在碧波浩渺的伶仃洋上、層巒疊嶂的萬(wàn)山群島之中，一個(gè)經(jīng)過(guò)預(yù)制“加工”重達(dá)約6萬(wàn)噸的“巨無(wú)霸”管節(jié)正在淺塢區(qū)蓄勢(shì)待發(fā)。

12月10日，粵港澳大灣區(qū)重大戰(zhàn)略項(xiàng)目深中通道隧道工程首個(gè)鋼殼沉管完成澆筑，并順利攻克沉管縱移難題移至淺塢區(qū)進(jìn)行下一步作業(yè)，為世界上首例雙向八車(chē)道海底沉管隧道安裝打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

世界最寬海底沉管隧道

今年6月，總重達(dá)8716噸的深中通道首個(gè)鋼殼管節(jié)順利從廣州南沙出運(yùn)至珠海桂山鎮(zhèn)牛頭島沉管預(yù)制智慧工廠進(jìn)行預(yù)制。首個(gè)沉管混凝土澆筑及縱移成功，攻克了項(xiàng)目鋼殼沉管混凝土施工關(guān)鍵技術(shù)難題，標(biāo)志著深中通道隧道工程鋼殼混凝土沉管正式進(jìn)入流水線生產(chǎn)。同時(shí)，E1作為連接人工島和海底隧道的首節(jié)沉管，也為跨海通道海底安裝開(kāi)啟了重要一步。按照計(jì)劃，首個(gè)E1管節(jié)將于2020年初完成一次舾裝作業(yè)后， 3月橫移至深塢區(qū)，預(yù)計(jì)明年上半年完成沉放作業(yè)。

深中通道沉管隧道為世界首例雙向八車(chē)道海底沉管隧道，長(zhǎng)約6.8公里，沉管段長(zhǎng)約5.0公里，由32個(gè)巨型鋼殼沉管組成。其斷面寬度達(dá)46-55.46米，比港珠澳大橋雙向六車(chē)道鋼筋混凝土沉管隧道斷面還要寬，單孔跨度超過(guò)18米，沉放最大水深達(dá)40米，沉管結(jié)構(gòu)的受力非常復(fù)雜，是目前世界上最寬的海底沉管隧道。

據(jù)了解，由中交四航局負(fù)責(zé)預(yù)制的22個(gè)沉管管節(jié)首先在廣州南沙龍穴島船廠完成鋼殼的制造，后運(yùn)抵珠海牛頭島進(jìn)行混凝土澆筑，在淺塢區(qū)、深塢區(qū)完成一次舾裝和二次舾裝作業(yè)后，再由自主研發(fā)專(zhuān)用裝備沉管浮運(yùn)安裝一體船運(yùn)至隧址區(qū)進(jìn)行沉放。

自主研發(fā)突破世界難題

深中通道沉管隧道采用鋼殼混凝土組合結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)為國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用，國(guó)際上首次大規(guī)模使用。“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這種結(jié)構(gòu)形式就是鋼板包著混凝土，類(lèi)似‘三明治’結(jié)構(gòu)，具有承載能力大、防水性能好等優(yōu)點(diǎn)。但澆注隔倉(cāng)多，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)由2250個(gè)約4-16立方米封閉隔倉(cāng)構(gòu)成，牛頭島預(yù)制廠需要完成4萬(wàn)個(gè)不同規(guī)格隔倉(cāng)施工，高流動(dòng)性自密實(shí)混凝土總用量達(dá)66萬(wàn)立方米，在封閉隔倉(cāng)里實(shí)現(xiàn)混凝土填充密實(shí)性是世界性難題?！鄙钪型ǖ拦芾碇行母敝魅?、總工程師宋神友表示。

為了突破鋼殼“芯”技術(shù)，早于2015年，在廣東交通集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)下，深中通道管理中心組織產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合攻關(guān)，聯(lián)合四航局研發(fā)中心等單位，歷時(shí)三年多，進(jìn)行了上百次隔倉(cāng)模型澆筑試驗(yàn)，突破了封閉式隔倉(cāng)混凝土填充密實(shí)度等“卡脖子”難題。據(jù)宋神友介紹，一是研發(fā)了新材料，研制出了高穩(wěn)健、自流平、自密實(shí)混凝土；二是基于自流平混凝土流動(dòng)的工作原理，提出了合理的工藝孔構(gòu)造設(shè)計(jì)，保障澆筑時(shí)排氣的通暢性；三是形成了項(xiàng)目專(zhuān)用自密實(shí)混凝土澆筑質(zhì)量控制指南，明確了澆筑速度等工藝指標(biāo)；四是世界上首次研制了鋼殼混凝土智能澆筑裝備和系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有自動(dòng)控制澆筑速度、自動(dòng)感應(yīng)液面上升速度、自動(dòng)提升導(dǎo)管等功能，有效保障了鋼殼混凝土澆筑質(zhì)量。據(jù)悉，相關(guān)成果將填補(bǔ)行業(yè)空白，形成了相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及核心關(guān)鍵技術(shù)，引領(lǐng)交通基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，打造建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)的標(biāo)桿工程。

200臺(tái)智能小車(chē)搬動(dòng)8萬(wàn)噸管節(jié)

深中通道沉管隧道每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)的尺寸為165×46×10.6米，用鋼量約1萬(wàn)噸，其排水量超過(guò)了“遼寧號(hào)”航空母艦，澆筑混凝土后重達(dá)8萬(wàn)噸?！按舜无D(zhuǎn)運(yùn)的E1管節(jié)，是連接人工島和海底隧道的首節(jié)沉管，尺寸為123.8×46×10.6米，澆筑后總重量為6萬(wàn)噸?！鄙钪型ǖ拦芾碇行膷u隧工程師楊福林補(bǔ)充道。

沉管預(yù)制施工包含兩次沉管縱向移動(dòng)、混凝土澆筑、兩次舾裝等繁復(fù)流程。對(duì)工程師們來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵在于如何將澆筑后最重達(dá)8萬(wàn)噸的“巨無(wú)霸”鋼殼從預(yù)制車(chē)間安然無(wú)恙地運(yùn)送到淺塢區(qū)。

“這種運(yùn)輸最適合的方式就是智能編組小車(chē)，但國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的智能小車(chē)承載力均遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求，必須重新研發(fā)?！睋?jù)中交四航局深中通道S09標(biāo)項(xiàng)目部總工程師黃文慧介紹，在港珠澳大橋期間，單節(jié)沉管預(yù)制需要72天時(shí)間，1節(jié)沉管每天頂推約30米，完成單節(jié)轉(zhuǎn)運(yùn)需要7天。為滿(mǎn)足工期要求，加快粵港澳大灣區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，深中通道全部沉管預(yù)制工作計(jì)劃于2022年底完成，因此要保證每月生產(chǎn)1節(jié)沉管，就必須在1天之內(nèi)完成鋼殼沉管在預(yù)制廠內(nèi)的縱向移動(dòng)。

“起初，我們找了業(yè)內(nèi)共11家高規(guī)格、實(shí)力雄厚的設(shè)備制造商，但由于項(xiàng)目規(guī)模大、難度高、技術(shù)復(fù)雜，沒(méi)有一家單位能保證完成，我們只好自主研發(fā)?！秉S文慧說(shuō)。歷時(shí)一年半，終于攻克難關(guān)，研發(fā)出了單臺(tái)承載力達(dá)到800噸的臺(tái)車(chē)和智能移動(dòng)系統(tǒng)，采用“多點(diǎn)支撐、三點(diǎn)平衡、同步行走”原理實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)移動(dòng)，速度每分鐘可達(dá)0.2米至1米。

據(jù)悉，尺寸為165×46×10.6米的標(biāo)準(zhǔn)鋼殼沉管澆筑完成后將有近8萬(wàn)噸，并將再次縱移至淺塢區(qū)進(jìn)行一次舾裝作業(yè)，而四條軌道鋪設(shè)200輛800噸移動(dòng)臺(tái)車(chē)，可承重量最高達(dá)到了16萬(wàn)噸，為鋼殼澆筑提供了雙倍承載保證，徹底解決了單節(jié)8萬(wàn)噸沉管轉(zhuǎn)運(yùn)難題，大大提升管節(jié)轉(zhuǎn)運(yùn)工效，預(yù)計(jì)沉管縱移只需要3天時(shí)間即可完成，對(duì)縮短沉管預(yù)制工期有很大推進(jìn)作用。

目前，深中通道建設(shè)順利。橋梁工程已完成全部主橋樁基工程，正在進(jìn)行承臺(tái)施工作業(yè)；西人工島已完成筑島，正在進(jìn)行島上暗埋隧道CW2段主體結(jié)構(gòu)等施工；東人工島已完成堰筑段臨時(shí)圍堰結(jié)構(gòu)施工、沿江高速保護(hù)鋼板樁及鋼管樁施工等工作。沉管隧道核心裝備方面，已完成運(yùn)安一體船（一航津安1）、碎石整平船（一航津平2）及供料船、起錨艇等裝備建造任務(wù)，項(xiàng)目預(yù)計(jì)2024年建成通車(chē)。