在碧波浩渺的伶仃洋上、層巒疊嶂的萬山群島之中，一個經(jīng)過預制“加工”重達約6萬噸的“巨無霸”管節(jié)正在淺塢區(qū)蓄勢待發(fā)。

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

世界最寬海底沉管隧道

今年6月，總重達8716噸的深中通道首個鋼殼管節(jié)順利從廣州南沙出運至珠海桂山鎮(zhèn)牛頭島沉管預制智慧工廠進行預制。首個沉管混凝土澆筑及縱移成功，攻克了項目鋼殼沉管混凝土施工關鍵技術難題，標志著深中通道隧道工程鋼殼混凝土沉管正式進入流水線生產(chǎn)。同時，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啟了重要一步。按照計劃，首個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)，預計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道海底沉管隧道，長約6.8公里，沉管段長約5.0公里，由32個巨型鋼殼沉管組成。其斷面寬度達46-55.46米，比港珠澳大橋雙向六車道鋼筋混凝土沉管隧道斷面還要寬，單孔跨度超過18米，沉放最大水深達40米，沉管結構的受力非常復雜，是目前世界上最寬的海底沉管隧道。

據(jù)了解，由中交四航局負責預制的22個沉管管節(jié)首先在廣州南沙龍穴島船廠完成鋼殼的制造，后運抵珠海牛頭島進行混凝土澆筑，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)專用裝備沉管浮運安裝一體船運至隧址區(qū)進行沉放。

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構形式，該結構為國內首次應用，國際上首次大規(guī)模使用。“簡單來說，這種結構形式就是鋼板包著混凝土，類似‘三明治’結構，具有承載能力大、防水性能好等優(yōu)點。但澆注隔倉多，每個標準管節(jié)由2250個約4-16立方米封閉隔倉構成，牛頭島預制廠需要完成4萬個不同規(guī)格隔倉施工，高流動性自密實混凝土總用量達66萬立方米，在封閉隔倉里實現(xiàn)混凝土填充密實性是世界性難題。”深中通道管理中心副主任、總工程師宋神友表示。

為了突破鋼殼“芯”技術，早于2015年，在廣東交通集團領導下，深中通道管理中心組織產(chǎn)學研用聯(lián)合攻關，聯(lián)合四航局研發(fā)中心等單位，歷時三年多，進行了上百次隔倉模型澆筑試驗，突破了封閉式隔倉混凝土填充密實度等“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、自密實混凝土；二是基于自流平混凝土流動的工作原理，提出了合理的工藝孔構造設計，保障澆筑時排氣的通暢性；三是形成了項目專用自密實混凝土澆筑質量控制指南，明確了澆筑速度等工藝指標；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)具有自動控制澆筑速度、自動感應液面上升速度、自動提升導管等功能，有效保障了鋼殼混凝土澆筑質量。據(jù)悉，相關成果將填補行業(yè)空白，形成了相應的行業(yè)標準及核心關鍵技術，引領交通基礎設施行業(yè)的高質量發(fā)展，打造建設交通強國的標桿工程。

200臺智能小車搬動8萬噸管節(jié)

深中通道沉管隧道每個標準管節(jié)的尺寸為165×46×10.6米，用鋼量約1萬噸，其排水量超過了“遼寧號”航空母艦，澆筑混凝土后重達8萬噸。“此次轉運的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6萬噸?！鄙钪型ǖ拦芾碇行膷u隧工程師楊福林補充道。

沉管預制施工包含兩次沉管縱向移動、混凝土澆筑、兩次舾裝等繁復流程。對工程師們來說，關鍵在于如何將澆筑后最重達8萬噸的“巨無霸”鋼殼從預制車間安然無恙地運送到淺塢區(qū)。

“這種運輸最適合的方式就是智能編組小車，但國內現(xiàn)有的智能小車承載力均遠遠達不到要求，必須重新研發(fā)?！睋?jù)中交四航局深中通道S09標項目部總工程師黃文慧介紹，在港珠澳大橋期間，單節(jié)沉管預制需要72天時間，1節(jié)沉管每天頂推約30米，完成單節(jié)轉運需要7天。為滿足工期要求，加快粵港澳大灣區(qū)基礎設施建設，深中通道全部沉管預制工作計劃于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天之內完成鋼殼沉管在預制廠內的縱向移動。

“起初，我們找了業(yè)內共11家高規(guī)格、實力雄厚的設備制造商，但由于項目規(guī)模大、難度高、技術復雜，沒有一家單位能保證完成，我們只好自主研發(fā)。”黃文慧說。歷時一年半，終于攻克難關，研發(fā)出了單臺承載力達到800噸的臺車和智能移動系統(tǒng)，采用“多點支撐、三點平衡、同步行走”原理實現(xiàn)平穩(wěn)移動，速度每分鐘可達0.2米至1米。

據(jù)悉，尺寸為165×46×10.6米的標準鋼殼沉管澆筑完成后將有近8萬噸，并將再次縱移至淺塢區(qū)進行一次舾裝作業(yè)，而四條軌道鋪設200輛800噸移動臺車，可承重量最高達到了16萬噸，為鋼殼澆筑提供了雙倍承載保證，徹底解決了單節(jié)8萬噸沉管轉運難題，大大提升管節(jié)轉運工效，預計沉管縱移只需要3天時間即可完成，對縮短沉管預制工期有很大推進作用。

目前，深中通道建設順利。橋梁工程已完成全部主橋樁基工程，正在進行承臺施工作業(yè)；西人工島已完成筑島，正在進行島上暗埋隧道CW2段主體結構等施工；東人工島已完成堰筑段臨時圍堰結構施工、沿江高速保護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，項目預計2024年建成通車。