歷時7年完成世界級跨海集群工程建設(shè) 深中通道創(chuàng)10項(xiàng)“世界之最”
深中通道深中大橋。圖片來源：粵交集宣
珠江口，伶仃洋，飛云舒卷，碧波蕩漾。
架天路、筑長城、造雙島……6月16日，深中通道順利通過質(zhì)量“大考”，在這片廣闊的海域，以一個又一個基建“奇跡”，讓“嘆零丁”變“跨巨變”。
迎著疾風(fēng)險浪，上萬名建設(shè)者奮斗7年，在伶仃洋上建起世界最大跨徑全離岸海中鋼箱梁懸索橋，鋪設(shè)世界首例雙向八車道鋼殼混凝土沉管隧道，造出世界首例水下高速公路樞紐互通，以過硬的實(shí)力創(chuàng)下10項(xiàng)“世界之最”。
如今，穿云破海，深中通道踏浪而來。這不僅是一座交通工程，更是一個跨時代的標(biāo)志，是中國建設(shè)者對科技和工程的自我超越與極限挑戰(zhàn)。
鯤鵬展翅
4個半月刷新快速成島世界紀(jì)錄
從空中俯瞰，面積約13.7萬平方米、相當(dāng)于19個足球場的深中通道西人工島，就像鯤鵬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島開工。這個深中通道工程在伶仃洋上落下的“第一子”，對深中通道整體穩(wěn)定性和進(jìn)展起著非常關(guān)鍵的作用。
為保證伶仃航道30萬噸級的通航能力，深中通道采取了東隧西橋的設(shè)計(jì)方案。“東邊是海底隧道，西邊是跨海大橋，要讓二者牽手，先要在海中壘筑一座人工島。”深中通道管理中心副主任張長亮介紹。
57個鋼圓筒，每個直徑28米、高35-40米，重達(dá)650噸；深中通道西人工島處于采砂區(qū)內(nèi)，地層復(fù)雜，建設(shè)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了鋼圓筒基礎(chǔ)預(yù)處理核心技術(shù)，在不平整、不均勻的施工海域地基上“磨豆腐”，降低硬質(zhì)土地層強(qiáng)度，加上自主研發(fā)的12錘聯(lián)動錘組同頻振沉，成功將一個個巨型鋼圓筒精準(zhǔn)牢固地打入海底巖層中。
2017年9月18日，隨著最后一根鋼圓筒振沉到位，西人工島外圈圍堰如珠玉般勾勒出“海上鯤鵬”。僅用4個半月，在寬闊的伶仃洋中間，憑空筑起一座相當(dāng)于19個足球場大小的人工島，刷新了快速成島的世界紀(jì)錄。
如今，這座“海上鯤鵬”已成為伶仃洋上的新地標(biāo)。從這里往東，深中通道開始了全長6845米的海底隧道部分，不久后汽車將從這里駛向海平面之下，最深的地方將在海平面之下39米的沉管隧道中行駛。
海底繡花
毫米級完成32次“深海之吻”
根據(jù)工程設(shè)計(jì)，深中隧道要在30多米以下的深海軟土層安置32個沉管和1個最終接頭，實(shí)現(xiàn)海底雙向八車道通行。這也是目前全球最長最寬的鋼殼混凝土沉管隧道。
深中隧道總用鋼量超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(jié)（26個標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)、6個非標(biāo)管節(jié)）和1個最終接頭，標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長165米、寬46米、高10.6米，立起來就是一幢55層的大樓。
要將這32個“大家伙”沉入海底，首尾相接、嚴(yán)絲合縫，確保整個工程在100年的設(shè)計(jì)壽命中“滴水不漏”，挑戰(zhàn)前所未有。
首先面臨的難題就是制造巨型鋼殼沉管。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，深中通道打造了國內(nèi)首條大型鋼結(jié)構(gòu)“智能制造四線一系統(tǒng)”，“我們在國內(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，極大提高了質(zhì)量和速度。”深中通道管理中心主任、總工程師宋神友說。
2020年6月16日凌晨2點(diǎn)，6萬噸重的首個沉管管節(jié)，在珠海牛頭島的港池中與一體船合二為一。在護(hù)航船舶的伴隨下，它們穿過港珠澳大橋，進(jìn)入伶仃航道，經(jīng)過7次航道轉(zhuǎn)換，克服繁忙航路轉(zhuǎn)換、淺水區(qū)航道擱淺等多重挑戰(zhàn)，最終抵達(dá)安裝點(diǎn)位。
首個管節(jié)在長途跋涉后，開始“深海之吻”：操作員通過錨機(jī)將沉管緩緩下放到海底基床上，運(yùn)用拉合器使沉管與對接端初步接合，然后排去結(jié)合腔內(nèi)海水，通過水力壓接使其與對接端“緊緊相擁”。
在30余米深的海底，讓8萬噸重的標(biāo)準(zhǔn)沉管實(shí)現(xiàn)毫米級對接，難度堪比載人飛船和“天宮”空間站對接。從首節(jié)沉管“首秀”圓滿到最后一節(jié)沉管安裝成功，在海底安放32節(jié)沉管用了整整3年。
2023年6月，迎來了E23管節(jié)及最終接頭沉放對接的關(guān)鍵時刻。這是一次時間跨度最長、需要兩次對接的浮運(yùn)安裝。沉管運(yùn)輸安裝一體船“一航津安1”號，猶如一只巨大的長方形鋼鐵夾子，將最后一節(jié)沉管和最終接頭，牢牢抱在船底，最終接頭端朝向東方的E24。
這個采用整體預(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)完成對接并確認(rèn)姿態(tài)合適后，推出段就像一個巨型的抽屜內(nèi)盒，利用千斤頂和水壓的力量，將推出段從一側(cè)推出，與E24管節(jié)的端鋼殼完成對接。2.2米的距離，用了6個小時，最終接頭才與E24管節(jié)對接，隧道合龍。
“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)的對接，同時在世界沉管隧道施工領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)新的突破，擴(kuò)大我國在該領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢。”宋神友介紹道。
風(fēng)中穿針
最強(qiáng)“中國芯”飛索跨伶仃
如果說隧道是“潛龍?jiān)跍Y”，那么橋梁便是“飛龍?jiān)谔臁薄?/p>
深中通道橋梁工程全長約17公里，其中深中大橋以1666米的主跨，成為世界最大跨徑全離岸海中鋼箱梁懸索橋，通航凈高76.5米，為世界最高通航凈空海中大橋。
“為了保證往來船只順利通航，深中大橋橋面高達(dá)91米，相當(dāng)于30層樓高，是世界上最高通航凈空的跨海橋梁。加之處在珠江口開闊水域，強(qiáng)臺風(fēng)頻發(fā)，國外著名橋梁公司認(rèn)為‘無法滿足抗風(fēng)安全要求’。”深中通道管理中心常務(wù)副主任范傳斌說。
“哪里能服輸！”范傳斌回憶道，在深中通道管理中心牽頭組織下，多個單位聯(lián)合攻關(guān)，歷時3年多，研發(fā)了新型組合氣動控制技術(shù)，攻克了臺風(fēng)頻發(fā)區(qū)超大跨整體鋼箱梁懸索橋?yàn)?zāi)變控制技術(shù)，一舉打破了國外權(quán)威的論斷。
除此之外，正交異性鋼橋面板疲勞及海中懸索橋主纜防腐等問題，也是世界性難題。
懸索橋，指的是以通過索塔懸掛并錨固于兩岸或橋兩端的纜索作為上部結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件的橋梁。
“纜索是懸索橋受力的關(guān)鍵構(gòu)件之一，也是懸索橋的‘生命線’。”范傳斌介紹，深中大橋跨度大，且長期處于高溫、高鹽、高濕的海洋環(huán)境，金屬腐蝕疲勞問題突出，全壽命周期不能更換，對纜索強(qiáng)度、耐腐蝕性要求極高。
為此，深中大橋所使用的主纜鋼絲十分特別：6毫米直徑、2060兆帕的鋅鋁多元合金鍍層鋼絲，其耐鹽霧腐蝕性能至少是現(xiàn)有熱鍍鋅鋼絲的1倍、鋅鋁鍍層鋼絲的2倍。
“無論是強(qiáng)度還是耐腐蝕性能，都達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。這也是我國自主研發(fā)的2060兆帕鋼絲‘中國芯’在世界上首次大規(guī)模應(yīng)用于懸索橋主纜建造。”范傳斌介紹，深中大橋上下游共設(shè)兩根主纜，單根主纜長約3000米、重約17000噸，由199束索股組成，每束索股又由127絲高強(qiáng)鋼絲組成，單絲承載力可以吊起三輛小汽車。
一橋飛架，跨越伶仃。五年時間里，建設(shè)團(tuán)隊(duì)克服了全海上作業(yè)、建設(shè)條件復(fù)雜、頻發(fā)強(qiáng)臺風(fēng)等諸多不利條件，最終讓深中大橋巍然矗立于海天之間。
如今，自東向西，粵港澳大灣區(qū)世界級跨海集群工程深中通道若游龍潛海，又似長龍臥波，再次一舉打破珠江兩岸時空局限，為大灣區(qū)這片發(fā)展熱土再添跨海通道。
深中大橋
◆世界最大跨徑全離岸海中鋼箱梁懸索橋（主跨1666米）
◆世界最高橋面、最高通航凈空海中大橋（橋面高91米）
◆世界最大海中懸索橋錨碇（單個錨碇混凝土方量約34.4萬立方米）
◆世界最高懸索橋抗風(fēng)檢驗(yàn)風(fēng)速（最高顫振檢驗(yàn)風(fēng)速83.7m/s）
◆世界最大體量鋼橋面熱拌環(huán)氧瀝青鋪裝（面積達(dá)到37.88萬平方米）
深中隧道
◆世界最長的雙向八車道海底沉管隧道（長5035米，32個管節(jié)+1個最終接頭）
◆世界最寬的海底鋼殼-混凝土沉管隧道（標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長165米、寬46米（最寬55.6米）、高10.6米）
◆世界單體體量澆筑最大鋼殼沉管自密實(shí)混凝土澆筑（單個管節(jié)混凝土澆筑方量達(dá)到2.9萬立方米，累計(jì)91萬立方米）
◆世界首例水下高速公路樞紐互通-機(jī)場互通立交
◆世界最寬（3米）的可反復(fù)折疊M型止水帶應(yīng)用于沉管最終接頭