“海底長城”合龍!解鎖超級工程背后的超級智慧
2023年6月11日8時,廣東交通集團(tuán)發(fā)布消息,世界最長最寬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,貫通測量結(jié)果表明,實現(xiàn)了與東側(cè)E24管節(jié)精準(zhǔn)對接。距離2018年4月海底隧道沉管鋼殼試驗段開工,整整5年后,這座“海底長城”終于合龍,深圳和中山兩市在伶仃洋海底實現(xiàn)“牽手”。
深中通道是國家高速公路網(wǎng)G2518跨珠江口的重要組成部分,也是粵港澳大灣區(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。其中,海底隧道長約6.8公里,包含沉管段約5公里,由32個管節(jié)及1個最終接頭組成。此前,深中通道海底隧道已由東西兩側(cè)往中間依次沉放對接了31個管節(jié)。6月8日開始最后一個管節(jié)(E23)及最終接頭的整體浮運安裝,至今日完成最終接頭推出對接,共用時近70個小時,一舉實現(xiàn)關(guān)鍵控制性工程突破,為深中通道沖刺2024年通車目標(biāo)邁出重要一步。
“深中通道海底隧道順利合龍,為打造環(huán)珠江口100公里‘黃金內(nèi)灣’提速。當(dāng)前,廣東交通集團(tuán)正協(xié)同各方,全力以赴推進(jìn)深中通道建設(shè),為進(jìn)一步提高粵港澳大灣區(qū)的‘硬聯(lián)通’和‘軟聯(lián)通’水平,為新征程上廣東推進(jìn)中國式現(xiàn)代化建設(shè)貢獻(xiàn)交通力量?!睆V東交通集團(tuán)黨委書記、董事長鄧小華表示。
海底繡花:高質(zhì)量打造舒適基床
據(jù)了解,海底沉管隧道工程共分為三大關(guān)鍵技術(shù):基礎(chǔ)處理、管節(jié)浮運安裝及接頭處理。其中,基礎(chǔ)處理包括基槽開挖、軟基處理及基床整平。基礎(chǔ)處理的要求極高,海底20~40米深處基槽開挖精度、碎石整平精度均要求達(dá)到亞米級,堪稱“海底繡花”。深中通道項目創(chuàng)新海相深厚淤泥層“大直徑深層水泥攪拌樁+塊石振密”復(fù)合地基處理新技術(shù),軟土地基沉降控制在48毫米以內(nèi),達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
隧道基槽開挖是沉管管節(jié)安裝的第一道工序。負(fù)責(zé)沉管隧道基槽開挖的中交廣航局深中通道項目部常務(wù)副經(jīng)理楊景鵬告訴記者,自2019年起至今,共完成了3500萬立方米的疏浚作業(yè),完成了約26.5萬立方米的海底礁石破除。挖出來的泥沙,可以裝滿14000個國際標(biāo)準(zhǔn)游泳池。深中通道海底隧道位于珠江口,水文泥沙復(fù)雜、基槽回淤強度大,本次E23管節(jié)及最終接頭隧址清淤要求更高,龍口區(qū)清淤操作空間被壓縮至長167米、寬46米的范圍內(nèi)。楊景鵬說:“該區(qū)域內(nèi)不到半年就回淤高達(dá)1.88萬立方米,在基床上形成類似‘糨糊’的板結(jié)沉積物。我們應(yīng)用‘深海吸塵器’——專用清淤船,開展精準(zhǔn)定點清淤6000余次,用14天完成清淤任務(wù)?!?/p>
深中通道專門研發(fā)的“一航津平2”是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的沉管隧道基槽碎石整平船,在完成基槽清淤、深層水泥攪拌樁、塊石拋填后,基槽碎石整平船在其上方均勻鋪設(shè)1米厚的碎石層。中交一航局深中通道項目部常務(wù)副總工程師寧進(jìn)進(jìn)說:“碎石整平船就是一臺水下‘3D打印機(jī)’,鋪設(shè)碎石的方式與‘3D打印’相同,鋪設(shè)完成后,碎石層的平整度可以控制在正負(fù)4厘米內(nèi),為沉管管節(jié)及最終接頭鋪上一層舒適的床墊?!?/p>
△當(dāng)前世界上最先進(jìn)的沉管隧道基槽碎石整平船“一航津平2”
鋼鐵長城:智能制造鑄就鋼鐵身軀
深中通道海底隧道長約6.8公里,總用鋼量約32萬噸,是國家體育場“鳥巢”用鋼量的3倍。其中鋼殼混凝土沉管隧道長約5公里,分為32個管節(jié)(26個標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)、6個非標(biāo)管節(jié))和1個最終接頭,標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長165米、寬46米、高10.6米,立起來就是一幢55層的大樓。據(jù)了解,平均每節(jié)沉管的用鋼量約1萬噸,焊縫長度超過270公里,最厚的鋼板達(dá)到40毫米。按照施工計劃,必須要達(dá)到每月出廠一節(jié)鋼殼的速度,才能滿足項目建設(shè)需要。為此,深中通道打造了國內(nèi)首條大型鋼結(jié)構(gòu)“智能制造四線一系統(tǒng)”,并分別在廣船國際和黃埔文沖船廠進(jìn)行應(yīng)用?!拔覀冊趪鴥?nèi)首次實現(xiàn)了大型鋼結(jié)構(gòu)塊體智能焊接及智能噴涂,極大提高了焊接的質(zhì)量和速度?!鄙钪型ǖ拦芾碇行目偣まk主任劉健告訴記者。
鋼殼制造完成后,由中交四航局桂山島沉管預(yù)制廠負(fù)責(zé)23個管節(jié)的預(yù)制,保利長大黃埔文沖龍穴島沉管預(yù)制廠負(fù)責(zé)9個管節(jié)的預(yù)制,兩處均采用智能澆筑系統(tǒng)進(jìn)行自密實混凝土的澆筑?!敖?jīng)過三年多的平行研究,進(jìn)行了上百組模型試驗,我們研制出了高穩(wěn)健、高流動性的自密實混凝土。同時,我們研發(fā)出了具備自動尋孔、自動行走、自動控制澆筑速度的智能澆筑裝備及系統(tǒng),極大提升了澆筑質(zhì)量和速度?!敝薪凰暮骄稚钪型ǖ理椖坎可a(chǎn)副經(jīng)理羅兵說。據(jù)了解,深中通道鋼殼沉管管節(jié)共澆筑了近90萬立方米的自密實混凝土,檢測表明,混凝土填充密實性達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
隧貫伶仃:最終接頭精準(zhǔn)推出對接
6月11日,深中通道最終接頭實現(xiàn)了與E24管節(jié)的精準(zhǔn)對接。據(jù)悉,深中通道沉管隧道采用的整體預(yù)制水下管內(nèi)推出式最終接頭,是世界首創(chuàng)的全新結(jié)構(gòu)裝置,將最終接頭與最后一節(jié)沉管(E23)一同制造,推出段放置在管節(jié)對接端的擴(kuò)大端內(nèi),與最后一節(jié)沉管一并浮運沉放,待最后管節(jié)標(biāo)準(zhǔn)段與已安裝管節(jié)完成對接并確認(rèn)姿態(tài)合適后,推出段就像一個巨型的抽屜內(nèi)盒(長5.1*寬46*高9.75米,重1600噸),利用千斤頂將推出段(抽屜)從一側(cè)推出,與E24管節(jié)的端鋼殼完成對接。深中通道管理中心總工程師宋神友介紹:“這種接頭具有安全性好、施工快速、不需要大型裝備、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點。創(chuàng)新采用這種新接頭形式的出發(fā)點和目的,是我們希望在外海沉管隧道建造中,形成更加安全、更加高效、更加精準(zhǔn)的對接,同時在世界沉管隧道施工領(lǐng)域中實現(xiàn)新的突破,擴(kuò)大我國在該領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢?!?/p>
這個世界首創(chuàng)的集成裝置,由中交公路規(guī)劃設(shè)計院負(fù)責(zé)設(shè)計,其制造難度非同一般。設(shè)計負(fù)責(zé)人徐國平說:“在最終接頭的狹小空間內(nèi),一共集成了11套專用設(shè)備和系統(tǒng),基本都是定制的,比如行程達(dá)到近3米的液壓千斤頂?!庇捎谑鞘状卧O(shè)計制造,建造團(tuán)隊需攻堅克難并持續(xù)優(yōu)化設(shè)計與建造方案。廣船國際深中通道項目GK01標(biāo)項目部常務(wù)副經(jīng)理鄧凱說:“最終接頭用鋼量僅2000噸,為保障其制造精度,我們制造它就用了9個月?!?/p>
△最后一個管節(jié)和最終接頭正進(jìn)行沉放對接
深中通道管理中心總工程師宋神友告訴記者:“為了實現(xiàn)最終接頭的精準(zhǔn)對接合龍,我們主要做了三方面的工作,一是在最終接頭實施之前,通過精益求精地沉放、對接調(diào)節(jié)控制及基于北斗測量控制系統(tǒng),實現(xiàn)了15個管節(jié)毫米級的平面安裝精度;二是研發(fā)了深水水下測控系統(tǒng),通過‘雙目攝影+拉線法’雙測量系統(tǒng),實現(xiàn)5毫米以內(nèi)的測控精度,準(zhǔn)確掌握推出段與E24端鋼殼的相關(guān)空間姿態(tài);三是新型最終接頭推出系統(tǒng)方面,我們研發(fā)了千斤頂同步位移控制系統(tǒng),能實現(xiàn)推出過程平面精度在2.5毫米以內(nèi)。通過以上三方面的工作實現(xiàn)了合龍段高精度推出對接?!?/p>
深中通道位處繁忙通航海域,每天通航船舶達(dá)4000艘次。為了保障深中通道建設(shè)期施工及通航安全,廣東海事部門牽頭成立深中通道建設(shè)水上交通安全工作領(lǐng)導(dǎo)小組,深化政企聯(lián)動,三年來共出動300多艘次船舶及3000多人次的護(hù)航人員,保障沉管隧道32個管節(jié)及最終接頭浮運安裝安全有序。項目開工至今2000余天,未發(fā)生通航安全責(zé)任事故。
品質(zhì)深中:系統(tǒng)革新世界沉管隧道工藝
為了實現(xiàn)超長距離(50公里)的安全浮運,并進(jìn)一步提升沉管安裝的精度,歷經(jīng)三年的平行研究,深中通道研發(fā)了世界首艘且唯一一艘沉管浮運安裝一體船“一航津安1”,它是當(dāng)前世界上安裝能力最大、沉放精度最高、施工作業(yè)最高效、性能最先進(jìn)的沉管運輸安裝專用船舶,可滿足8萬噸級沉管50公里超長距離安全浮運安裝作業(yè),減少伶仃航道占用時間80%以上,減少臨時航道挖泥70%以上,沉管浮運安裝效率較傳統(tǒng)工藝提升一倍以上。自2020年6月17日完成首節(jié)沉管浮運安裝以來,一體船共完成了23個管節(jié)及最終接頭的高精度浮運安裝。深中通道海底沉管隧道全部管節(jié)的平面對接精度均控制在20毫米以內(nèi),其中有15個管節(jié)達(dá)到了10毫米以內(nèi)的“毫米級”安裝精度。深中通道管理中心副主任鐘輝虹說:“沉管浮運安裝一體船系統(tǒng)性革新了世界沉管浮運安裝工藝,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)??梢哉f,在這方面,我們打造了深中樣本、創(chuàng)造了國際標(biāo)桿。”
據(jù)了解,深中通道海底隧道西側(cè)23個管節(jié)及最終接頭,由中交一航局深中通道項目部負(fù)責(zé)安裝,東側(cè)9個管節(jié)由交通運輸部廣州打撈局負(fù)責(zé)安裝。廣州打撈局采用沉放駁+拖輪的方式進(jìn)行浮運沉放,通過總結(jié)提升以往20余年的工作經(jīng)驗,也使沉管的浮運安裝達(dá)到較高水平。深中通道管理中心島隧工程部部長張長亮說:“我們堅持共建共享的建設(shè)理念,充分發(fā)揮優(yōu)勢資源及技術(shù),從東西兩側(cè)同步向海中安裝管節(jié),相互借鑒及提升,創(chuàng)造了沉管安裝毫米級精度?!?/p>
灣區(qū)脊梁:助力粵港澳大灣區(qū)加速建設(shè)
深中通道處于珠江出??谙掠巍⒒浉郯拇鬄硡^(qū)的幾何中心,是珠江東岸“深莞惠”與西岸“珠中江”兩大城市組團(tuán)間唯一的公路直連通道,是當(dāng)前世界上建設(shè)難度最高的跨海集群工程之一,要建造世界首例雙向八車道鋼殼-混凝土沉管隧道、世界最大跨徑全離岸海中懸索橋,受航運、防洪、水利、機(jī)場航空限高、海洋環(huán)境、通航安全等多重因素制約,要克服特別復(fù)雜的建設(shè)環(huán)境和世界性的技術(shù)難題。作為交通運輸部首批平安百年品質(zhì)工程創(chuàng)建示范項目,深中通道攻堅克難,研發(fā)了沉管浮運安裝一體船等多項世界首創(chuàng)裝備與系統(tǒng),開發(fā)了鋼殼-混凝土沉管隧道設(shè)計理論及合理構(gòu)造等多項國際領(lǐng)先技術(shù),實現(xiàn)了深水條件下沉管隧道15個管節(jié)毫米級安裝、鋼殼自密實混凝土脫空檢測合格率100%、伶仃洋大橋線形控制精度較規(guī)范要求提高了3倍等突出成效,將形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的跨海集群工程設(shè)計施工成套技術(shù),引領(lǐng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,進(jìn)一步鞏固我國在跨海集群工程領(lǐng)域的領(lǐng)先水平。
△深中通道全線航拍
目前,海底隧道實現(xiàn)合龍,將開展最終接頭后焊段施工等,力爭11月實現(xiàn)隧道貫通;橋梁工程已經(jīng)合龍,人工島工程按計劃推進(jìn),路面、機(jī)電、房建交安和管內(nèi)工程已經(jīng)全面展開,正向2024年項目建成通車奮力沖刺。
編輯:余丹丹
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