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南方日报:深中通道沉管隧道“世界之最”如何炼成?

2020-06-18 14:29:35点击量:205

       “首节沉管浮运安装涉及的工程规模和技术难度前所未有,但过程比预想中要顺利得多,这主要得益于深中通道整个技术层面的进步。”广东省公路建设有限公司党委副书记、总经理陈伟乐介绍,深中通道双向八车道沉管隧道长约6.8公里,由32个钢壳混凝土管节如“搭积木”般连接而成,比港珠澳大桥双向六车道钢筋混凝土沉管隧道断面要宽9—18.5米,是世界上最长、最宽的钢壳混凝土沉管隧道。首节沉管的顺利对接,意味着深中通道在沉管隧道方面较港珠澳大桥时期又有了质的提升,填补了多项设计、施工方面的技术空白。

       沉管预制工效较港珠澳大桥提升1倍,靠什么?

       “首节沉管(E1)长165米、宽46米、高10.6米,重约6万吨,排水量如同一艘中型航空母舰。其采用的钢壳混凝土结构,在我国尚属首次。”中交四航局深中通道项目工程师周林介绍,深中通道每节沉管要用1.2万吨钢,相当于搭建1.6个埃菲尔铁塔所使用的钢材量,同时还要浇筑混凝土,技术难度前所未有。

       根据深中通道项目的建设计划,平均30天要制造完成一节这样的管节钢壳。同时,为保证隧道管节在水下对接的精度、密实度,深中通道隧道沉管钢壳的制造精度要求极高。要在一个比标准足球场还要大的平面上,做到钢壳的正负平面高差不超过10毫米,远超造船的精度要求。为此,深中通道管理中心和广船国际南沙龙穴制造基地合作,结合BIM信息技术平台,建设了钢壳智能制造“四线一系统”,大力推行智能钢壳制造,大规模应用机器人智能化焊接、智能化打砂、智能化喷涂。这也是国内首个在超大型构件制造上大规模应用的智能制造系统。

       2019年6月26日15时30分,经过8个小时的“海上航行”,重达8716吨的深中通道沉管隧道首个管节钢壳(E1管节)抵达位于珠海桂山镇牛头岛上的深中通道沉管智慧工厂,开启了它的“加工之旅”。钢壳浇筑是第一道工序。

       “E1管节由超过2500个密闭仓格组成,需要浇筑2万多立方米自密实混凝土。同时,一个123.8米的标准管节焊缝长度超过了227公里,而165米的标准管节焊缝长度更是超过280公里,最厚的钢板达到了4厘米,焊接的工作量超大、对工艺的要求极高。”深中通道管理中心副主任、总工程师宋神友表示,在封闭隔仓里实现混凝土填充密实性是世界性难题。

       为此,2015年深中通道管理中心组织产学研用联合攻关,联合中交四航局研发中心等单位,历时3年多,进行了上百次隔仓模型浇筑试验,突破了封闭式隔仓混凝土填充密实度等“卡脖子”难题,自主研发出一套智能浇筑系统,可帮助项目完成单个管节2500个仓格实现毫米级误差的混凝土浇筑工作,大大减少了人工以及人工施工的偏差,同时可实现一部手机在手,所有浇筑施工信息都能够查得到、看得到。

       如今,跟港珠澳大桥时期相比,深中通道预制一节沉管的时间由75天缩短至30天,工效提升了一倍有余。

       浇筑完成之后,E1管节从8000多吨重的钢壳“摇身一变”,成为重6万吨的庞然大物。2019年12月9日,经由中交四航局工程师们自主研发的智能台车系统,E1管节成功纵移至浅坞区。相较港珠澳大桥的首节沉管移运用时7天,深中通道E1管节仅耗时3个小时,速度提升了快56倍,再一次彰显中国制造的“大湾区速度”,为之后的施工赢得了充分的准备时间。

       40米深海下毫米级精准对接,怎么做到的?

       6月16日22时30分,历经7次航道变换、长达50公里的浮运以及6.5个小时的系泊作业之后,E1管节开始了正式沉放对接工作。如何在暗流汹涌的深海之中实现误差不超过5厘米的毫米级精准对接安装,成为建设者们面临的最为严峻的考验。

       “超级工程还需超级装备!”陈伟乐表示,首节沉管能够顺利实现水下的精准沉放与毫米级对接,离不开由深中通道管理中心联合中交一航局等单位自主研发的国之重器——深中通道核心装备、世界首制自航式沉管运输安装一体船“一航津安1”。

       “一航津安1”研发历经3年,由深中通道管理中心牵头组织,中交一航局提出、上海振华设计、黄埔文冲建造,拥有完全自主知识产权,目前已获得国家专利并申报了国际专利。该船采用双体船船型设计,船长190.4米,船宽75米,型深14.7米,甲板面积相当于两个足球场。可实现深水静水工况下拖带165米,2节航速自动巡航,7.2万吨标准沉管浮运航速可达5节,同时能够抵抗1.6节横流。

       “为占领技术巅峰,我们用了6年的时间做准备,包括耗时1年的使用演练。”中交一航局深中通道项目常务副总工程师宁进进介绍,“一航津安1”是我国自主研发的世界上第一艘集沉管浮运、定位、沉放和安装等功能于一体、具有DP定位和循迹功能的专用船舶,具有系统集成度高、自动化程度高、安全控制性能高、施工精度高等优势,可有效克服繁忙复杂航路、基槽长距离横拖、深水沉放、复杂风浪流等不利建设条件,不但大大增强了沉管浮运安装能力,保障了施工安全,而且极大提高了施工精度和施工效率。

       6月17日上午,在“一航津安1”的帮助下,E1管节缓慢下放并水平绞移,不断调整管节坡度,成功着床于最大水深达40米的隧道基底,相继完成沉放和对接作业。现场检测结果显示,E1管节各项对接数据均符合设计要求,至此,具有“超宽、变宽、深埋、回淤量大、挖沙坑区域地层稳定性差”五大技术难点的深中通道沉管隧道啃下了第一节“硬骨头”。

       目前,深中通道沉管隧道项目进展顺利,已完成3节管节生产,开始第4节管节预制,预计到今年年底完成7个管节预制。同时,深中通道海底隧道地基处理已经全部完成,海底隧道安装进入全力冲刺阶段。

       南方日报记者 李赫 吴帆 徐昊 通讯员 粤交集宣 岳路建 实习生 李诗静

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