“海底长城”合龙 “深中牵手”成功
来源:科技日报     时间:2023-06-12 17:20:34

6月11日8时,在位于深圳和中山两市的伶仃洋海底,深中通道海底隧道最终接头顺利推出,实现了与东侧E24管节精准对接。距离2018年4月海底隧道沉管钢壳试验段开工整整5年后,这座“海底长城”终于合龙,深圳和中山两市在伶仃洋海底实现“牵手”。   


(资料图片)

深中通道是国家高速公路网G2518跨珠江口的重要组成部分,也是粤港澳大湾区核心交通枢纽工程,全长24公里,集“桥、岛、隧、水下互通”于一体。

6月8日开始,该项目最后一个管节(E23)及最终接头开启整体浮运安装,采用整体预制、水下管内推出是世界首创。至11日完成最终接头推出对接,共用时近70个小时,一举实现关键控制性工程突破,为深中通道冲刺2024年通车目标迈出重要一步。

“一航津安1”号沉管运输安装一体船在沉放安装E23管节和最终接头,背后是建设中的深中通道伶仃洋大桥(6月9日摄,无人机照片)。 新华社发

制造:总用钢量约32万吨 是“鸟巢”的3倍

深中通道海底隧道长约6.8公里,总用钢量约32万吨,是国家体育场“鸟巢”用钢量的3倍。其中钢壳混凝土沉管隧道长约5公里,分为32个管节(26个标准管节、6个非标管节)和1个最终接头,标准管节长165米、宽46米、高10.6米,立起来就是一幢55层高的大楼。

按照施工计划,必须要达到每月出厂一节钢壳的速度,才能满足项目建设需要。为此,深中通道项目部门打造了大型钢结构“智能制造四线一系统”,提高焊接的质量和速度。

钢壳制造完成后,由中交四航局桂山岛沉管预制厂负责23个管节的预制,保利长大黄埔文冲龙穴岛沉管预制厂负责9个管节的预制,两处均采用智能浇筑系统进行自密实混凝土的浇筑。据了解,深中通道钢壳沉管管节共浇筑了近90万立方米的自密实混凝土,检测表明,混凝土填充密实性达到国际领先水平。

沉放:“海底绣花”打造舒适基床

想要实现如此巨大的管节沉放,建设团队首先要在海底为隧道沉管打造一个舒适的基床,需要在海底20—40米深处进行基槽开挖,其开挖精度、碎石整平精度均要求达到亚米级,堪称“海底绣花”。深中通道项目创新海相深厚淤泥层“大直径深层水泥搅拌桩+块石振密”复合地基处理新技术,软土地基沉降控制在48毫米以内,达到国际领先水平。

在完成基槽清淤、深层水泥搅拌桩、块石抛填后,深中通道建设团队会使用其专门研发的“一航津平2”——当前世界上最先进的沉管隧道基槽碎石整平船,在其上方均匀铺设1米厚的碎石层。

“碎石整平船就是一台水下‘3D打印机’,铺设碎石的方式与‘3D打印’相同,铺设完成后,碎石层的平整度可以控制在正负4厘米内,为沉管管节及最终接头铺上一层舒适的床垫。”中交一航局深中通道项目部常务副总工程师宁进进说。

安装:沉管安装标准从厘米级提升至毫米级

为建设深中通道钢壳沉管隧道,中交一航局研发团队与建设方一起,历经3年研发,设计出世界上安装能力最大、沉放精度最高、施工作业最高效、性能最先进的海底隧道沉管施工专用船舶,被命名为“一航津安1”。

“一航津安1”主船体采用双体船船型设计,集沉管浮运、定位、沉放和安装等功能于一体,船长190.4米,船宽75米,型深14.7米。

“一航津安1”号沉管运输安装一体船拖带E23管节和最终接头从珠海桂山岛启航,前往沉放水域(6月8日摄,无人机照片)。 新华社发

“一航津安1”最大的亮点是配备了无人驾驶系统。“具有航迹追踪及偏移纠偏功能,可以严格按照设定路线航行、转体等。”中交一航局副总工程师李增军说。

相比传统管节浮运安装方式,“一航津安1”可满足8万吨级沉管50公里超长距离安全浮运安装作业,减少伶仃航道占用时间80%以上,减少临时航道挖泥70%以上,沉管浮运安装效率较传统工艺提升一倍以上。

“沉管浮运安装一体船系统性革新了世界沉管浮运安装工艺,也将世界沉管安装的厘米级标准,提升到中国的毫米级标准。”深中通道管理中心副主任钟辉虹说。

对接:世界首创集成装置实现精准“牵手”

深中通道海底沉管隧道采用的整体预制水下管内推出式最终接头,是世界首创的全新结构装置。

深中通道管理中心主任总工程师宋神友说:“我们在以往工程的经验基础上,因地制宜创新性提出了整体预制管内推出式最终接头的新型方案。它这个方案具有安全性高、施工速度快、不需要大型装备、经济性好的突出优点。”

“一航津安1”号沉管运输安装一体船拖带E23管节和最终接头从珠海桂山岛启航,前往沉放水域(6月8日摄,无人机照片)。 新华社发

根据推出方案,E23管节和最终接头同步预制,就像一个带内外盒的可以推出的“巨型抽屉”,集成了千斤顶、止水带、滑轨等11套专用设备和系统。

E23管节沉放安装完成后,通过压载水系统和千斤顶系统,控制推出段结构缓慢推出,实现推出段与E24管节止水带初步压合,抽排E24管节与推出段之间水体,实现水力压接,贯通测量确定对接精度后,对推出段剩余空格舱进行压浆密实处理。

为保障高精度的最终合龙段对接,深中通道利用北斗导航系统和沉放安装控制系统,实现了此前多个管节的毫米级安装精度,创造了先决条件。同时,研发了全新深水水下测控装备和计算系统,准确掌握推出段与E24管节间的空间姿态。千斤顶同步位移控制系统,能适时调整推出段姿态。

深中通道沉管隧道建设历程

2018年4月27日

深中通道海底隧道沉管钢壳试验段开工。

2019年12月10日

首节沉管完成浇筑。

2020年6月17日

首节沉管E1管节完成沉放安装,实现“深海初吻”。

2021年1月22日

西端E7管节对接,管节安装突破1000米。

2021年8月30日

东端首个管节E32完成沉放对接,开始东西并进。同时也是首次实现“一月两管”。

2021年12月15日、29日

分别完成西端E15管节及东端E28管节对接,管节安装突破3000米。

2022年3月11日、13日

分别完成东端E26管节及西端E17管节对接,在世界范围内首次实现同一窗口期沉放两个大型管节。

2022年6月7日

东端E25管节对接,管节安装突破4000米。

2022年7月22日、24日

分别完成东端E24管节及西端E19管节对接,同一窗口期再度“双管齐下”。

2023年6月11日

E23管节及最终接头完成沉放对接,沉管隧道实现合龙。

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