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 T05版:融·通 新闻列表
~~~——详解超级工程深中通道 背后的超级技术

 
2024年06 28
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  T05版 2024年06月28日 融·通 扩展 收缩 默认

“智”造百年工程 “桥”见中国智慧
详解超级工程深中通道 背后的超级技术
▲首创6mm-2060MPa锌-铝-镁高强耐久主缆钢丝,提高主缆耐久性寿命。(供图:沈仲)
▲世界首创沉管混凝土智能浇筑装备及系统。(供图:沈仲)
▲深中通道海底沉管隧道E26管节正浮运前往隧址。(供图:郑武星)
  海中筑岛 鲲鹏展翅飞跃伶仃洋

  为保证伶仃洋水域拥有30万吨级的通航能力,深中通道采取了东隧西桥的设计方案。“东边是深中隧道,西边是深中大桥,西人工岛正处于两者之间,承载着隧、桥快速交通转换的重要功能。”中交一航局深中通道项目部安全总监、西岛分部部长王刚被称为西人工岛上的“大内总管”。在浩瀚的伶仃洋之中,深中通道建设者采用了超大钢圆筒快速成岛法,迅速建成一座坚固的岛屿。简单来说,就是制造57个直28米、高35-40米、最重达650吨的钢圆筒,经精确定位后,使用由十二台液压振动锤组成的同步联动振沉系统,将钢圆筒振沉打设至不透水土层,钢圆筒之间采用116片副格(圆弧钢板止水锁扣)连接,形成止水围护结构快速形成西人工岛。

  王刚所在的一航局建设团队,拥有港珠澳大桥东西人工岛的建设经验。当时的工程师对港珠澳大桥筑岛海底15米至20米厚的淤泥层作了一个形象的比喻――“水豆腐”。在“水豆腐”上筑岛,如果用常规的抛石斜坡堤或者重力式沉箱结构的话,抛石、沉箱一旦落到“水豆腐”上就会滑出去,固定不了。针对这一施工工况,一航局建设团队研发了“DSM硬土层辅助贯入施工工法”,采用专用DSM船舶,对硬土层进行处理,达到改良土体性能的目的,既实现了钢圆筒的顺利振沉,又保证了筒体结构稳定。

  说起“DSM硬土层辅助贯入施工工法”,就不得不提破解西人工岛地质问题的“功臣”——水下深层搅拌船。这艘船就像是一台巨大的搅拌机,它的3根钻管能够深入砂层、注入泥浆、软化地质,从而让钢圆筒更易穿透硬质砂层,精准抵达设计位置。王刚表示,这套工法的成功应用,为采用钢圆筒围护结构的快速成岛工艺提供了前提条件。同时,该工法获得了中国水运建设行业协会科学技术奖一等奖,并取得国家及国际发明专利。

  2017年5月1日,西人工岛首个钢圆筒成功振沉。2017年9月28日,仅用4个多月的时间,57个钢圆筒精确地振沉入海。在离岸数十里的茫茫外海,凭空筑起一座长625米、最宽处456米,面积13.7万平方米,约等于19个国际标准足球场的坚固岛屿。

  西人工岛是深中通道的标志性建筑,更是颜值担当。宋神友接受媒体采访时表示,西人工岛要实现的主要功能是隧桥的交通转换,同时也兼顾了建筑美学,还要考量阻水效应、防洪水利,谋求三者之间平衡和谐。西人工岛最具特色的位于岛头的热带棕榈叶外饰,营造海岛氛围的建筑景观空间;透明镂空的设计,结合伶仃洋的气候条件,实现通风与遮阳,提高使用舒适性……

  海底绣花 沉管滴水不漏的秘密

  巨型“海上风筝”西人工岛,岛头向东有一根潜入海底的“牵引线”——长达6.8公里的深中隧道。2023年6月,超级工程深中通道以优异的成绩,顺利通过属于自己的“高考”:深中隧道最后一节沉管(E23)及最终接头成功浮运安装,实现关键节点深中隧道合龙。

  “超大体量复杂钢结构智能制造生产线、沉管混凝土浇筑装备及系统、8万吨级沉管快速纵向移动装备及系统……”在深中通道项目十大世界首创技术中,钢壳混凝土沉管隧道相关技术占据七项,说明深中隧道是深中通道项目汇集黑科技最多的关键构筑物。

  制造巨型钢壳混凝土沉管,是摆在深中通道建设者面前的第一道难题。钢壳混凝土沉管,其实是先用大量钢板焊接成一个中空型的钢壳,再往其中注入混凝土的结构,可以将其看作一个“三明治”,外面包着两层钢,中间的馅就是混凝土。这块“三明治”形状特殊,由内外两层长方体形的钢板焊接而成,这双层钢板之间还被分隔出2000多个隔仓,隔仓就是浇筑混凝土的位置。用这种方式来制造沉管不仅能增加它的强度和刚度,还能使其更加不易受压变形。

  由于钢壳结构的特殊性,浇筑过程封闭且不可视,混凝土浇筑后无法进行振捣作业。为此,深中通道建设团队研发高流动自密实混凝土进行浇筑。这种混凝土具有高流动、低收缩、免振捣的特性,能够实现沉管仓格的填充密实,满足混凝土与钢壳缝隙不超过5毫米的严格标准,确保沉管百年质量。

  巨型沉管制造好了,接下来就要把沉管安放于大海深处的预定位置。在沉管沉放安装前,要对隧道地基进行处理。这个工序包含西人工岛隧道过渡段加固处理,隧道基槽精挖、块石振密、基槽清淤、碎石整平等内容。2018年7月到2022年6月30日,历经1400多天,5公里深中隧道基槽全线贯通。在深中通道深中隧道基槽开挖的过程中,负责施工的三艘超级装备金雄轮、金建轮、捷龙轮功不可没。它们克服自身重力、海浪、洋流等多重影响,在海底“绣花”,将基槽开挖、清淤等误差控制在厘米级。

  沉管浮运安装施工,深中通道建设团队面临更大的挑战。沉管预制在珠海牛头岛沉管预制场,距离安装地点约50公里,运输途经国内最繁忙的航道。为了解决沉管长距离浮运安全风险高等技术难题,大国重器沉管浮运安装一体船“一航津安1”应运而生。深中通道建设团队自主研发的“一航津安1”是世界首艘集“功能一体、船管一体、结构一体、动力一体”的,55米宽、165米长、8万吨级沉管浮运安装作业的装备。它可以实现沉管快速出坞、安全浮运、精确定位与沉放安装等综合作业,沉管浮运安装效率较传统工艺提升一倍以上,在40米水深条件下,安装精度控制在4厘米以内。

  “‘一航津安1’的投入使用,使海底沉管浮运安装进入了‘智能时代’。”中交一航局深中通道项目经理部副总经理、常务副总工程师宁进进带领团队历时3年,成功研发了“自航式沉管运输安装一体船及施工成套技术”,推进沉管隧道安装革命性地进入智慧化时代。

  本版文字:中山日报记者 何淼

来源:中山日报
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