6月11日8時,世界最長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,貫通測量結果表明,深中通道海底隧道實現了與東側E24管節精準對接。距離2018年4月深中通道海底隧道沉管鋼殼試驗段開工5年后,這座“海底長城”終于合龍,深圳和中山兩市在伶仃洋海底實現“牽手”。
深中通道沉管隧道最終接頭正進行水下對接
深中通道是國家高速公路網G2518跨珠江口的重要組成部分,也是粵港澳大灣區核心交通樞紐工程,全長24公里,集“橋、島、隧、水下互通”于一體。其中,海底隧道長約6.8公里,包含沉管段約5公里,由32個管節及1個最終接頭組成。此前,深中通道海底隧道已由東西兩側往中間依次沉放對接了31個管節。6月8日開始最后一個管節(E23)及最終接頭的整體浮運安裝,至6月11日完成最終接頭推出對接,共用時近70個小時,一舉實現關鍵控制性工程突破,為深中通道沖刺2024年通車目標邁出重要一步。
“深中通道海底隧道順利合龍,為打造環珠江口100公里‘黃金內灣’提速。當前,交通集團正攜手各方,全力以赴推進深中通道建設,為進一步提高粵港澳大灣區的‘硬聯通’和‘軟聯通’水平,為新征程上廣東推進中國式現代化建設貢獻交通力量。”交通集團黨委書記、董事長鄧小華表示。
海底繡花:高質量打造舒適基床
海底沉管隧道工程共分為三大關鍵技術:基礎處理、管節浮運安裝及接頭處理。其中,基礎處理包括基槽開挖、軟基處理及基床整平。基礎處理的要求極高,海底20至40米深處基槽開挖精度、碎石整平精度均要求達到亞米級,堪稱“海底繡花”。深中通道項目創新海相深厚淤泥層“大直徑深層水泥攪拌樁+塊石振密”復合地基處理新技術,軟土地基沉降控制在48毫米以內,達到國際領先水平。
隧道基槽開挖是沉管管節安裝的第一道工序,自2019年起至今,項目共完成了3500萬立方米的疏浚作業,完成了約26.5萬立方米的海底礁石破除。挖出來的泥沙,可以裝滿14000個國際標準游泳池。
深中通道海底隧道位于珠江口,水文泥沙復雜、基槽回淤強度大,本次E23管節及最終接頭隧址清淤要求更高,龍口區清淤操作空間被壓縮至長167米、寬46米的范圍內。負責沉管隧道基槽開挖的中交廣航局深中通道項目部負責人說:“該區域內不到半年就回淤高達1.88萬立方米,在基床上形成類似‘漿糊’的板結沉積物。我們應用‘深海吸塵器’——專用清淤船,開展精準定點清淤6000余次,用14天完成清淤任務。”
專用清淤船正在進行隧道基槽開挖
深中通道專門研發的“一航津平2”是當前世界上最先進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1米厚的碎石層。中交一航局深中通道項目部相關負責人說:“碎石整平船就是一臺水下‘3D打印機’,鋪設碎石的方式與‘3D打印’相同,鋪設完成后,碎石層的平整度可以控制在正負4厘米內,為沉管管節及最終接頭鋪上一層舒適的床墊。”
當前世界上最先進的沉管隧道基槽碎石整平船“一航津平2”
鋼鐵長城:智能制造鑄就鋼鐵身軀
深中通道海底隧道長約6.8公里,總用鋼量約32萬噸,是國家體育場“鳥巢”用鋼量的3倍。其中鋼殼混凝土沉管隧道長約5公里,分為32個管節(26個標準管節、6個非標管節)和1個最終接頭,標準管節長165米、寬46米、高10.6米,立起來就是一幢55層的大樓。深中通道海底隧道平均每節沉管的用鋼量約1萬噸,焊縫長度超過270公里,最厚的鋼板達到40毫米。按照施工計劃,必須要達到每月出廠一節鋼殼的速度,才能滿足項目建設需要。
為此,深中通道打造了國內首條大型鋼結構“智能制造四線一系統”,并分別在廣船國際和黃埔文沖船廠進行應用。“我們在國內首次實現了大型鋼結構塊體智能焊接及智能噴涂,極大提高了焊接的質量和速度。”深中通道管理中心總工辦負責人介紹。
國內首條大型鋼結構“智能制造四線一系統”
鋼殼制造完成后,由中交四航局桂山島沉管預制廠負責23個管節的預制,保利長大黃埔文沖龍穴島沉管預制廠負責9個管節的預制,兩處均采用智能澆筑系統進行自密實混凝土的澆筑。“經過三年多的平行研究,進行了上百組模型試驗,我們研制出了高穩健、高流動性的自密實混凝土。同時,我們研發出了具備自動尋孔、自動行走、自動控制澆筑速度的智能澆筑裝備及系統,極大提升了澆筑質量和速度。”中交四航局深中通道項目部生產負責人說。深中通道鋼殼沉管管節共澆筑了近90萬立方米的自密實混凝土,檢測表明,混凝土填充密實性達到國際領先水平。
E23管節及最終接頭在沉管預制廠進行澆筑
隧貫伶仃:最終接頭精準推出對接
6月11日,深中通道最終接頭實現了與E24管節的精準對接。深中通道沉管隧道采用的整體預制水下管內推出式最終接頭,是世界首創的全新結構裝置,將最終接頭與最后一節沉管(E23)一同制造,推出段放置在管節對接端的擴大端內,與最后一節沉管一并浮運沉放,待最后管節標準段與已安裝管節完成對接并確認姿態合適后,推出段就像一個巨型的抽屜內盒(長5.1*寬46*高9.75米,重1600噸),利用千斤頂將推出段(抽屜)從一側推出,與E24管節的端鋼殼完成對接。
深中通道管理中心總工程師介紹:“這種接頭具有安全性好、施工快速、不需要大型裝備、經濟性好等優點。創新采用這種新接頭形式的出發點和目的,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、更加精準的對接,同時在世界沉管隧道施工領域中實現新的突破,擴大我國在該領域的領先優勢。”
最后一個管節和最終接頭正在浮運
這個世界首創的集成裝置,由中交公路規劃設計院負責設計,其制造難度非同一般。中交公路規劃設計院設計負責人說:“在深中通道最終接頭的狹小空間內,一共集成了11套專用設備和系統,基本都是定制的,比如行程達到近3米的液壓千斤頂。”由于是首次設計制造,建造團隊需攻堅克難并持續優化設計與建造方案。廣船國際深中通道項目GK01標項目部負責人說:“最終接頭用鋼量僅2000噸,為保障其制造精度,我們制造它就用了9個月。”
最后一個管節和最終接頭正進行沉放對接
深中通道管理中心總工程師說:“為了實現最終接頭的精準對接合龍,我們主要做了三方面的工作:在最終接頭實施之前,通過精益求精地沉放、對接調節控制及基于北斗測量控制系統,實現了15個管節毫米級的平面安裝精度;研發了深水水下測控系統,通過‘雙目攝影+拉線法’雙測量系統,實現5毫米以內的測控精度,準確掌握推出段與E24端鋼殼的相關空間姿態;新型最終接頭推出系統方面,我們研發了千斤頂同步位移控制系統,能實現推出過程平面精度在2.5毫米以內。通過以上三方面的工作實現了合龍段高精度推出對接。”
建設者們正在船艙內,緊張地開展船上作業
深中通道位處繁忙通航海域,每天通航船舶達4000艘次。為了保障深中通道建設期施工及通航安全,廣東海事部門牽頭成立深中通道建設水上交通安全工作領導小組,深化政企聯動,三年來共出動300多艘次船舶及3000多人次的護航人員,保障沉管隧道32個管節及最終接頭浮運安裝安全有序。深中通道項目開工至今2000余天,未發生通航安全責任事故。
品質深中:系統革新世界沉管隧道工藝
為了實現超長距離(50公里)的安全浮運,并進一步提升沉管安裝的精度,歷經三年的平行研究,深中通道研發了世界首艘且唯一一艘沉管浮運安裝一體船“一航津安1”,它是當前世界上安裝能力最大、沉放精度最高、施工作業最高效、性能最先進的沉管運輸安裝專用船舶,可滿足8萬噸級沉管50公里超長距離安全浮運安裝作業,減少伶仃航道占用時間80%以上,減少臨時航道挖泥70%以上,沉管浮運安裝效率較傳統工藝提升一倍以上。
自2020年6月17日完成首節沉管浮運安裝以來,一體船共完成了23個管節及最終接頭的高精度浮運安裝。深中通道海底沉管隧道全部管節的平面對接精度均控制在20毫米以內。
深中通道管理中心有關負責人說:“沉管浮運安裝一體船系統性革新了世界沉管浮運安裝工藝,也將世界沉管安裝的厘米級標準,提升到中國的毫米級標準。可以說,在這方面,我們打造了深中樣本、創造了國際標桿。”
沉管隧道東端首個管節(E32)完成沉放安裝
深中通道海底隧道西側23個管節及最終接頭,由中交一航局深中通道項目部負責安裝,東側9個管節由交通運輸部廣州打撈局負責安裝。廣州打撈局采用沉放駁+拖輪的方式進行浮運沉放,通過總結提升以往20余年的工作經驗,也使沉管的浮運安裝達到較高水平。
深中通道管理中心島隧工程部負責人說:“我們堅持共建共享的建設理念,充分發揮優勢資源及技術,從東西兩側同步向海中安裝管節,相互借鑒及提升,創造了沉管安裝毫米級精度。”
灣區脊梁:助力粵港澳大灣區加速建設
深中通道處于珠江出海口下游、粵港澳大灣區的幾何中心,是珠江東岸“深莞惠”與西岸“珠中江”兩大城市組團間唯一的公路直連通道,是當前世界上建設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、防洪、水利、機場航空限高、海洋環境、通航安全等多重因素制約,要克服特別復雜的建設環境和世界性的技術難題。
作為交通運輸部首批平安百年品質工程創建示范項目,深中通道攻堅克難,研發了沉管浮運安裝一體船等多項世界首創裝備與系統,開發了鋼殼-混凝土沉管隧道設計理論及合理構造等多項國際領先技術,實現了深水條件下沉管隧道15個管節毫米級安裝、鋼殼自密實混凝土脫空檢測合格率100%、伶仃洋大橋線形控制精度較規范要求提高了3倍等突出成效,將形成具有自主知識產權的跨海集群工程設計施工成套技術,引領行業高質量發展,進一步鞏固我國在跨海集群工程領域的領先水平。
深中通道全線航拍
目前,海底隧道實現合龍,將開展最終接頭后焊段施工等,力爭11月實現隧道貫通;橋梁工程已經合龍,人工島工程按計劃推進,路面、機電、房建交安和管內工程已經全面展開,正向2024年項目建成通車奮力沖刺。
深中通道沉管隧道建設歷程
2018年4月27日,深中通道海底隧道沉管鋼殼試驗段在南沙龍穴島廣船國際GK01標車間開工。
2019年6月26日,深中通道海底隧道首節沉管鋼殼完成制造,并運抵世界最大沉管預制智慧工廠進行澆筑。項目打造了國內首條大型鋼結構智能制造生產線,自主研制鋼殼混凝土智能澆筑設備及控制系統,澆筑質量國際領先。
2020年6月17日,深中通道首節沉管E1管節完成沉放安裝,在世界首制沉管浮運安裝一體船的助力下,實現“深海初吻”。
2021年8月30日,深中通道沉管隧道東端首節沉管E32管節完成沉放對接,開創東西兩端同步安裝的新局面。E32管節橫斷面最寬處為55.46米,其實現精準對接,突破了超寬、變寬沉管管節在浮運安裝方面的世界紀錄。
2022年3月11日至13日,深中通道完成E26管節及E17管節沉放安裝,在世界范圍內首次實現同一窗口期沉放兩個大型管節。
2022年6月30日,深中通道海底隧道基槽疏浚工程完工,開挖疏浚約3500萬方淤泥、破碎了26.5萬方水下礁石,為沉管浮運沉放提供先決條件。
2023年6月11日,深中通道海底隧道E23管節及最終接頭完成沉放對接,沉管隧道實現合龍。