“海底長(zhǎng)城”合龍！解鎖超級(jí)工程背后的超級(jí)智慧

2023年6月11日8時(shí)，廣東交通集團(tuán)發(fā)布消息，世界最長(zhǎng)最寬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，貫通測(cè)量結(jié)果表明，實(shí)現(xiàn)了與東側(cè)E24管節(jié)精準(zhǔn)對(duì)接。距離2018年4月海底隧道沉管鋼殼試驗(yàn)段開工，整整5年后，這座“海底長(zhǎng)城”終于合龍，深圳和中山兩市在伶仃洋海底實(shí)現(xiàn)“牽手”。

深中通道是國(guó)家高速公路網(wǎng)G2518跨珠江口的重要組成部分，也是粵港澳大灣區(qū)核心交通樞紐工程，全長(zhǎng)24公里，集“橋、島、隧、水下互通”于一體。其中，海底隧道長(zhǎng)約6.8公里，包含沉管段約5公里，由32個(gè)管節(jié)及1個(gè)最終接頭組成。此前，深中通道海底隧道已由東西兩側(cè)往中間依次沉放對(duì)接了31個(gè)管節(jié)。6月8日開始最后一個(gè)管節(jié)（E23）及最終接頭的整體浮運(yùn)安裝，至今日完成最終接頭推出對(duì)接，共用時(shí)近70個(gè)小時(shí)，一舉實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵控制性工程突破，為深中通道沖刺2024年通車目標(biāo)邁出重要一步。

“深中通道海底隧道順利合龍，為打造環(huán)珠江口100公里‘黃金內(nèi)灣’提速。當(dāng)前，廣東交通集團(tuán)正協(xié)同各方，全力以赴推進(jìn)深中通道建設(shè)，為進(jìn)一步提高粵港澳大灣區(qū)的‘硬聯(lián)通’和‘軟聯(lián)通’水平，為新征程上廣東推進(jìn)中國(guó)式現(xiàn)代化建設(shè)貢獻(xiàn)交通力量?！睆V東交通集團(tuán)黨委書記、董事長(zhǎng)鄧小華表示。

海底繡花：高質(zhì)量打造舒適基床

據(jù)了解，海底沉管隧道工程共分為三大關(guān)鍵技術(shù)：基礎(chǔ)處理、管節(jié)浮運(yùn)安裝及接頭處理。其中，基礎(chǔ)處理包括基槽開挖、軟基處理及基床整平?；A(chǔ)處理的要求極高，海底20~40米深處基槽開挖精度、碎石整平精度均要求達(dá)到亞米級(jí)，堪稱“海底繡花”。深中通道項(xiàng)目創(chuàng)新海相深厚淤泥層“大直徑深層水泥攪拌樁+塊石振密”復(fù)合地基處理新技術(shù)，軟土地基沉降控制在48毫米以內(nèi)，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

隧道基槽開挖是沉管管節(jié)安裝的第一道工序。負(fù)責(zé)沉管隧道基槽開挖的中交廣航局深中通道項(xiàng)目部常務(wù)副經(jīng)理?xiàng)罹谤i告訴記者，自2019年起至今，共完成了3500萬(wàn)立方米的疏浚作業(yè)，完成了約26.5萬(wàn)立方米的海底礁石破除。挖出來(lái)的泥沙，可以裝滿14000個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)游泳池。深中通道海底隧道位于珠江口，水文泥沙復(fù)雜、基槽回淤?gòu)?qiáng)度大，本次E23管節(jié)及最終接頭隧址清淤要求更高，龍口區(qū)清淤操作空間被壓縮至長(zhǎng)167米、寬46米的范圍內(nèi)。楊景鵬說(shuō)：“該區(qū)域內(nèi)不到半年就回淤高達(dá)1.88萬(wàn)立方米，在基床上形成類似‘糨糊’的板結(jié)沉積物。我們應(yīng)用‘深海吸塵器’——專用清淤船，開展精準(zhǔn)定點(diǎn)清淤6000余次，用14天完成清淤任務(wù)?！?/p>

深中通道專門研發(fā)的“一航津平2”是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的沉管隧道基槽碎石整平船，在完成基槽清淤、深層水泥攪拌樁、塊石拋填后，基槽碎石整平船在其上方均勻鋪設(shè)1米厚的碎石層。中交一航局深中通道項(xiàng)目部常務(wù)副總工程師寧進(jìn)進(jìn)說(shuō)：“碎石整平船就是一臺(tái)水下‘3D打印機(jī)’，鋪設(shè)碎石的方式與‘3D打印’相同，鋪設(shè)完成后，碎石層的平整度可以控制在正負(fù)4厘米內(nèi)，為沉管管節(jié)及最終接頭鋪上一層舒適的床墊?！?/p>

△當(dāng)前世界上最先進(jìn)的沉管隧道基槽碎石整平船“一航津平2”

鋼鐵長(zhǎng)城：智能制造鑄就鋼鐵身軀

深中通道海底隧道長(zhǎng)約6.8公里，總用鋼量約32萬(wàn)噸，是國(guó)家體育場(chǎng)“鳥巢”用鋼量的3倍。其中鋼殼混凝土沉管隧道長(zhǎng)約5公里，分為32個(gè)管節(jié)（26個(gè)標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)、6個(gè)非標(biāo)管節(jié)）和1個(gè)最終接頭，標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長(zhǎng)165米、寬46米、高10.6米，立起來(lái)就是一幢55層的大樓。據(jù)了解，平均每節(jié)沉管的用鋼量約1萬(wàn)噸，焊縫長(zhǎng)度超過(guò)270公里，最厚的鋼板達(dá)到40毫米。按照施工計(jì)劃，必須要達(dá)到每月出廠一節(jié)鋼殼的速度，才能滿足項(xiàng)目建設(shè)需要。為此，深中通道打造了國(guó)內(nèi)首條大型鋼結(jié)構(gòu)“智能制造四線一系統(tǒng)”，并分別在廣船國(guó)際和黃埔文沖船廠進(jìn)行應(yīng)用。“我們?cè)趪?guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了大型鋼結(jié)構(gòu)塊體智能焊接及智能噴涂，極大提高了焊接的質(zhì)量和速度?！鄙钪型ǖ拦芾碇行目偣まk主任劉健告訴記者。

鋼殼制造完成后，由中交四航局桂山島沉管預(yù)制廠負(fù)責(zé)23個(gè)管節(jié)的預(yù)制，保利長(zhǎng)大黃埔文沖龍穴島沉管預(yù)制廠負(fù)責(zé)9個(gè)管節(jié)的預(yù)制，兩處均采用智能澆筑系統(tǒng)進(jìn)行自密實(shí)混凝土的澆筑?！敖?jīng)過(guò)三年多的平行研究，進(jìn)行了上百組模型試驗(yàn)，我們研制出了高穩(wěn)健、高流動(dòng)性的自密實(shí)混凝土。同時(shí)，我們研發(fā)出了具備自動(dòng)尋孔、自動(dòng)行走、自動(dòng)控制澆筑速度的智能澆筑裝備及系統(tǒng)，極大提升了澆筑質(zhì)量和速度?！敝薪凰暮骄稚钪型ǖ理?xiàng)目部生產(chǎn)副經(jīng)理羅兵說(shuō)。據(jù)了解，深中通道鋼殼沉管管節(jié)共澆筑了近90萬(wàn)立方米的自密實(shí)混凝土，檢測(cè)表明，混凝土填充密實(shí)性達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

隧貫伶仃：最終接頭精準(zhǔn)推出對(duì)接

6月11日，深中通道最終接頭實(shí)現(xiàn)了與E24管節(jié)的精準(zhǔn)對(duì)接。據(jù)悉，深中通道沉管隧道采用的整體預(yù)制水下管內(nèi)推出式最終接頭，是世界首創(chuàng)的全新結(jié)構(gòu)裝置，將最終接頭與最后一節(jié)沉管（E23）一同制造，推出段放置在管節(jié)對(duì)接端的擴(kuò)大端內(nèi)，與最后一節(jié)沉管一并浮運(yùn)沉放，待最后管節(jié)標(biāo)準(zhǔn)段與已安裝管節(jié)完成對(duì)接并確認(rèn)姿態(tài)合適后，推出段就像一個(gè)巨型的抽屜內(nèi)盒（長(zhǎng)5.1*寬46*高9.75米，重1600噸），利用千斤頂將推出段（抽屜）從一側(cè)推出，與E24管節(jié)的端鋼殼完成對(duì)接。深中通道管理中心總工程師宋神友介紹：“這種接頭具有安全性好、施工快速、不需要大型裝備、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。創(chuàng)新采用這種新接頭形式的出發(fā)點(diǎn)和目的，是我們希望在外海沉管隧道建造中，形成更加安全、更加高效、更加精準(zhǔn)的對(duì)接，同時(shí)在世界沉管隧道施工領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)新的突破，擴(kuò)大我國(guó)在該領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。”

這個(gè)世界首創(chuàng)的集成裝置，由中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，其制造難度非同一般。設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人徐國(guó)平說(shuō)：“在最終接頭的狹小空間內(nèi)，一共集成了11套專用設(shè)備和系統(tǒng)，基本都是定制的，比如行程達(dá)到近3米的液壓千斤頂?！庇捎谑鞘状卧O(shè)計(jì)制造，建造團(tuán)隊(duì)需攻堅(jiān)克難并持續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)與建造方案。廣船國(guó)際深中通道項(xiàng)目GK01標(biāo)項(xiàng)目部常務(wù)副經(jīng)理鄧凱說(shuō)：“最終接頭用鋼量?jī)H2000噸，為保障其制造精度，我們制造它就用了9個(gè)月。”

△最后一個(gè)管節(jié)和最終接頭正進(jìn)行沉放對(duì)接

深中通道管理中心總工程師宋神友告訴記者：“為了實(shí)現(xiàn)最終接頭的精準(zhǔn)對(duì)接合龍，我們主要做了三方面的工作，一是在最終接頭實(shí)施之前，通過(guò)精益求精地沉放、對(duì)接調(diào)節(jié)控制及基于北斗測(cè)量控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了15個(gè)管節(jié)毫米級(jí)的平面安裝精度；二是研發(fā)了深水水下測(cè)控系統(tǒng)，通過(guò)‘雙目攝影+拉線法’雙測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)5毫米以內(nèi)的測(cè)控精度，準(zhǔn)確掌握推出段與E24端鋼殼的相關(guān)空間姿態(tài)；三是新型最終接頭推出系統(tǒng)方面，我們研發(fā)了千斤頂同步位移控制系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)推出過(guò)程平面精度在2.5毫米以內(nèi)。通過(guò)以上三方面的工作實(shí)現(xiàn)了合龍段高精度推出對(duì)接。”

深中通道位處繁忙通航海域，每天通航船舶達(dá)4000艘次。為了保障深中通道建設(shè)期施工及通航安全，廣東海事部門牽頭成立深中通道建設(shè)水上交通安全工作領(lǐng)導(dǎo)小組，深化政企聯(lián)動(dòng)，三年來(lái)共出動(dòng)300多艘次船舶及3000多人次的護(hù)航人員，保障沉管隧道32個(gè)管節(jié)及最終接頭浮運(yùn)安裝安全有序。項(xiàng)目開工至今2000余天，未發(fā)生通航安全責(zé)任事故。

品質(zhì)深中：系統(tǒng)革新世界沉管隧道工藝

為了實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離（50公里）的安全浮運(yùn)，并進(jìn)一步提升沉管安裝的精度，歷經(jīng)三年的平行研究，深中通道研發(fā)了世界首艘且唯一一艘沉管浮運(yùn)安裝一體船“一航津安1”，它是當(dāng)前世界上安裝能力最大、沉放精度最高、施工作業(yè)最高效、性能最先進(jìn)的沉管運(yùn)輸安裝專用船舶，可滿足8萬(wàn)噸級(jí)沉管50公里超長(zhǎng)距離安全浮運(yùn)安裝作業(yè)，減少伶仃航道占用時(shí)間80%以上，減少臨時(shí)航道挖泥70%以上，沉管浮運(yùn)安裝效率較傳統(tǒng)工藝提升一倍以上。自2020年6月17日完成首節(jié)沉管浮運(yùn)安裝以來(lái)，一體船共完成了23個(gè)管節(jié)及最終接頭的高精度浮運(yùn)安裝。深中通道海底沉管隧道全部管節(jié)的平面對(duì)接精度均控制在20毫米以內(nèi)，其中有15個(gè)管節(jié)達(dá)到了10毫米以內(nèi)的“毫米級(jí)”安裝精度。深中通道管理中心副主任鐘輝虹說(shuō)：“沉管浮運(yùn)安裝一體船系統(tǒng)性革新了世界沉管浮運(yùn)安裝工藝，也將世界沉管安裝的厘米級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，提升到中國(guó)的毫米級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。可以說(shuō)，在這方面，我們打造了深中樣本、創(chuàng)造了國(guó)際標(biāo)桿?！?/p>

據(jù)了解，深中通道海底隧道西側(cè)23個(gè)管節(jié)及最終接頭，由中交一航局深中通道項(xiàng)目部負(fù)責(zé)安裝，東側(cè)9個(gè)管節(jié)由交通運(yùn)輸部廣州打撈局負(fù)責(zé)安裝。廣州打撈局采用沉放駁+拖輪的方式進(jìn)行浮運(yùn)沉放，通過(guò)總結(jié)提升以往20余年的工作經(jīng)驗(yàn)，也使沉管的浮運(yùn)安裝達(dá)到較高水平。深中通道管理中心島隧工程部部長(zhǎng)張長(zhǎng)亮說(shuō)：“我們堅(jiān)持共建共享的建設(shè)理念，充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)資源及技術(shù)，從東西兩側(cè)同步向海中安裝管節(jié)，相互借鑒及提升，創(chuàng)造了沉管安裝毫米級(jí)精度?！?/p>

灣區(qū)脊梁：助力粵港澳大灣區(qū)加速建設(shè)

深中通道處于珠江出海口下游、粵港澳大灣區(qū)的幾何中心，是珠江東岸“深莞惠”與西岸“珠中江”兩大城市組團(tuán)間唯一的公路直連通道，是當(dāng)前世界上建設(shè)難度最高的跨海集群工程之一，要建造世界首例雙向八車道鋼殼-混凝土沉管隧道、世界最大跨徑全離岸海中懸索橋，受航運(yùn)、防洪、水利、機(jī)場(chǎng)航空限高、海洋環(huán)境、通航安全等多重因素制約，要克服特別復(fù)雜的建設(shè)環(huán)境和世界性的技術(shù)難題。作為交通運(yùn)輸部首批平安百年品質(zhì)工程創(chuàng)建示范項(xiàng)目，深中通道攻堅(jiān)克難，研發(fā)了沉管浮運(yùn)安裝一體船等多項(xiàng)世界首創(chuàng)裝備與系統(tǒng)，開發(fā)了鋼殼-混凝土沉管隧道設(shè)計(jì)理論及合理構(gòu)造等多項(xiàng)國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了深水條件下沉管隧道15個(gè)管節(jié)毫米級(jí)安裝、鋼殼自密實(shí)混凝土脫空檢測(cè)合格率100%、伶仃洋大橋線形控制精度較規(guī)范要求提高了3倍等突出成效，將形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的跨海集群工程設(shè)計(jì)施工成套技術(shù)，引領(lǐng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，進(jìn)一步鞏固我國(guó)在跨海集群工程領(lǐng)域的領(lǐng)先水平。

△深中通道全線航拍

目前，海底隧道實(shí)現(xiàn)合龍，將開展最終接頭后焊段施工等，力爭(zhēng)11月實(shí)現(xiàn)隧道貫通；橋梁工程已經(jīng)合龍，人工島工程按計(jì)劃推進(jìn)，路面、機(jī)電、房建交安和管內(nèi)工程已經(jīng)全面展開，正向2024年項(xiàng)目建成通車奮力沖刺。