“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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
“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。
高压监狱法版迎着疾风险浪,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,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。
“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。
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。
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。
“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。
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”。
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。
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。
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。
“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。
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。
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