深中通道建設(shè)扎實(shí)推進(jìn) 又一座超大型工程將跨越伶仃洋
珠江口,伶仃洋,飛云舒卷,碧波蕩漾。
站在廣東中山市馬鞍島遠(yuǎn)眺,正在建設(shè)的深中通道蜿蜒于深藍(lán)海面之上,時(shí)而騰空躍起,時(shí)而遁入海中,穿行24公里,通向深圳前海。繼港珠澳大橋后,這一集“隧、島、橋、水下互通”于一體的超大型跨海通道將再次刷新多項(xiàng)世界紀(jì)錄。
從更高的視角俯瞰,深中通道北距虎門(mén)大橋30公里,南距港珠澳大橋31公里,是粵港澳大灣區(qū)“A”字形交通主骨架的關(guān)鍵“一橫”。明年建成通車(chē)后,中山至深圳車(chē)程將由2小時(shí)縮短為20分鐘,成為連通珠江口兩岸城市群的交通大動(dòng)脈。超級(jí)工程如何建成?“世界之最”何以造就?日前,記者趕赴施工現(xiàn)場(chǎng)一探究竟。
海上風(fēng)箏
僅用4個(gè)半月,在茫茫外海筑起一座相當(dāng)于19個(gè)足球場(chǎng)大的人工島
夏日清晨,從高處望去,海面波光粼粼,深中通道如一只巨大的“海上風(fēng)箏”正振翅欲飛。
這只風(fēng)箏的“箏面”便是深中通道的西人工島。為保證伶仃洋水域擁有30萬(wàn)噸級(jí)的通航能力,深中通道采取了東隧西橋的設(shè)計(jì)方案?!皷|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。”深中通道管理中心島隧工程管理部部長(zhǎng)張長(zhǎng)亮說(shuō)。
茫茫大海中,“第一子”如何落下?
“外海水深10余米,軟土層厚幾十米,好比在‘水豆腐’上筑島,傳統(tǒng)的拋石沉箱容易滑落、難以固定?!敝薪灰缓骄稚钪型ǖ理?xiàng)目部副總工程師鄭偉濤說(shuō),團(tuán)隊(duì)充分借鑒港珠澳大橋建設(shè)經(jīng)驗(yàn),提出全新的大型深插式鋼圓筒圍島方案,將57個(gè)單個(gè)直徑相當(dāng)于1個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)籃球場(chǎng)長(zhǎng)度、13層樓高的巨型鋼圓筒打入海床,再填沙成島。
然而,大海不會(huì)輕易順從人的意愿。海底勘探后,問(wèn)題擺在面前?!斑@里的海床結(jié)構(gòu)不僅有厚厚的淤泥,還遍布著深淺不一的硬質(zhì)夾層,地質(zhì)條件比港珠澳大橋人工島的施工條件更惡劣?!编崅嬖V記者,在這塊凹凸不平的“水豆腐”上施工,很容易出現(xiàn)位置偏差。
“地質(zhì)問(wèn)題不解決,一切都是紙上談兵?!编崅钢贿h(yuǎn)處的水下深層攪拌船說(shuō),它便是破解難題的“功臣”。原來(lái),這艘船就像是一臺(tái)巨大的攪拌機(jī),其上附著的3根鉆管能夠深入砂層、注入泥漿、軟化地質(zhì),從而讓鋼圓筒更易穿透硬質(zhì)砂層,精準(zhǔn)抵達(dá)設(shè)計(jì)位置。
試驗(yàn)順利、鋼筒就緒,2017年5月1日,筑島大幕正式開(kāi)啟——萬(wàn)噸巨輪載著首個(gè)大鋼圓筒,緩緩駛?cè)肓尕暄竺?,?shù)百名施工人員在海上列隊(duì)迎接。4000噸級(jí)起重船“一航津泰”伸出長(zhǎng)長(zhǎng)的吊索,穩(wěn)穩(wěn)地將液壓振動(dòng)錘組和大鋼圓筒一同吊起,在自主研發(fā)的定位系統(tǒng)引導(dǎo)下,將其精準(zhǔn)置于水中。
一聲“振沉開(kāi)始”,洋面倏地沸騰起來(lái)?!拔宋宋恕比蜃畲笫N聯(lián)動(dòng)液壓振動(dòng)錘組同時(shí)發(fā)力,聲若鼎,勢(shì)如虹。3個(gè)多小時(shí)后,重量超600噸的鋼圓筒穩(wěn)穩(wěn)插入海底10多米,振沉正位率達(dá)到100%。
“相較于港珠澳大橋,深中通道鋼圓筒直徑更長(zhǎng)、重量更大,振沉作業(yè)所需的動(dòng)力也更強(qiáng)?!编崅院赖?,團(tuán)隊(duì)在原有八錘聯(lián)動(dòng)錘組基礎(chǔ)上優(yōu)化改造,設(shè)計(jì)制造出十二錘聯(lián)動(dòng)錘組,最大施重力達(dá)到5900噸,水平領(lǐng)先同行業(yè)。首個(gè)鋼圓筒振沉成功后的幾個(gè)月里,這項(xiàng)技術(shù)先后“復(fù)刻”了57次?!皬?qiáng)臺(tái)風(fēng)‘天鴿’過(guò)境后,我們對(duì)每個(gè)筒進(jìn)行測(cè)量,位置幾乎沒(méi)有變化,無(wú)論結(jié)構(gòu)還是穩(wěn)定性都經(jīng)受住了考驗(yàn)?!编崅f(shuō)。
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一只“海上風(fēng)箏”。僅用4個(gè)半月,在離岸數(shù)十里的茫茫外海,憑空筑起一座相當(dāng)于19個(gè)足球場(chǎng)大小的人工島,刷新了快速成島的世界紀(jì)錄。
海底繡花
32節(jié)沉管首尾相接、安放海底,6.8公里長(zhǎng)的海底隧道在洋面下“牽手”
“海上風(fēng)箏”翩然起舞,得有一根堅(jiān)固耐久的“牽引線”——一段長(zhǎng)達(dá)6.8公里的海底隧道。
根據(jù)通道工程設(shè)計(jì),隧道段要在30多米以下的深海軟土層安置32節(jié)沉管,實(shí)現(xiàn)海底雙向八車(chē)道通行。這也是目前全球最長(zhǎng)最寬的鋼殼混凝土沉管隧道。
先不論每節(jié)沉管錯(cuò)綜復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu),單看“體型”,每節(jié)標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長(zhǎng)165米,重約8萬(wàn)噸。要將這32個(gè)“大家伙”沉入海底,首尾相接、嚴(yán)絲合縫,確保整個(gè)工程在100年的設(shè)計(jì)壽命中“滴水不漏”,挑戰(zhàn)前所未有。
制造巨型鋼殼沉管是第一場(chǎng)硬仗。
珠江口外,珠海牛頭島,歷經(jīng)港珠澳大橋建設(shè),這里已建成世界上規(guī)模最大的隧道沉管預(yù)制工廠?!案鶕?jù)項(xiàng)目要求,我們需保證每月生產(chǎn)一節(jié)沉管。這樣一來(lái),鋼殼沉管在工廠內(nèi)的縱向移動(dòng)必須在1天內(nèi)完成。做到這一點(diǎn),智能化是唯一出路?!敝薪凰暮骄稚钪型ǖ理?xiàng)目生產(chǎn)副經(jīng)理羅兵說(shuō)。
80多次研討、300多份圖紙、23次攻關(guān),一整套智能制造方案出爐:200臺(tái)自主研發(fā)的智能臺(tái)車(chē)同步行走,4小時(shí)內(nèi)將鋼殼馱運(yùn)至澆筑區(qū)。緊接著,智能澆筑機(jī)器人出馬,智能計(jì)算澆筑速度、實(shí)時(shí)控制混凝土下料高度,讓每個(gè)倉(cāng)格澆筑飽滿,最終完成一節(jié)鋼殼沉管。
造出沉管只是邁出的第一步。從沉管預(yù)制廠到西人工島對(duì)接區(qū)近50公里,如何把沉管浮運(yùn)到位,成為新考驗(yàn)。
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)首先提出,將原本用于港珠澳大橋沉管建設(shè)的兩艘安裝船加寬,匹配深中通道沉管的寬度。然而,由于兩船無(wú)法自航,加寬后的船體需在左右兩側(cè)加拖輪進(jìn)行拖帶,而已有航道寬度無(wú)法滿足安裝船和拖輪編隊(duì)的航行需求。如果新造一艘自航式半潛船,周期長(zhǎng),作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)也大。
怎么辦?2016年一次專(zhuān)家研討會(huì)上,時(shí)任中交一航局副總經(jīng)理兼總工程師的李一勇帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)躍出靈感:能不能將兩艘安裝船轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)整體結(jié)構(gòu),通過(guò)主、側(cè)推裝置使其具備拖帶動(dòng)力?
思路一轉(zhuǎn)天地寬。經(jīng)過(guò)一年多的細(xì)化、建造、調(diào)試,世界首艘沉管浮運(yùn)安裝一體船“一航津安1”從概念化作實(shí)物:船長(zhǎng)190米、寬75米、深近15米,即使運(yùn)載8萬(wàn)噸級(jí)沉管,也能實(shí)現(xiàn)沉管水下50米的精準(zhǔn)沉放與對(duì)接。
接下來(lái)是最嚴(yán)峻的考驗(yàn):將首節(jié)沉管安放至大海深處的預(yù)定位置。
2020年6月16日凌晨2點(diǎn),8萬(wàn)噸重的一節(jié)沉管,從牛頭島槽塢中拖出,與2萬(wàn)噸重的一體船合而為一。在8艘拖輪和海事船的伴隨下,它們穿過(guò)港珠澳大橋,進(jìn)入伶仃洋航道,經(jīng)過(guò)7次航道轉(zhuǎn)換,克服淺水區(qū)航道擱淺、回淤?gòu)?qiáng)度大等重重挑戰(zhàn),最終抵達(dá)安裝點(diǎn)位。
長(zhǎng)途跋涉后,沉管開(kāi)始“深海之吻”:操作員通過(guò)錨機(jī)將沉管緩緩下放到海底基床上,通過(guò)水力壓接排出多余的水,沉管與固定管節(jié)“緊緊相擁”。
從首節(jié)沉管“首秀”圓滿到最后一節(jié)沉管安裝成功,海底安放32節(jié)沉管,用了整整3年。
今年6月9日中午,一體船指揮大廳內(nèi),150多名技術(shù)人員嚴(yán)陣以待。通過(guò)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)查看,海下作業(yè)一覽無(wú)余:最后一節(jié)沉管穩(wěn)穩(wěn)安放在指定位置,之后通過(guò)千斤頂系統(tǒng)將最終接頭緩緩?fù)瞥觯又鴫汉?、?duì)準(zhǔn)、密封。
“E23管節(jié)出塢、浮運(yùn)、安裝全部完成,最終接頭推出完成,測(cè)量塔及潛水探摸顯示精度滿足要求!”中交一航局深中通道項(xiàng)目部常務(wù)副總工程師寧進(jìn)進(jìn)興奮地在現(xiàn)場(chǎng)報(bào)告。
近70個(gè)小時(shí)的緊張,頓時(shí)化作一片歡騰。所有人都知道,這意味著,深中通道海底隧道成功合龍,深圳和中山兩市在伶仃洋海底實(shí)現(xiàn)“牽手”。
6月11日凌晨,伶仃洋上升起了慶功的煙火,它們騰空而起、劃破夜空,映紅了海上圍觀的張張笑臉。
風(fēng)中穿針
世界最大海中錨碇拽起世界最高通航凈空海中大橋,270米高空架設(shè)199根鋼絲索股組成的主纜
如果說(shuō)隧道是藏在水下的一根“隱線”,那么橋梁便是牽著“海上風(fēng)箏”騰空而起的“放飛線”。
這是一根絕不簡(jiǎn)單的線。它全長(zhǎng)約17公里,自中山馬鞍島上引橋,經(jīng)中山大橋,過(guò)伶仃洋大橋,最終連接西人工島。其中伶仃洋大橋以1666米的主跨,成為世界最大跨徑全離岸海中鋼箱梁懸索橋,還因擁有270米的主塔成為世界最高通航凈空海中大橋。
為保證通航能力,伶仃洋大橋船舶通航凈高達(dá)76.5米,為世界最高。要實(shí)現(xiàn)這樣的通航凈高,就得在伶仃洋上建造兩座更高的大橋主塔。
“大跨徑的懸索橋,要求有更牢的錨碇作受力結(jié)構(gòu)?!表樦薪欢骄稚钪型ǖ理?xiàng)目部副經(jīng)理廖文龍手指的方向,在主纜和海面相接處,一塊巨大的“秤砣”穩(wěn)穩(wěn)扎在海中。“伶仃洋大橋單個(gè)錨碇重達(dá)170萬(wàn)噸,是世界最大海中錨碇。它就像是拔河時(shí)隊(duì)尾那個(gè)人,要靠體重拽住大橋主纜,承受整個(gè)橋梁和車(chē)輛的重量。”
汪洋大海毫無(wú)支撐,該從何下手?壘筑人工島,將海上施工轉(zhuǎn)化為陸上施工。人工島旁連接著一片半個(gè)足球場(chǎng)大小的生活平臺(tái),130個(gè)集裝箱集聚成的“小鎮(zhèn)”,成了工人們口中的“海景房”,一待便是4年多?!白铋L(zhǎng)的一次,3個(gè)月都沒(méi)下過(guò)島,白天聽(tīng)海浪,夜里看繁星。”廖文龍清晰記得下島的日子——今年4月28日,“那是大橋合龍的日子,一切堅(jiān)守都值得了?!?/p>
錨碇嵌入深海,主塔高高聳立,兩條懸空的繩索將二者緊緊相連。這繩索便是大橋的主纜,也是懸索橋的“生命線”。
“欲架懸索,先走貓道?!敝薪欢骄稚钪型ǖ理?xiàng)目部副經(jīng)理張平說(shuō),作為架設(shè)大橋主纜鋪設(shè)的空中施工通道,貓道貫穿了整個(gè)懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工過(guò)程。
鉆進(jìn)緊貼主塔而建、五尺見(jiàn)方的升降機(jī),移步施工平臺(tái)再爬上兩層樓梯,記者來(lái)到了距海面270米、約90層樓高的塔頂,徹底凌空的貓道映入眼簾:兩條綿延3公里、寬僅4米的空中走廊飛越航道,底部鋼絲綁扎成面網(wǎng),兩旁是及腰欄桿。鼓足勇氣,碎步上前,頭上白云飛流,腳下波濤翻滾,不禁腿腳發(fā)軟。
兩個(gè)多月里,施工人員正是在這樣的百米高空來(lái)回穿梭,給大橋“穿針引線”——將199根鋼絲索股,一根根牽著錨頭,從一端移到另一端橫移入錨,最終組成直徑1米、強(qiáng)度足以承受15萬(wàn)噸重量的主纜。
“我們每個(gè)人都是‘走鋼絲’的人,而且走的是世界海中最高、最長(zhǎng)的‘鋼絲’?!睆?007年開(kāi)始造橋,這是張平參與建設(shè)的第七座懸索橋,“要建造施工標(biāo)準(zhǔn)最高的世界級(jí)大橋,每個(gè)人、每一天、每道工序都不能有絲毫懈怠,這就是伶仃洋大橋?qū)ξ覀兘蛉说囊?。?/p>
目前,深中通道全線橋梁已全部合龍,正緊鑼密鼓進(jìn)行橋面附屬設(shè)施施工。沿著橋梁一路向東,人工島、海底隧道后續(xù)工程建設(shè)正酣,一只連接珠江口兩岸城市群的巨大“海上風(fēng)箏”躍然海面,成為伶仃洋上的一道壯觀風(fēng)景。
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