智造海底隧道
文章來(lái)源：中國(guó)交通建設(shè)集團(tuán)有限公司 發(fā)布時(shí)間：2020-12-04
日前，國(guó)家“十三五”重點(diǎn)項(xiàng)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(gè)管節(jié)浮運(yùn)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(guò)程中，中交建設(shè)者發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，克服地質(zhì)條件復(fù)雜、回淤?gòu)?qiáng)度大、超大跨徑深埋、水下毫米級(jí)對(duì)接等多個(gè)世界難題，研發(fā)設(shè)計(jì)出一整套外海沉管隧道施工技術(shù)和核心裝備，助力超級(jí)工程建設(shè)，將我國(guó)外海沉管運(yùn)輸安裝推向自動(dòng)化、智能化時(shí)代。
“報(bào)告指揮中心，沉管拉合、水力壓接已完成，測(cè)量塔及潛水探摸數(shù)據(jù)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，深中通道首節(jié)沉管與西人工島完成精準(zhǔn)對(duì)接。”經(jīng)過(guò)34個(gè)小時(shí)不停歇作業(yè)，上午11點(diǎn)45分，中交集團(tuán)所屬中交一航局深中通道項(xiàng)目副總經(jīng)理寧進(jìn)進(jìn)響亮的匯報(bào)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(shí)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(jí)跨海通道集群工程，全長(zhǎng)約24公里。其中，海底沉管隧道全長(zhǎng)5035米，由32節(jié)重約8萬(wàn)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(shí)間將由原來(lái)的2小時(shí)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(duì)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(guó)橋、中國(guó)隧的建設(shè)走上了‘智’造之路。”深中通道管理中心主任王啟銅表示。首節(jié)沉管隧道順利安裝，是對(duì)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(jiān)實(shí)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(yùn)安裝及全線(xiàn)基槽開(kāi)挖、維護(hù)清淤施工任務(wù)。超級(jí)工程、超高標(biāo)準(zhǔn)，海底隧道100年使用壽命的設(shè)計(jì)使用年限，是項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)面臨的一大挑戰(zhàn)。
“首節(jié)沉管長(zhǎng)123.5米、寬46米、高10.6米、重約6萬(wàn)噸，其排水量相當(dāng)于一艘滿(mǎn)載的大型航空母艦。”中交四航局深中通道項(xiàng)目試驗(yàn)室主管孫帥介紹，要想澆筑出使用壽命長(zhǎng)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(dòng)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(duì)研發(fā)出一套智能攪拌系統(tǒng)，可以監(jiān)控混凝土從料倉(cāng)到罐車(chē)的每個(gè)環(huán)節(jié)。在混凝土抵達(dá)泵區(qū)后，技術(shù)團(tuán)隊(duì)還會(huì)從罐車(chē)?yán)锶樱M(jìn)行砼擴(kuò)展度、混凝土流動(dòng)性等多項(xiàng)檢測(cè)，以人工檢測(cè)復(fù)核機(jī)器監(jiān)控參數(shù)，確保萬(wàn)無(wú)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。”負(fù)責(zé)混凝土質(zhì)量檢測(cè)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(cāng)格里。深中通道每節(jié)沉管有上千個(gè)倉(cāng)格，“混凝土澆筑要在封閉的鋼殼內(nèi)進(jìn)行，既看不見(jiàn)，還要確保每個(gè)倉(cāng)格里鋼殼和混凝土的間隙控制在5毫米以?xún)?nèi)，難度可想而知。”中交四航局深中通道項(xiàng)目總工程師黃文慧說(shuō)。
面對(duì)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(duì)為深中通道量身研發(fā)出一臺(tái)智能澆筑機(jī)。“它具有越障能力，可靈活移動(dòng)，還能控制澆筑速度和下料高度，精細(xì)化控制每個(gè)倉(cāng)格的混凝土飽滿(mǎn)度，最終實(shí)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(shuō)。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(cè)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(jí)澆筑創(chuàng)造了我國(guó)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(kāi)伶仃洋的“大門(mén)”
澆筑完畢的首節(jié)沉管，在桂山島預(yù)制場(chǎng)進(jìn)行舾裝作業(yè)后，與世界首制自航式沉管浮運(yùn)安裝一體船“一航津安1”合體，蓄勢(shì)待發(fā)。“一切準(zhǔn)備就緒，啟航！”6月16日凌晨2點(diǎn)，桂山島塢口燈光點(diǎn)點(diǎn)，“肩負(fù)使命”的一體船踏上了47公里的海上征程。
浮運(yùn)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(chǎng)支航道、5.5公里的榕樹(shù)頭航道以及19.2公里的伶仃航道，經(jīng)過(guò)7次航道轉(zhuǎn)換后，才能抵達(dá)目的地。“航行充滿(mǎn)變數(shù)，一旦出現(xiàn)意外，后果是不可逆的。”面對(duì)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(wàn)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(lái)。
“接最新通知，中灘航道出現(xiàn)樹(shù)樁等漂浮物，請(qǐng)盡快處理。”
“收到，已派清障船搜尋。”
浮運(yùn)過(guò)程中，首節(jié)沉管相對(duì)較短，受連接位置影響，是唯一對(duì)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(fèi)。“有時(shí)候漂浮物會(huì)沉到水中，再加上水渾看不見(jiàn)，這給搜尋工作帶來(lái)很多麻煩，我們只能謹(jǐn)慎再謹(jǐn)慎。”船長(zhǎng)王學(xué)峰說(shuō)。
除了自然因素，小漁船也時(shí)常來(lái)“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。“前方出現(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(chē)，低速下船舵的效力也會(huì)降低，不到萬(wàn)不得已，輕易不走這一步。
就在等待漁船駛離航道的同時(shí)，橫流突然增大。此時(shí)，一體船與航線(xiàn)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(yàn)，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(wú)險(xiǎn)，終于進(jìn)入新建浮運(yùn)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(xiǎn)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(lái)的驟增流速給船體轉(zhuǎn)向帶來(lái)極大阻礙，船體必須實(shí)時(shí)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(xiǎn)……DP動(dòng)力定位系統(tǒng)無(wú)法快速響應(yīng)。緊要時(shí)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(dòng)操作，終于有驚無(wú)險(xiǎn)，一體船成功突破轉(zhuǎn)向區(qū)的“考驗(yàn)”。
傍晚，一體船順利到達(dá)西人工島附近，與西人工島靜靜對(duì)視。
安穩(wěn)入海進(jìn)“婚房”
6月16日下午6點(diǎn)，一體船進(jìn)入系泊階段，熄滅發(fā)動(dòng)機(jī)，依靠絞車(chē)緩慢絞移。由于體量大，導(dǎo)流堤內(nèi)空間狹窄，絞移時(shí)長(zhǎng)達(dá)6.5小時(shí)。22時(shí)30分，一體船抵達(dá)既定位置，首節(jié)沉管順利移動(dòng)到西人工島對(duì)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(shí)，E1管節(jié)正式沉放，此時(shí)距離一體船出塢已有30余個(gè)小時(shí)。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(duì)接距離進(jìn)行確認(rèn)。他們已“身經(jīng)百戰(zhàn)”，即使面對(duì)不規(guī)則的E1管節(jié)，仍然胸有成竹：“我們對(duì)每一步流程熟練得就像換螺絲釘一樣。”一名技術(shù)人員笑著說(shuō)。一個(gè)小時(shí)、兩個(gè)小時(shí)過(guò)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(shuí)都不想錯(cuò)過(guò)見(jiàn)證歷史的時(shí)刻。
17日上午11點(diǎn)45分，歷經(jīng)34個(gè)小時(shí)的出塢、浮運(yùn)、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(shí)現(xiàn)對(duì)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(diǎn)”正式建立起來(lái)，為后續(xù)沉管安裝奠定了基礎(chǔ)。
檢測(cè)結(jié)果顯示，E1管節(jié)各項(xiàng)對(duì)接數(shù)據(jù)均符合設(shè)計(jì)要求，深中通道沉管隧道啃下了一節(jié)“硬骨頭”。“事實(shí)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(méi)白做，效果很好。”寧進(jìn)進(jìn)感慨道。
【責(zé)任編輯：周家正】
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