深中通道是連接廣東深圳和中山的跨海大橋。昨天(12日)上午,深中通道海底隧道工程的首節(jié)沉管成功下水,開始了出海安裝前的最后一道工序作業(yè),海底隧道安裝進(jìn)入倒計(jì)時(shí)。
眼前的沉管長(zhǎng)123.5米,寬46米,高10.6米,重達(dá)6萬(wàn)噸。未來(lái)它將與其他31節(jié)沉管一起組成深中通道的海底隧道部分。這也將是世界上最寬的海底隧道。
中交四航局深中通道項(xiàng)目總工程師 黃文慧:沉管灌水之后在淺塢區(qū)橫移到深塢區(qū)。深塢跟大海是想通的。未來(lái)沉管由深塢區(qū)直接運(yùn)往海底隧道的安裝現(xiàn)場(chǎng)。
“沉管下水”也意味著它將第一次經(jīng)歷在水中的密封性考驗(yàn)。此前,它都是在陸地上進(jìn)行施工建設(shè)。而密封性驗(yàn)證不僅對(duì)沉管安裝至關(guān)重要,更是未來(lái)海底隧道安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素。
深中通道管理中心項(xiàng)目工程師 楊福林:未來(lái)在海底安裝的時(shí)候管節(jié)的水壓要比現(xiàn)在大很多,所以我們現(xiàn)在要進(jìn)行灌水,進(jìn)行水密性檢測(cè)。尤其是對(duì)兩個(gè)端封門,包括鋼殼沉管的整個(gè)本體進(jìn)行水密檢測(cè)?,F(xiàn)在已經(jīng)基本上沒(méi)有任何問(wèn)題。
研制人員介紹,首節(jié)沉管下水后將展開二次舾裝工作,計(jì)劃于5月底打通沉管出運(yùn)的通道,預(yù)計(jì)年內(nèi)完成首節(jié)沉管安裝。同時(shí),第二節(jié)沉管也已預(yù)制完成,進(jìn)行下水前的準(zhǔn)備工作,深中通道海底隧道建設(shè)全面提速。
從天到小時(shí) 突破沉管快速運(yùn)移技術(shù)
在下水之前,沉管首先要從預(yù)制廠內(nèi)運(yùn)移出來(lái)。由于體型巨大,盡管只需要移動(dòng)223米,但是卻給研制人員出了個(gè)大難題。
事實(shí)上,除了此次下水的首節(jié)沉管較為特殊,重6萬(wàn)噸外,其余31節(jié)沉管的長(zhǎng)度都達(dá)到165米,重量達(dá)到了8萬(wàn)噸。要將這8萬(wàn)噸的龐然大物移動(dòng)223米,本身就已經(jīng)很困難了。然而研制人員還面臨著時(shí)間上的雙重考驗(yàn)。
為滿足工期要求,深中通道牛頭島沉管預(yù)制工作計(jì)劃于2022年底完成。項(xiàng)目要保證每月生產(chǎn)一節(jié)沉管,這就必須在一天之內(nèi)完成這223米的移動(dòng)。
中交四航局深中通道項(xiàng)目總工程師 黃文慧:港珠澳大橋也面臨管節(jié)移動(dòng)的難題,當(dāng)時(shí)我們經(jīng)過(guò)了巨大革新研發(fā)了一套頂推系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了從30天到7天的提速,這個(gè)已經(jīng)到達(dá)極限。但是現(xiàn)在這個(gè)移動(dòng)系統(tǒng)滿足不了深中通道項(xiàng)目的要求。
因此,研發(fā)一套全新的鋼殼沉管移動(dòng)系統(tǒng),成了項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的唯一出路。他們?cè)诔凉芟略O(shè)計(jì)了200臺(tái)智能臺(tái)車,用“車輪”的滾動(dòng)代替原本滑動(dòng)的摩擦,就可以大大提高移動(dòng)速度。這個(gè)看似簡(jiǎn)單的原理,實(shí)現(xiàn)起來(lái)卻不容易。
中交四航局深中通道項(xiàng)目總工程師 黃文慧:一個(gè)是受力,200臺(tái)臺(tái)車,平均每臺(tái)臺(tái)車要承載400噸以上的力。一旦受力不均勻,沉管可能發(fā)生扭曲或者變形。第二個(gè)是同步性,要保證200臺(tái)車移動(dòng)過(guò)程完全同步。
經(jīng)過(guò)不斷設(shè)計(jì)改造,這套全新的系統(tǒng)終于在首節(jié)沉管運(yùn)移時(shí)正式投入使用。最終歷經(jīng)4.5個(gè)小時(shí),沉管成功移至目的地。未來(lái),這個(gè)時(shí)間有望縮短到3個(gè)小時(shí),將大大提高項(xiàng)目推進(jìn)效率。
鋼殼沉管打造世界最寬海底隧道
深中通道與港珠澳大橋一樣,是集“橋、島、隧”于一體的世界級(jí)跨海工程。主體工程全長(zhǎng)約24千米,沉管隧道段全長(zhǎng)6845米,設(shè)計(jì)時(shí)速100km,預(yù)計(jì)2024年建成通車。
此前,港珠澳大橋的海底隧道沉管寬度在38米左右,為雙向6車道。而深中通道的海底隧道則擴(kuò)寬到了雙向8車道。這讓原本的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在受力結(jié)構(gòu)上無(wú)法滿足。
深中通道管理中心項(xiàng)目工程師 楊福林:加寬之后,相比港珠澳(大橋)的這種鋼筋混凝土,它的受力包括裂縫控制這塊可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。所以我們采用了當(dāng)前的結(jié)構(gòu)形式。
經(jīng)過(guò)反復(fù)設(shè)計(jì)和摸索,研制人員最終選擇了鋼殼混凝土組合的方式,用兩邊的鋼板“夾著”中間的混凝土,形成一個(gè)特殊的“三明治”結(jié)構(gòu)。這是我國(guó)首次大規(guī)模采用這種結(jié)構(gòu),在國(guó)際上也是第一次大規(guī)模應(yīng)用。在設(shè)計(jì)上缺乏成熟的經(jīng)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)讓他們遇到了各種難題。這其中,就包括混凝土配合比的研發(fā)。
中交四航局深中通道項(xiàng)目總工程師 黃文慧:這個(gè)混凝土是由我們自己配制的。我們從2015年就開始研究,經(jīng)歷了大概400多次試驗(yàn)。它是不需要振搗的,它的特點(diǎn)是高流動(dòng)性自密實(shí)。它的整體水密性的效果要比鋼筋混凝土的效果更好。
除了混凝土成分的選擇極其嚴(yán)苛外,特殊的結(jié)構(gòu)還對(duì)混凝土和鋼殼之間的縫隙有著毫米級(jí)的要求。為此,研制人員研發(fā)了全新的智能澆筑裝備,實(shí)現(xiàn)鋼殼混凝土自動(dòng)生產(chǎn)澆筑。如今,連續(xù)兩節(jié)沉管澆筑完成,成功驗(yàn)證了我國(guó)鋼殼沉管預(yù)制的技術(shù)水平。