《中国青年报》:青春“守伶仃”,海上“筑长城”
近日正式通车试运营的超级工程深中通道,开通72小时,日均车流量已超过10万车次,成为名副其实的粤港澳大湾区“超级通道”。全长24公里的深中通道,一桥飞架深圳和中山,其形态如蛟龙出海,“时而潜龙在渊、时而飞龙在天”,是世界上综合建造难度最高的跨海集群工程。
过去7年间,被称为“跨海通道施工国家队”的中交第一航务工程局2500余名平均年龄31岁的建设者,用青春坚守伶仃洋,全面参与了深中通道“隧、岛、桥”核心工程的施工作战。这些年轻人挑战海上“无人区”,终日与孤岛、高温、高湿为伴,直面世界级挑战,创下多项世界纪录,为跨海岛隧工程施工提供了新的中国方案。
海上“起鲲鹏”
从海上大跨径桥梁进入双向八车道海底沉管隧道,需要从海面潜入海底,西人工岛便是桥与隧的过渡,也是整个深中通道的先行工程。
西人工岛长625米,最宽处456米,海面以上岛体面积达13.7万平方米,相当于19个标准足球场,从空中俯瞰,形似一只巨大的“海上鲲鹏”。
要在地质气象条件复杂的珠江口凭空建造出如此大体量的陆域,并达到百年使用寿命,建设难度前所未有。“珠江口水下软土层厚达几十米,筑岛就像在豆腐上盖房子。”时任中交一航局深中通道项目部西人工岛分部技术负责人郑伟涛介绍。
在借鉴港珠澳大桥建设经验基础上,团队提出了全新的大型深插式钢圆筒快速成岛工艺,采用的直径28米、最高40米的钢圆筒创下世界施工领域之最。
然而,地质的复杂性还是出乎大家意料。除了软泥,施工区域水下普遍分布硬质夹层,就像一盘散沙里错落分布不同质地的石子,钢圆筒振沉精度极难掌控。
针对这一情况,团队研发出钢圆筒基础DSM预处理核心技术,像搅拌机一样边搅拌边注入泥浆,降低硬质土地层强度,让钢圆筒施工区域的土质密度平均,使钢圆筒工艺适用于软硬不均的地质条件。
同时启用4000吨起重船“一航津泰”,在十二锤联动锤组的紧密配合下,将钢圆筒稳稳打入海底岩层。就这样,这群年轻建设者仅用141天就在茫茫外海建成一座巨大的人工岛,创造了快速成岛的世界纪录。
海底“筑长城”
把双向八车道的快速车道装进海底隧道里,这就是深中通道的海隧方案。深中隧道由32节航母般大小的沉管在海底连接而成,是世界上最宽的钢壳沉管隧道。
摆在建设者面前的,是钢壳结构形式新、尺寸超宽、浮运距离超长、航道封航时间长等诸多新难题,原有装备无法满足施工要求,必须研发新的方案和装备。
中交一航局历时3年自主研发建造出世界首制沉管运输安装一体船“一航津安1”。该船采用双体船型设计,船长190.4米,宽75米,甲板面积相当于两个足球场,是海底隧道施工领域又一划时代的技术创新之作。
深中通道沉管单个标准管节长165米、宽46米、高10.6米,重约8万吨,排水量相当于一艘中型航母。要在水下40米安装这些庞然大物,难度堪比“天宫”对接。更何况,深中通道沉管隧道设计对接精度要求极高,不仅需要毫米级的精确定位,还需要克服水压等带来的诸多麻烦。
一航局深中通道项目部常务副总工程师宁进进说,为了将沉管完美沉放并连接,团队先后花了3年时间。最难忘的一次是2023年6月,一体船“一航津安1”拖带最后一节沉管E23及最终接头开启最后一次“深中之旅”。此前,团队已积累了22节沉管的施工经验,但E23管节内置最终接头,结构特殊,大家丝毫不敢掉以轻心。
“由于异形管节头重脚轻,管节起浮及沉放前压载调平难度大,不确定因素增加。”宁进进说,浮运航道线路复杂,其中新建连接航道最小宽度仅200米、转弯半径仅350米,穿越期间需要连续转向,船管浮运难度高、施工风险高。
E23安装位置介于E22与E24两节沉管之间,有效宽度不足两米。在空间受限条件下进行沉放,管节姿态控制难度极大,甚至存在碰撞风险。
在北斗定位系统指引下,一体船“一航津安1”,好比一只巨大的长方形钢铁夹子,将沉管和最终接头牢牢抱在船底。在千斤顶系统和压载水系统协助下,最终接头端朝E24以每分钟5至10毫米的速度缓缓推进。
“对接端的橡胶止水带,类似保温杯和高压锅里的橡胶圈,是最终接头和E24管节严丝合缝对接、确保滴水不漏的关键。”一航局深中通道项目部工程技术部副部长王明说,“不到两米的距离,我们精雕细琢,走了近10个小时。”
最终接头推出作业过程中,潜水员突然反馈了一个令人揪心的情况:人工测量数据与系统测量数据存在一些出入。如果潜水员的数据是正确的,那么最终接头对接将会出现两厘米的误差,这与项目团队追求的毫米级对接存在巨大差距。
36岁的一航局深中通道项目部测管中心主任锁旭宏,在追溯系统数据源并重新查验后,确定系统数据没有问题。最终作业完成后,经检测,误差小于10毫米。
锁旭宏的自信,源于水下双目摄像定位系统。这套系统就像人的眼睛一样镶嵌在最终接头上,可以实时提供最终接头推出过程中的三维姿态数据,并通过三维可视化界面,为海底对接提供更加可靠、更高精度的定位数据。
3D“打印”深海通途
珠江口原为采砂区,水下地貌极不平整,海底淤泥高达3至18米,极易回淤,叠加龙舟水等大径流影响,沉管安装阻碍重重。
“立即对E10管节基槽开展清淤!”一次,潜水员例行对E10管节基槽进行探摸发现,水质浑浊,能见度为零,仿佛陷入泥潭里。
宁进进一边看着回淤监测报告,一边紧急向前线发出指令。不好的预感在他的脑海里浮现,所有迹象都指向一个严重的问题——回淤。然而,紧急清淤后仅1天,E10管节基槽的回淤厚度又达到空前的10米,超过3层楼高。
“施工设计标准要求基槽回淤沉积物厚度小于10厘米,一旦超标,相当于沉管基床铺在了软泥上,巨大的沉管着床后,存在后期沉降位移的隐患。”一航局深中通道项目部整平分部技术主办暨政文说。
为了更好纳淤,确保沉管毫米级对接,一航局为深中通道量身打造的世界最大、最先进自升式碎石铺设整平船“一航津平2”一马当先,在“石板路”上用碎石铺设出一条1米厚、形似地暖管道的“弓”字形地垄。
“地垄之间的洼地可以纳淤,使垄上不积淤,从而保证沉管接触面在同一高度上,确保了沉管的平稳着落和高精度对接。”一航局深中通道项目部抛石整平测量负责人陶振杰介绍,整平船具有水下“3D打印机”之称,在世界最大供料锁固回填船“一航津供1”配合下,单个船位碎石铺设整平范围达2500平方米,最快3-4天即可完成单个管节基床的铺设。
项目团队通过精确控制作业进度,能够使基床铺设完成时间最大程度接近沉管安装时间,不给泥沙回淤留下“可乘之机”,确保沉管安装质量。
从港珠澳大桥到大连湾海底隧道再到深中通道,这支年轻团队不断攻克技术高地,不断刷新沉管隧道建设领域技术国产化的纪录,用青春与智慧为世界跨海桥隧建设贡献了一个又一个中国方案。(文字来源:《中国青年报》)