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深中通道创如何一支笔C哭自己10项“世界之最”

原创 深中通道创如何一支笔C哭自己10项“世界之最”

历时7年完成世界级跨海集群工程建设

深中通道创10项“世界之最”

珠江口,伶仃洋,飞云舒卷,碧波荡漾。

架天路、筑长城、造双岛……6月16日,深中通道顺利通过质量“大考”,在这片广阔的海域,以一个又一个基建“奇迹”,让“叹零丁”变“跨巨变”。

迎着疾风险浪,上万名建设者奋斗7年,在伶仃洋上建起世界最大跨径全离岸海中钢箱梁悬索桥,铺设世界首例双向八车道钢壳混凝土沉管隧道,造出世界首例水下高速公路枢纽互通,以过硬的实力创下10项“世界之最”。

如今,穿云破海,深中通道踏浪而来。这不仅是一座交通工程,更是一个跨时代的标志,是中国建设者对科技和工程的自我超越与极限挑战。

●南方日报记者 袁佩如 李赫 通讯员 沈仲

鲲鹏展翅

4个半月刷新快速成岛世界纪录

从空中俯瞰,面积约13.7万平方米、相当于19个足球场的深中通道西人工岛,就像鲲鹏展翅在伶仃洋海面上。

2016年12月28日,深中通道先行工程西人工岛开工。这个深中通道工程在伶仃洋上落下的“第一子”,对深中通道整体稳定性和进展起着非常关键的作用。

为保证伶仃航道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。“东边是海底隧道,西边是跨海大桥,要让二者牵手,先要在海中垒筑一座人工岛。”深中通道管理中心副主任张长亮介绍。

57个钢圆筒,每个直径28米、高35-40米,重达650吨;深中通道西人工岛处于采砂区内,地层复杂,建设团队研发了钢圆筒基础预处理核心技术,在不平整、不均匀的施工海域地基上“磨豆腐”,降低硬质土地层强度,加上自主研发的12锤联动锤组同频振沉,成功将一个个巨型钢圆筒精准牢固地打入海底岩层中。

2017年9月18日,随着最后一根钢圆筒振沉到位,西人工岛外圈围堰如珠玉般勾勒出“海上鲲鹏”。仅用4个半月,在宽阔的伶仃洋中间,凭空筑起一座相当于19个足球场大小的人工岛,刷新了快速成岛的世界纪录。

如今,这座“海上鲲鹏”已成为伶仃洋上的新地标。从这里往东,深中通道开始了全长6845米的海底隧道部分,不久后汽车将从这里驶向海平面之下,最深的地方将在海平面之下39米的沉管隧道中行驶。

海底绣花

毫米级完成32次“深海之吻”

根据工程设计,深中隧道要在30多米以下的深海软土层安置32个沉管和1个最终接头,实现海底双向八车道通行。这也是目前全球最长最宽的钢壳混凝土沉管隧道。

深中隧道总用钢量超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层的大楼。

要将这32个“大家伙”沉入海底,首尾相接、严丝合缝,确保整个工程在100年的设计寿命中“滴水不漏”,挑战前所未有。

首先面临的难题就是制造巨型钢壳沉管。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,深中通道打造了国内首条大型钢结构“智能制造四线一系统”,“我们在国内首次实现了大型钢结构块体智能焊接及智能喷涂,极大提高了质量和速度。”深中通道管理中心主任、总工程师宋神友说。

2020年6月16日凌晨2点,6万吨重的首个沉管管节,在珠海牛头岛的港池中与一体船合二为一。在护航船舶的伴随下,它们穿过港珠澳大桥,进入伶仃航道,经过7次航道转换,克服繁忙航路转换、浅水区航道搁浅等多重挑战,最终抵达安装点位。

首个管节在长途跋涉后,开始“深海之吻”:操作员通过锚机将沉管缓缓下放到海底基床上,运用拉合器使沉管与对接端初步接合,然后排去结合腔内海水,通过水力压接使其与对接端“紧紧相拥”。

在30余米深的海底,让8万吨重的标准沉管实现毫米级对接,难度堪比载人飞船和“天宫”空间站对接。从首节沉管“首秀”圆满到最后一节沉管安装成功,在海底安放32节沉管用了整整3年。

2023年6月,迎来了E23管节及最终接头沉放对接的关键时刻。这是一次时间跨度最长、需要两次对接的浮运安装。沉管运输安装一体船“一航津安1”号,犹如一只巨大的长方形钢铁夹子,将最后一节沉管和最终接头,牢牢抱在船底,最终接头端朝向东方的E24。

这个采用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。将最终接头与最后一节沉管(E23)一同制造,推出段放置在管节对接端的扩大端内,与最后一节沉管一并浮运沉放,待最后管节标准段与已安装管节完成对接并确认姿态合适后,推出段就像一个巨型的抽屉内盒,利用千斤顶和水压的力量,将推出段从一侧推出,与E24管节的端钢壳完成对接。2.2米的距离,用了6个小时,最终接头才与E24管节对接,隧道合龙。

“这种接头具有安全性好、施工快速、不需要大型装备、经济性好等优点。创新采用这种新接头形式的出发点和目的,是我们希望在外海沉管隧道建造中,形成更加安全、更加高效、更加精准的对接,同时在世界沉管隧道施工领域中实现新的突破,扩大我国在该领域的领先优势。”宋神友介绍道。

风中穿针

最强“中国芯”飞索跨伶仃

如果说隧道是“潜龙在渊”,那么桥梁便是“飞龙在天”。

深中通道桥梁工程全长约17公里,其中深中大桥以1666米的主跨,成为世界最大跨径全离岸海中钢箱梁悬索桥,通航净高76.5米,为世界最高通航净空海中大桥。

“为了保证往来船只顺利通航,深中大桥桥面高达91米,相当于30层楼高,是世界上最高通航净空的跨海桥梁。加之处在珠江口开阔水域,强台风频发,国外著名桥梁公司认为‘无法满足抗风安全要求’。”深中通道管理中心常务副主任范传斌说。

“哪里能服输!”范传斌回忆道,在深中通道管理中心牵头组织下,多个单位联合攻关,历时3年多,研发了新型组合气动控制技术,攻克了台风频发区超大跨整体钢箱梁悬索桥灾变控制技术,一举打破了国外权威的论断。

除此之外,正交异性钢桥面板疲劳及海中悬索桥主缆防腐等问题,也是世界性难题。

悬索桥,指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸或桥两端的缆索作为上部结构主要承重构件的桥梁。

“缆索是悬索桥受力的关键构件之一,也是悬索桥的‘生命线’。”范传斌介绍,深中大桥跨度大,且长期处于高温、高盐、高湿的海洋环境,金属腐蚀疲劳问题突出,全寿命周期不能更换,对缆索强度、耐腐蚀性要求极高。

为此,深中大桥所使用的主缆钢丝十分特别:6毫米直径、2060兆帕的锌铝多元合金镀层钢丝,其耐盐雾腐蚀性能至少是现有热镀锌钢丝的1倍、锌铝镀层钢丝的2倍。

“无论是强度还是耐腐蚀性能,都达到了世界领先水平。这也是我国自主研发的2060兆帕钢丝‘中国芯’在世界上首次大规模应用于悬索桥主缆建造。”范传斌介绍,深中大桥上下游共设两根主缆,单根主缆长约3000米、重约17000吨,由199束索股组成,每束索股又由127丝高强钢丝组成,单丝承载力可以吊起三辆小汽车。

一桥飞架,跨越伶仃。五年时间里,建设团队克服了全海上作业、建设条件复杂、频发强台风等诸多不利条件,最终让深中大桥巍然矗立于海天之间。

如今,自东向西,粤港澳大湾区世界级跨海集群工程深中通道若游龙潜海,又似长龙卧波,再次一举打破珠江两岸时空局限,为大湾区这片发展热土再添跨海通道。

深中大桥

◆世界最大跨径全离岸海中钢箱梁悬索桥(主跨1666米)

◆世界最高桥面、最高通航净空海中大桥(桥面高91米)

◆世界最大海中悬索桥锚碇(单个锚碇混凝土方量约34.4万立方米)

◆世界最高悬索桥抗风检验风速(最高颤振检验风速83.7m/s)

◆世界最大体量钢桥面热拌环氧沥青铺装(面积达到37.88万平方米)

深中隧道

◆世界最长的双向八车道海底沉管隧道(长5035米,32个管节+1个最终接头)

◆世界最宽的海底钢壳-混凝土沉管隧道(标准管节长165米、宽46米(最宽55.6米)、高10.6米)

◆世界单体体量浇筑最大钢壳沉管自密实混凝土浇筑(单个管节混凝土浇筑方量达到2.9万立方米,累计91万立方米)

◆世界首例水下高速公路枢纽互通-机场互通立交

◆世界最宽(3米)的可反复折叠M型止水带应用于沉管最终接头

(南方日报)

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