圖為深中通道西人工島最后一個鋼圓筒振沉。盧志華攝

(資料圖)

6月11日，世界最長最寬的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E24管節(jié)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、最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(chuàng)多項世界第一，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(qū)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最高的跨海集群工程。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(jié)及1個最終接頭組成。沉管重量達8萬噸左右，和一艘中型航母重量相當。

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最終接頭，采用整體預制水下管內推出式，為世界首創(chuàng)全新結構裝置。最終接頭重約1600噸，套置于E23管節(jié)擴大段內。6月10日，E23管節(jié)浮運安裝完成后，從一側推出與E24管節(jié)進行對接。

“此前完成海底沉管隧道合龍，最終接頭多以吊裝方式施工，而這種創(chuàng)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(yōu)點?！敝薪灰缓骄稚钪型ǖ理椖坎砍崭笨偣こ處煂庍M進說。

10日14時，最終接頭頂推作業(yè)準備就緒，在世界首創(chuàng)“千斤頂推出+水壓推出”雙系統(tǒng)作用下，以每分鐘5毫米至10毫米的速度緩慢推出。11日8時最終接頭實現E24管節(jié)精準對接，“海底長城”正式合龍。

“為保障高精度的最終合龍段對接，深中通道利用北斗定位系統(tǒng)和沉放安裝控制系統(tǒng)，實現了此前多個管節(jié)的毫米級安裝精度，創(chuàng)造了先決條件。”寧進進介紹，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(yè)空間受限、管節(jié)浮運安裝難度大、推出段姿態(tài)控制難度大等世界級難題，在世界范圍內首創(chuàng)沉管整體預制水下推出式最終接頭新工藝。

創(chuàng)造快速成島世界紀錄

深中通道不僅有海底部分，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(huán)節(jié)帶來巨大技術挑戰(zhàn)?！敝薪灰缓骄稚钪型ǖ理椖坎扛笨偨浝韯㈥粰壵f。

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(chuàng)目前世界施工領域之最。

由于施工區(qū)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(fā)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，達到了世界領先水平。

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(fā)制造出擁有智能化控制系統(tǒng)的世界最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(chuàng)造“一日打設四筒”的紀錄。最終，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(chuàng)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：“目前，東人工島堰筑段隧道已全部完成，正在開展最后的圍堰拔除工作；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?！?/p>

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，也是目前世界上最寬、體量最大的鋼殼沉管隧道，對施工裝備提出了更高的要求。僅靠方案和工藝創(chuàng)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。

“為了攻克這一世界級難題，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(fā)團隊。歷經3年研發(fā)設計出世界上安裝能力最強、沉放精度最高、施工作業(yè)最高效、性能最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(fā)團隊負責人李一勇介紹。“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，把最后一節(jié)沉管和最終接頭牢牢抱在船底?！敝薪灰缓骄指笨偣こ處熇钤鲕娬f，“一航津安1”最大的亮點是配備了無人駕駛系統(tǒng)。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。

李增軍介紹，相比傳統(tǒng)管節(jié)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(yè)，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(tǒng)工藝提升一倍以上。

“沉管浮運安裝一體船系統(tǒng)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(tài)控制系統(tǒng)、測量與監(jiān)控系統(tǒng)等的數據和信號?！敝薪灰缓骄稚钪型ǖ理椖扛笨偣こ處熆軙詮娬f。依靠北斗衛(wèi)星信號，“一航津安1”上的新型測控系統(tǒng)實時計算沉管三維動態(tài)，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(tài)信號采集信息系統(tǒng)，實時監(jiān)測沉管姿態(tài)。（齊慧）