智造海底隧道
文章來源：中國交通建設(shè)集團(tuán)有限公司 發(fā)布時間：2020-12-04
日前，國家“十三五”重點項目粵港澳大灣區(qū)核心工程深中通道已順利完成首節(jié)非標(biāo)準(zhǔn)沉管、首節(jié)標(biāo)準(zhǔn)沉管及首節(jié)深水區(qū)沉管等5個管節(jié)浮運安裝任務(wù)。深中通道每節(jié)沉管需航行47公里，完成7次航道轉(zhuǎn)換。建設(shè)過程中，中交建設(shè)者發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，克服地質(zhì)條件復(fù)雜、回淤強(qiáng)度大、超大跨徑深埋、水下毫米級對接等多個世界難題，研發(fā)設(shè)計出一整套外海沉管隧道施工技術(shù)和核心裝備，助力超級工程建設(shè)，將我國外海沉管運輸安裝推向自動化、智能化時代。
“報告指揮中心，沉管拉合、水力壓接已完成，測量塔及潛水探摸數(shù)據(jù)均滿足設(shè)計要求，深中通道首節(jié)沉管與西人工島完成精準(zhǔn)對接?！苯?jīng)過34個小時不停歇作業(yè)，上午11點45分，中交集團(tuán)所屬中交一航局深中通道項目副總經(jīng)理寧進(jìn)進(jìn)響亮的匯報聲劃破蒼穹。喜悅的歡呼聲擊起伶仃洋上的浪花，船艙內(nèi)一雙雙渾濁疲憊的眼睛霎時恢復(fù)了神采。
深中通道是集“隧、島、橋、水下互通”四位一體的世界級跨海通道集群工程，全長約24公里。其中，海底沉管隧道全長5035米，由32節(jié)重約8萬噸的巨型沉管組成，是目前世界上建設(shè)規(guī)模最大的沉管隧道。工程建成后，從中山直達(dá)深圳，通行時間將由原來的2小時縮短為30分鐘，有效推進(jìn)兩岸產(chǎn)業(yè)互聯(lián)互通及粵港澳城市群深度融合發(fā)展。
“深中通道首節(jié)沉管的順利對接，體現(xiàn)了中交建設(shè)者高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的施工能力，也彰顯了中國橋、中國隧的建設(shè)走上了‘智’造之路?！鄙钪型ǖ拦芾碇行闹魅瓮鯁~表示。首節(jié)沉管隧道順利安裝，是對中交“大兵團(tuán)”作戰(zhàn)的一次成功檢閱，也為深中通道全面推進(jìn)施工建設(shè)打下了堅實基礎(chǔ)。
突破5毫米最嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)
深中通道海底沉管隧道是世界上首次大規(guī)模應(yīng)用隔艙式雙鋼板——混凝土組合結(jié)構(gòu)建設(shè)的隧道，中交四航局、中交一航局、中交廣航局分別負(fù)責(zé)其中22節(jié)沉管的預(yù)制、浮運安裝及全線基槽開挖、維護(hù)清淤施工任務(wù)。超級工程、超高標(biāo)準(zhǔn)，海底隧道100年使用壽命的設(shè)計使用年限，是項目團(tuán)隊面臨的一大挑戰(zhàn)。
“首節(jié)沉管長123.5米、寬46米、高10.6米、重約6萬噸，其排水量相當(dāng)于一艘滿載的大型航空母艦?！敝薪凰暮骄稚钪型ǖ理椖吭囼炇抑鞴軐O帥介紹，要想澆筑出使用壽命長達(dá)百年的沉管隧道，保證混凝土質(zhì)量是關(guān)鍵，必須精確地控制好混凝土流動性、含氣量、容重及收縮間的關(guān)系，才能確保澆筑質(zhì)量。
如何在龐然大物上做細(xì)活兒，答案就在深中通道智能攪拌站里。中交四航局技術(shù)團(tuán)隊研發(fā)出一套智能攪拌系統(tǒng)，可以監(jiān)控混凝土從料倉到罐車的每個環(huán)節(jié)。在混凝土抵達(dá)泵區(qū)后，技術(shù)團(tuán)隊還會從罐車?yán)锶樱M(jìn)行砼擴(kuò)展度、混凝土流動性等多項檢測，以人工檢測復(fù)核機(jī)器監(jiān)控參數(shù)，確保萬無一失。
“現(xiàn)在只要看到混凝土倒在面板上，就可以估算出混凝土是否合格?！必?fù)責(zé)混凝土質(zhì)量檢測的工程師丁世賢介紹道。
高品質(zhì)混凝土只是澆筑高品質(zhì)沉管的第一步，最大的挑戰(zhàn)是將混凝土均勻打入沉管的倉格里。深中通道每節(jié)沉管有上千個倉格，“混凝土澆筑要在封閉的鋼殼內(nèi)進(jìn)行，既看不見，還要確保每個倉格里鋼殼和混凝土的間隙控制在5毫米以內(nèi)，難度可想而知?！敝薪凰暮骄稚钪型ǖ理椖靠偣こ處燑S文慧說。
面對傳統(tǒng)澆筑設(shè)備適用性差，沉管預(yù)制工期緊、標(biāo)準(zhǔn)高等難題，中交四航局技術(shù)團(tuán)隊為深中通道量身研發(fā)出一臺智能澆筑機(jī)?！八哂性秸夏芰?，可靈活移動，還能控制澆筑速度和下料高度，精細(xì)化控制每個倉格的混凝土飽滿度，最終實現(xiàn)隱蔽工程可視化、傳統(tǒng)工程智能化、土木作業(yè)精細(xì)化目標(biāo)。”黃文慧自豪地說。這套設(shè)備填補(bǔ)了行業(yè)空白，形成了相應(yīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及核心關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)澆筑完成的沉管檢測結(jié)果顯示，沉管脫空數(shù)值始終保持在2至3毫米之間，優(yōu)于5毫米的標(biāo)準(zhǔn)限度。
毫米級澆筑創(chuàng)造了我國鋼殼沉管隧道預(yù)制的紀(jì)錄，也為深中通道隧道沉管100年使用壽命提供了先決條件。
敲開伶仃洋的“大門”
澆筑完畢的首節(jié)沉管，在桂山島預(yù)制場進(jìn)行舾裝作業(yè)后，與世界首制自航式沉管浮運安裝一體船“一航津安1”合體，蓄勢待發(fā)?！耙磺袦?zhǔn)備就緒，啟航！”6月16日凌晨2點，桂山島塢口燈光點點，“肩負(fù)使命”的一體船踏上了47公里的海上征程。
浮運是沉管安裝的一大挑戰(zhàn)。從桂山島到西人工島，要途徑1.5公里的預(yù)制場支航道、5.5公里的榕樹頭航道以及19.2公里的伶仃航道，經(jīng)過7次航道轉(zhuǎn)換后，才能抵達(dá)目的地。“航行充滿變數(shù)，一旦出現(xiàn)意外，后果是不可逆的。”面對每月只有兩次、每次只有三天的安裝窗口期，寧進(jìn)進(jìn)不敢掉以輕心。
外海作業(yè)，瞬息萬變。隨著河道變窄，茫茫碧波被黃沙翻涌取代，所有人不由地緊張起來。
“接最新通知，中灘航道出現(xiàn)樹樁等漂浮物，請盡快處理?！?/p>
“收到，已派清障船搜尋?！?/p>
浮運過程中，首節(jié)沉管相對較短，受連接位置影響，是唯一對接端在船頭的管節(jié)，雖然覆蓋有保護(hù)罩，但逆流水速快，一旦撞上漂浮物，所有努力都將白費?！坝袝r候漂浮物會沉到水中，再加上水渾看不見，這給搜尋工作帶來很多麻煩，我們只能謹(jǐn)慎再謹(jǐn)慎。”船長王學(xué)峰說。
除了自然因素，小漁船也時常來“湊熱鬧”。雖然已經(jīng)發(fā)布了封航信息，但是仍有不明情況的漁船誤入航道?！扒胺匠霈F(xiàn)多艘漁船，降低航速！”為避免相撞，王學(xué)峰立即下達(dá)指令。一體船體型龐大，在航行中慣性大，突然減速相當(dāng)于急剎車，低速下船舵的效力也會降低，不到萬不得已，輕易不走這一步。
就在等待漁船駛離航道的同時，橫流突然增大。此時，一體船與航線的傾斜角度持續(xù)擴(kuò)大，極易跨出航道擱淺。好在船機(jī)總指揮林祥標(biāo)憑借多年經(jīng)驗，指揮船機(jī)加大側(cè)推力度，才總算穩(wěn)住了船只。
一路有驚無險，終于進(jìn)入新建浮運航道和中灘之間的轉(zhuǎn)向區(qū)，預(yù)示航行進(jìn)入尾聲，但同樣也進(jìn)入了最危險的區(qū)域。此處的轉(zhuǎn)向角度為56度，且處于深水區(qū)，水流速度變化概率較大。一體船剛剛駛?cè)朕D(zhuǎn)向區(qū)，突如其來的驟增流速給船體轉(zhuǎn)向帶來極大阻礙，船體必須實時根據(jù)浪涌做出應(yīng)急反應(yīng)，才能保證沉管平穩(wěn)。復(fù)雜的水域、加速的水流、未知的風(fēng)險……DP動力定位系統(tǒng)無法快速響應(yīng)。緊要時刻，林祥標(biāo)果斷決定將定轉(zhuǎn)向方式由DP模式切換為手動操作，終于有驚無險，一體船成功突破轉(zhuǎn)向區(qū)的“考驗”。
傍晚，一體船順利到達(dá)西人工島附近，與西人工島靜靜對視。
安穩(wěn)入海進(jìn)“婚房”
6月16日下午6點，一體船進(jìn)入系泊階段，熄滅發(fā)動機(jī)，依靠絞車緩慢絞移。由于體量大，導(dǎo)流堤內(nèi)空間狹窄，絞移時長達(dá)6.5小時。22時30分，一體船抵達(dá)既定位置，首節(jié)沉管順利移動到西人工島對接端10米處。海下就是為首節(jié)沉管打造的“婚房”，“海底初吻”更近一步。
17日上午6時，E1管節(jié)正式沉放，此時距離一體船出塢已有30余個小時。黎明朦朧中，指揮人員發(fā)出清晰的指令，潛水人員再次就沉管與隧道連接的端口以及上下輪流觀察沉管的對接距離進(jìn)行確認(rèn)。他們已“身經(jīng)百戰(zhàn)”，即使面對不規(guī)則的E1管節(jié)，仍然胸有成竹：“我們對每一步流程熟練得就像換螺絲釘一樣?！币幻夹g(shù)人員笑著說。一個小時、兩個小時過去了……指揮室里，所有人都繃緊了神經(jīng)，輪崗休息的人員也回到甲板上，誰都不想錯過見證歷史的時刻。
17日上午11點45分，歷經(jīng)34個小時的出塢、浮運、系泊、安裝，深中通道沉管隧道首節(jié)沉管與西人工島暗埋段順利實現(xiàn)對接，完成了首次“海底初吻”。E1沉管安裝宣告島隧連接的“轉(zhuǎn)折點”正式建立起來，為后續(xù)沉管安裝奠定了基礎(chǔ)。
檢測結(jié)果顯示，E1管節(jié)各項對接數(shù)據(jù)均符合設(shè)計要求，深中通道沉管隧道啃下了一節(jié)“硬骨頭”。“事實證明我們的技術(shù)方案是成功的，我們的裝備群是可靠的。一系列的準(zhǔn)備工作都沒白做，效果很好?！睂庍M(jìn)進(jìn)感慨道。
【責(zé)任編輯：周家正】
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