航能力，可減少隨行輔助船舶，保證航道通暢，能夠大大縮短沉管浮運(yùn)和航道封航時(shí)間，降低對經(jīng)濟(jì)的影響。還解決了沉管長距離運(yùn)輸?shù)陌踩L(fēng)險(xiǎn)和航道疏浚等難題，減少沉管拖航航道疏浚挖泥量超千萬立方米。
李增軍介紹，相比傳統(tǒng)管節(jié)浮運(yùn)安裝方式，“一航津安1”可滿足8萬噸級沉管50公里超長距離安全浮運(yùn)安裝作業(yè)，減少伶仃航道占用時(shí)間80%以上，減少臨時(shí)航道挖泥70%以上，安裝效率較傳統(tǒng)工藝提升一倍以上。
“沉管浮運(yùn)安裝一體船系統(tǒng)性革新了世界沉管浮運(yùn)安裝工藝，也將世界沉管安裝的厘米級標(biāo)準(zhǔn)提升到中國的毫米級標(biāo)準(zhǔn)。”深中通道管理中心副主任鐘輝虹說。
“我們在‘一航津安1’集合了沉管姿態(tài)控制系統(tǒng)、測量與監(jiān)控系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)和信號。”中交一航局深中通道項(xiàng)目副總工程師寇曉強(qiáng)說。依靠北斗衛(wèi)星信號，“一航津安1”上的新型測控系統(tǒng)實(shí)時(shí)計(jì)算沉管三維動(dòng)態(tài)，通過顯示屏，指揮人員精準(zhǔn)掌握沉管在海底的具體位置；同時(shí)，利用動(dòng)態(tài)信號采集信息系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測沉管姿態(tài)。（經(jīng)濟(jì)日報(bào)）