南方日?qǐng)?bào)記者 李赫 袁佩如 通訊員 粵交集宣 岳路建 楊新輝
夏日炎炎，靠近深圳機(jī)場(chǎng)一側(cè)的伶仃洋海域航運(yùn)繁忙。2023年6月11日8時(shí)，世界最長(zhǎng)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，與東側(cè)E24管節(jié)精準(zhǔn)對(duì)接。距離2018年4月海底隧道沉管鋼殼試驗(yàn)段開工，整整5年后，這“海底長(zhǎng)城”正式合龍，這也意味著整個(gè)深中通道項(xiàng)目全線實(shí)現(xiàn)合龍對(duì)接，深圳和中山兩市在伶仃洋海底實(shí)現(xiàn)“牽手”。
深中通道是國(guó)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(zhǎng)24公里，集“橋、島、隧、水下互通”于一體。其中，海底隧道長(zhǎng)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。
6月8日開始，該項(xiàng)目最后一個(gè)管節(jié)（E23）及最終接頭開啟整體浮運(yùn)安裝，采用整體預(yù)制、水下管內(nèi)推出是世界首創(chuàng)。至11日完成最終接頭推出對(duì)接，共用時(shí)近70個(gè)小時(shí)，一舉實(shí)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。
制造
“鋼鐵長(zhǎng)城”是如何“煉”成的？
深中通道海底隧道長(zhǎng)約6.8公里，總用鋼量約32萬噸，是國(guó)家體育場(chǎng)“鳥巢”用鋼量的3倍。其中鋼殼混凝土沉管隧道長(zhǎng)約5公里，分為32個(gè)管節(jié)（26個(gè)標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)、6個(gè)非標(biāo)管節(jié)）和1個(gè)最終接頭，標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長(zhǎng)165米、寬46米、高10.6米，立起來就是一幢55層高的大樓。
據(jù)了解，該海底隧道平均每節(jié)沉管的用鋼量約1萬噸，焊縫長(zhǎng)度超過270公里，最厚的鋼板達(dá)到40毫米。按照施工計(jì)劃，必須要達(dá)到每月出廠一節(jié)鋼殼的速度，才能滿足項(xiàng)目建設(shè)需要。
為此，深中通道打造了國(guó)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(guó)際和黃埔文沖船廠進(jìn)行應(yīng)用。“我們?cè)趪?guó)內(nèi)首次實(shí)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。”深中通道管理中心總工辦主任劉健告訴記者。
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(gè)管節(jié)的預(yù)制，保利長(zhǎng)大黃埔文沖龍穴島沉管預(yù)制廠負(fù)責(zé)9個(gè)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(shí)混凝土的澆筑。
“經(jīng)過三年多的平行研究，進(jìn)行了上百組模型試驗(yàn)，我們研制出了高穩(wěn)健、高流動(dòng)性的自密實(shí)混凝土。同時(shí)，我們研發(fā)出了具備自動(dòng)尋孔、自動(dòng)行走、自動(dòng)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。”中交四航局深中通道項(xiàng)目部生產(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(shí)混凝土，檢測(cè)表明，混凝土填充密實(shí)性達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
沉放
“海底繡花”打造舒適基床
想要實(shí)現(xiàn)如此巨大的管節(jié)沉放，建設(shè)團(tuán)隊(duì)首先要在海底為隧道沉管打造一個(gè)舒適的基床，需要在海底20-40米深處進(jìn)行基槽開挖，其開挖精度、碎石整平精度均要求達(dá)到亞米級(jí)，堪稱“海底繡花”。深中通道項(xiàng)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(guó)際領(lǐng)先水平。
深中通道海底隧道位于珠江口，水文泥沙復(fù)雜、基槽回淤?gòu)?qiáng)度大。負(fù)責(zé)沉管隧道基槽開挖的中交廣航局深中通道項(xiàng)目部常務(wù)副經(jīng)理?xiàng)罹谤i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(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)游泳池。
在完成基槽清淤、深層水泥攪拌樁、塊石拋填后，深中通道建設(shè)團(tuán)隊(duì)會(huì)使用其專門研發(fā)的“一航津平2”——當(dāng)前世界上最先進(jìn)的沉管隧道基槽碎石整平船，在其上方均勻鋪設(shè)1米厚的碎石層。
“碎石整平船就是一臺(tái)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?！敝薪灰缓骄稚钪型ǖ理?xiàng)目部常務(wù)副總工程師寧進(jìn)進(jìn)說。
在浮運(yùn)安裝環(huán)節(jié)，為了實(shí)現(xiàn)“巨無霸”預(yù)制沉管管節(jié)超長(zhǎng)距離（50公里）的安全浮運(yùn)，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(yùn)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(yùn)輸安裝專用船舶，可滿足8萬噸級(jí)沉管50公里超長(zhǎng)距離安全浮運(yùn)安裝作業(yè)，其沉管浮運(yùn)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(yùn)安裝以來，深中通道海底沉管隧道全部管節(jié)的平面對(duì)接精度均控制在20毫米以內(nèi)，其中有15個(gè)管節(jié)達(dá)到了10毫米以內(nèi)的“毫米級(jí)”安裝精度。深中通道管理中心副主任鐘輝虹說：“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(jí)標(biāo)準(zhǔn)，提升到中國(guó)的毫米級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。可以說，在這方面，我們打造了深中樣本、創(chuàng)造了國(guó)際標(biāo)桿?！?/p>
對(duì)接
世界首創(chuàng)集成裝置實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)“牽手”
6月11日，深中通道最終接頭實(shí)現(xiàn)了與E24管節(jié)的精準(zhǔn)對(duì)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)管節(jié)（E23）一同制造，推出段放置在管節(jié)對(duì)接端的擴(kuò)大端內(nèi)，與最后一節(jié)管節(jié)一并浮運(yùn)沉放，待最后管節(jié)標(biāo)準(zhǔn)段與已安裝管節(jié)完成對(duì)接并確認(rèn)姿態(tài)合適后，推出段就像一個(gè)巨型的抽屜內(nèi)盒（長(zhǎng)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(duì)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(diǎn)。創(chuàng)新采用這種新接頭形式的出發(fā)點(diǎn)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(duì)接，同時(shí)在世界沉管隧道施工領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)新的突破，擴(kuò)大我國(guó)在該領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)?！?/p>
這個(gè)世界首創(chuàng)的集成裝置，由中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，其制造難度非同一般。其設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人徐國(guó)平介紹，“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(jì)制造，建造團(tuán)隊(duì)需攻堅(jiān)克難并持續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)與建造方案。最終，為保障最終接頭的制造精度，僅制造環(huán)節(jié)就用了9個(gè)月。
宋神友表示，為了實(shí)現(xiàn)最終接頭的精準(zhǔn)對(duì)接合龍，建設(shè)團(tuán)隊(duì)主要做了三方面的工作。一是在最終接頭實(shí)施之前，通過精益求精地沉放、對(duì)接調(diào)節(jié)控制及基于北斗測(cè)量控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了15個(gè)管節(jié)毫米級(jí)的平面安裝精度；二是研發(fā)了深水水下測(cè)控系統(tǒng)，通過“雙目攝影+拉線法”雙測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)5毫米以內(nèi)的測(cè)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)；三是研發(fā)了千斤頂同步位移控制系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)最終接頭推出過程平面精度在2.5毫米以內(nèi)，最終實(shí)現(xiàn)高精度推出對(duì)接。
深中通道沉管隧道建設(shè)歷程
2018年4月27日
深中通道海底隧道沉管鋼殼試驗(yàn)段開工。
2019年12月10日
首節(jié)沉管完成澆筑。
2020年6月17日
首節(jié)沉管E1管節(jié)完成沉放安裝，實(shí)現(xiàn)“深海初吻”。
2021年1月22日
西端E7管節(jié)對(duì)接，管節(jié)安裝突破1000米。
2021年8月30日
東端首個(gè)管節(jié)E32完成沉放對(duì)接，開始東西并進(jìn)。同時(shí)也是首次實(shí)現(xiàn)“一月兩管”。
2021年12月15日、29日
分別完成西端E15管節(jié)及東端E28管節(jié)對(duì)接，管節(jié)安裝突破3000米。
2022年3月11日、13日
分別完成東端E26管節(jié)及西端E17管節(jié)對(duì)接，在世界范圍內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)同一窗口期沉放兩個(gè)大型管節(jié)。
2022年6月7日
東端E25管節(jié)對(duì)接，管節(jié)安裝突破4000米。
2022年7月22日、24日
分別完成東端E24管節(jié)及西端E19管節(jié)對(duì)接，同一窗口期再度“雙管齊下”。
2023年6月11日
E23管節(jié)及最終接頭完成沉放對(duì)接，沉管隧道實(shí)現(xiàn)合龍。
