媒体关注 当前位置: 首页   >   新闻中心   >   媒体关注   >   文章详情   >  

《施工企业管理》封面故事:中交一航打造中国沉管隧道技术新高地

日前,2022年第10期《施工企业管理》杂志刊登封面故事《打造中国沉管隧道原创技术“策源地”和现代产业链“链长”》一文,详细介绍了一航局在大连湾海底隧道建设中攻坚克难、积极创新,奋力突破“卡脖子”技术难题,巩固在沉管隧道领域领先地位的故事。

推动产业链现代化是国家“十四五”规划中打造新发展格局的重要一环。习近平总书记强调,国有企业要勇挑重担,敢打头阵,勇当现代产业链链长,这是党中央赋予中央企业的重大政治任务,是中央企业义不容辞的使命责任。
中交一航局沿着习近平总书记指引的方向,凝心聚力、奋力拼搏,在外海跨海沉管隧道建设领域持续发力,攻坚“卡脖子”技术,仅仅十几年时间,冲破封锁,勇于创新,从“跟跑者”蜕变为“领跑者”,实现世界领先,并不断巩固我国在世界跨海沉管隧道领域的建设优势。
我国的沉管隧道产业起步相对较晚,自上世纪90年代以来,我国开始在内河的水工工程中小规模使用沉管法工艺,直到2008年,才真正在外海大规模使用沉管隧道技术。
大连湾海底隧道是我国北方第一条大型跨海沉管隧道,工程主线全长5098米,其中沉管海底隧道长3035米。道路等级为城市快速路,采用双向六车道标准,设计速度为主线60公里/小时,主体结构设计使用年限100年。项目建成后,将为大连市增加一条纵贯南北的快速通道,对于缓解交通压力、优化城市功能、改善城市生态、增进民生福祉、实现大连湾两岸一体化,推动大连市如期实现“万亿GDP城市”、打造环渤海、黄海沿海经济圈具有重要意义。
技术先行,谋而后动
要确保沉管隧道的滴水不漏,任何一个环节都异常关键,因此施工技术的研发是项目成败的关键。我国沉管隧道建设领域尚是一片空白的上世纪90年代,时任一航局总工程师的范期锦便主持翻译了日本的《沉埋隧道技术手册》,工程技术人员又陆续收集了《国内外沉管隧道文献汇集》《沉管法概论》等多种设计及施工文献资料;21世纪初,时任一航局总工程师的李一勇组织技术骨干先后赴日本、韩国的跨海通道参观考察,并形成了《技术考察报告》,其中的很多关键技术应用在后来的沉管隧道施工中。可以说有超前意识的前期准备工作,为后续的沉管施工做了充分的技术铺垫和支撑。
2013年,港珠澳大桥沉管隧道建设的同期,一航局便开始了高纬度寒冷海域沉管隧道建设的前期技术研究储备工作。历时数年,开展大量试验与研究工作,在极寒环境下混凝土结构百年耐久性的预测、机制砂配置海工高性能混凝土、岩石基槽水下高精度爆破、抓斗船定深精挖、干坞法沉管预制、顶进节段法最终接头、小曲线半径沉管高精度对接、接岸透水构筑物等方面取得了大量成果和突破。通过大量测试,建立了极寒环境下的混凝土数值模型,用于混凝土结构百年耐久性的预测。同时,围绕工程“百年标准”的质量要求,通过大量试验,解密了极寒条件下混凝土的配合比密码,以及混凝土保护层的厚度极限值。
这些前期的技术研发和储备起到了至关重要的作用,也为海底隧道的顺利建设打下了坚实的基础,这也说明工程施工尤其是超大型工程的施工一定要策划在先、谋而后动,要技术先行。
产研结合,精准靶向
为确保项目顺利实施,一航局在施工现场建立了“水下隧道建设与运维技术企业重点实验室”试验与应用基地,一方面促进前期科研成果有效落地,构建科研和应用的快速转化通道,同时对施工期现场遇到的重大技术问题能够及时发现、及时解决。
比如针对大连湾特殊的地质条件,技术团队研发了外海沉管碎石基床整平船全漂浮整平工艺。精确整平的碎石基床是沉管安全安装的前提条件,整平船因其铺设作业的高效率和自动化,被誉为深水碎石铺设的“3D打印机”。大连湾海底是岩质基础,沉管基槽采用水下精准爆破方法炸除水下礁石,岩石出现大量裂隙,自身还存在很多溶沟溶槽,整平船插桩后,边坡存在失稳风险,需要全新的整平工艺。经反复比选研究,在扩大插桩平台、半幅整平、半漂浮整平等方案中,最终决定采用漂浮式整平工艺。
漂浮整平受潮汐、波浪、风力等水文气象条件以及船舶航行形成的船行波影响较大,项目团队自主开发了船舶自动定位与调平系统;通过现场工艺试验,最终确定了整平施工中船体的定位精度、压载水加载量、桩身稳定性等关键技术参数,整平精度满足工程需求。该工艺的成功研发,使整平船可以适用多种工作环境、节省基槽开挖量、整平时间,延长了整平船桩腿的使用寿命,大大延长船舶的维修保养周期,对于后续相关船机建造、结构功能升级具有着深远的意义。
2020年初,项目刚刚全面启动,新冠疫情突然来袭,为项目建设带来诸多困难,原本需要从国外进口的关键设备以及需要国外协助的技术无法实现,技术研发团队不等不靠,自主研发,完成了核心装备和技术的国产化改造,水下电缆插座的国产化改造就是一个典型案例。
水下插座是沉管与安装船水下连接电缆的快速对接装置,用于沉管内供电和各类控制系统信号传输,并要在30米海深条件下具备防水、防腐和防漏电功能。项目团队经过研究,决定电缆插座的安装由一次舾装调整到二次舾装,同时联合国内相关厂家进行技术研究,实现了国产化改造,提高了使用耐久性和抗腐蚀性。其他诸如独立开发的安装船集成可视化系统、沉管压载水远程监控技术等一系列技术成果,为沉管隧道的建设和顺利贯通提供有力的技术支持,我国北方寒冷条件下的首条沉管隧道实现了无数从0到1的突破,填补和创造了多项行业技术空白和纪录。
自2020年12月大连湾海底隧道完成首节沉管安装以来,历时20个月,目前已完成该项目全部18节沉管高精度安装。期间,仅用12小时便完成全线最深的E5管节安装,刷新了国内单个沉管管节安装用时最短纪录;在2021年7月16日至8月25日,近40天内接连完成3节沉管安装,跑出了国内沉管安装“新速度”,一次次刷新安装最快、用时最短纪录……
自主创新,未来之路
拥有自主自控的技术和装备是完成举世瞩目的超级工程的前提和关键。
科技创新要回答和解决工程实践中的问题,但这种创新非一朝一夕之功,而得益于超前开发。就像是种树,有前人栽树,后人才能乘凉。很多科技信息的收集、前期谋划就是栽树的过程,当时也许看不到短期效益甚至会失败,但正是这些过程工作为自主创新的科技开发奠定了基础,在关键时刻起到了强有力的技术支撑。
实践证明,技术和设备国产化自主创新道路是正确的,打破了国外技术垄断,将核心技术掌握在自己手中,将主动权掌握在自己手中,才保证了面对疫情和各种突发情况时,能够积极应对和解决,确保工程建设的顺利推进。
依托大连湾海底隧道工程,一航局自主研发的科研成果和核心技术已经申报国家发明专利118项,获得多项省部级科技进步奖。涌现出了大国工匠、全国劳动模范及众多的科技人才,尤其是培养了一批敢作为有担当的年轻人。正因为有了这些成绩和人才队伍,一航局才能直面困难、破解难题,用实际行动占领沉管浮运安装技术的“制高点”。
习近平总书记指出,拥有自主知识产权和核心技术,才能生产具有核心竞争力的产品,才能在激烈的竞争中立于不败之地。一航局将继续坚持自主创新的发展之路,投入新设备、研发新技术、培养新人才、培育新市场,助推企业发展的同时,在跨海沉管隧道建设领域继续发力,积极探索智慧建造方案、巩固核心技术优势,服务国家战略步伐,为我国乃至世界跨海沉管隧道建设持续贡献力量。(节选自2022年第10期《施工企业管理》