日前，世界長寬的鋼殼混凝土沉管隧道——深中通道海底隧道終接頭順利推出，與東側E24管節精準對接，“海底長城”正式合龍，深圳和中山兩市在伶仃洋海底“正式牽手”。
深中通道是國家“十三五”重大工程，是世界首例、寬雙向八車道海底鋼殼沉管隧道。與港珠澳大橋沉管隧道相比，深中通道沉管隧道建設面臨鋼殼新型結構形式、尺寸超寬、浮運距離超長、航道封航時間長等許多新難題，設計建造再創多項世界，為世界跨海沉管隧道建設提供了新的“中國方案”。
航母級沉管實現毫米級精度
深中通道是粵港澳大灣區核心交通樞紐工程，全長24公里，集“橋、島、隧、水下互通”于一體，是當今世界建設難度高的跨海集群工程。其中，海底隧道長約6.8公里，包含沉管段約5公里，由32個管節及1個終接頭組成。沉管重量達8萬噸左右。
如此龐大沉重的部件，在海底連接后要做到高承壓、不滲漏，需要有極高的裝配水平和安裝精度，對施工的要求十分嚴苛。
經過反復研判分析，深中通道海底鋼殼沉管隧道的終接頭，采用整體預制水下管內推出式，為世界首創全新結構裝置。終接頭重約1600噸，套置于E23管節擴大段內。6月10日，E23管節浮運安裝完成后，從一側推出與E24管節進行對接。
“此前完成海底沉管隧道合龍，終接頭多以吊裝方式施工，而這種創新的推出式接頭具有安全性好、施工快速、不需要大型裝備、經濟性好等優點。”中交一航局深中通道項目部常務副總工程師寧進進說。
10日14時，終接頭頂推作業準備就緒，在世界首創“千斤頂推出+水壓推出”雙系統作用下，以每分鐘5毫米至10毫米的速度緩慢推出。11日8時終接頭實現E24管節精準對接，“海底長城”正式合龍。
“為保障高精度的終合龍段對接，深中通道利用北斗定位系統和沉放安裝控制系統，實現了此前多個管節的毫米級安裝精度，創造了先決條件。”寧進進介紹說，中交一航局與廣東交通集團、設計單位、海事等多家單位通力協作，攻克龍口流場復雜、作業空間受限、管節浮運安裝難度大、推出段姿態控制難度大等難題，在世界范圍內首創沉管整體預制水下推出式終接頭新工藝。
創造快速成島世界紀錄
深中通道建設不僅海底有難度，海上部分也具有相當大的難度。作為海上大跨徑橋梁與特長雙向八車道海底沉管隧道的重要過渡，西人工島是整個深中通道的先行工程。海面以上島體面積相當于19個標準足球場。
“西人工島的地質水文條件比港珠澳大橋更復雜，給振沉、清淤、填砂等關鍵施工環節帶來巨大技術挑戰。”中交一航局深中通道項目部副總經理劉昊檳說。
在充分借鑒港珠澳大橋建設經驗的基礎上，項目團隊提出了全新的大型深插式鋼圓筒快速成島工藝，采用的直徑28米鋼圓筒創目前世界施工領域之。
由于施工區域水下普遍分布硬質夾層，鋼圓筒振沉精度極難掌控。為此，中交一航局科研團隊研發了鋼圓筒基礎DSM預處理核心技術，降低硬質土地層強度，使鋼圓筒工藝適用于軟硬不均的地質條件。專家指出，DSM技術為在外海軟弱地基上修筑人工島等建筑提供了嶄新、快捷、可靠的施工方法，達到了水平。
為了在半年時間里將57個重量超過20架空載波音737客機的“巨無霸”成功打入海底，中交一航局團隊自主研發制造出擁有智能化控制系統的世界大十二錘聯動液壓振動錘組，讓鋼圓筒的沉放像插入平整的“豆腐”中一樣，實現了鋼圓筒振沉正位率100%，創造“一日打設四筒”的紀錄。終，團隊僅用了4個半月就在茫茫外海建成一座巨大的人工島，創造了快速成島的世界紀錄。
深中通道管理中心副總工程師陳越介紹說：“目前，東人工島堰筑段隧道已全部完成，正在開展后的圍堰拔除工作;島上主線隧道主體結構已經全部完成，計劃于本月中旬全面封頂，屆時東人工島全部主體施工完成，為明年的通車奠定基礎。”
施工進入智能化時代
深中通道鋼殼沉管隧道是國內首次采用鋼殼混凝土結構的沉管隧道，也是目前世界上寬、體量大的鋼殼沉管隧道，對施工裝備提出了更高的要求。僅靠方案和工藝創新無法滿足施工需求，必須制造出一艘功能更強大的沉管施工專用船舶。
“為了攻克這一難題，中交一航局迅速組建了包括設計、研究、裝備、施工等專家和工程師的專題研發團隊。歷經3年研發設計出世界上安裝能力強、沉放精度高、施工作業、性能先進的海底隧道沉管施工專用船舶——‘一航津安1’。”一體船研發團隊負責人李一勇介紹說。“一航津安1”主船體采用雙體船船型設計，集沉管浮運、定位、沉放和安裝等功能于一體。
“合龍施工時，‘一航津安1’就像一只巨大的長方形鋼鐵夾子，把后一節沉管和終接頭牢牢抱在船底。”中交一航局副總工程師李增軍說，“一航津安1”大的亮點是配備了無人駕駛系統。它具有自航能力，可減少隨行輔助船舶，保證航道通暢，能夠大大縮短沉管浮運和航道封航時間，降低對經濟的影響;還解決了沉管長距離運輸的安全風險和航道疏浚等難題，減少沉管拖航航道疏浚挖泥量超千萬立方米。
據李增軍介紹，相比傳統管節浮運安裝方式，“一航津安1”可滿足8萬噸級沉管50公里超長距離安全浮運安裝作業，減少伶仃航道占用時間80%以上，減少臨時航道挖泥70%以上，安裝效率較傳統工藝提升一倍以上。
“沉管浮運安裝一體船系統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準提升到中國的毫米級標準。”深中通道管理中心副主任鐘輝虹說。
“我們在‘一航津安1’集合了沉管姿態控制系統、測量與監控系統等的數據和信號。”中交一航局深中通道項目副總工程師寇曉強說。依靠北斗衛星信號，“一航津安1”上的新型測控系統實時計算沉管三維動態，通過顯示屏，指揮人員精準掌握沉管在海底的具體位置;同時，利用動態信號采集信息系統，實時監測沉管姿態。
經濟日報記者 齊 慧
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