文章来源:中国交通建设集团有限公司 发布时间:2021-02-18
全国百万人口以上城市近百座,98%以上依江而建,靠河而兴,但这些城市往往被河流分割,使得两岸道路骨架不连,如何高效联通河流两岸,是增强城市活力亟须突破的困局,轮渡还是架桥?瑕瑜互见,为了让河流两岸成功牵手,一种更先进、高效的方案——沉管隧道应运而生,沉管隧道抗震性能好、结构更安全,又能保证水面船只的正常通航,受恶劣气候影响小,故而在大型越江、跨海工程中得到愈发广泛的应用。
沉管隧道,即用沉管法修建的水底隧道,自1910年美国在底特律河用沉管法修建第一座用于交通运输的水下隧道起,已有百余年的发展历史,沉管的预制和安装都是极具难度的部分。
2021年1月22日,举世瞩目的跨海集群工程——深中通道港第7节海底隧道沉管E7与已安管节的精准对接,海底隧道建成总长突破千米。
而整个海底隧道将由32节航母大小的沉管相接,组成世界建设规模最大的钢壳沉管隧道,中交人凭借世界一流的系统装备及核心技术,接连刷新海底隧道沉管浮运安装的新纪录。
海底沉管隧道就是将一节节沉管在海底实现“接龙”,并准确定位在提前开挖好的水下基槽内,使这些管段组合为隧道,两端连接陆上交通。
两次舾装,密封“加眼”
要在数十米深的海底“安家”,沉管在正式浮运安装前,先要做防水处理,并装上一副能够看清海底的眼睛,这两道工序就是“一二次舾装”。 一次舾装主要包括安装压载水箱、封门,将两端通透的沉管临时升级为密闭的“潜艇”,保证沉管浮运安装滴水不漏。
到了二次舾装,沉管将与沉管安装船舶“合为一体”,并在沉管上安装测量塔、监测设备等,保证作业人员实时监测沉管在几十米深水中的一举一动,为高精度水下安装保驾护航。
在沉管安装前还需要为沉管建造一个安稳的“家”,深中通道作业区地质松软,中交人研发的DCM水下深层水泥搅拌桩工艺,对海底地基进行切割搅拌并注入水泥浆,使海底地层迅速固化,再经挖泥船将上层泥沙移走后,开展抛石振密作业,在基槽上铺设出一条“石板路”。
为保障沉管安稳着陆实现毫米级对接,中交一航局研发世界最大最先进的自升式碎石铺设整平船“一航津平2”,在“石板路”上铺设一条条“弓”字形的碎石垄,整平精度可控制在正负40毫米以内,3天时间便可完成单个管节基床的铺设,有效避免基槽回於问题,确保沉管水下高精度对接。
新船起航,浮运更稳
万事俱备,沉管开启海上之旅,从牛头岛沉管预制厂到西人工岛对接区,沉管需浮运近50公里,经7次航道切换,克服浅水区航道搁浅,地质条件复杂、回淤强度大等多个世界难题,才能成功安放海底。
为此,中交人量身打造了世界首艘沉管浮运安装一体船“一航津安1”,它集沉管浮运、定位、沉放和安装等功能于一体,具有DP定位和寻迹功能,是目前世界上安装能力最大、沉放精度最高、施工作业最高效、性能最先进的海底隧道沉管施工专用船舶,在设计、建造及施工管理系统方面均为自主研发,标志着海底沉管隧道施工正式进入智能化时代。
一体船的研发投产可减少航道疏浚挖泥量超2000万立方米,节省随行辅助船舶10余艘,有效缩短沉管浮运和航道封航时间,经济和社会效益显著。
沉管浮运既要有硬核装备,又要有过硬的软件系统,为了保证沉管安全抵达水工水域,一体船配套了船管连接系统,通过监测数十个应力监测点,实时将沉管连接情况,反馈到指挥室。
中交人还研发出世界上首套船管姿态监测系统“港湾一号”,它具备监测0.05赫兹超低频运动的能力,专门监测船与沉管在水中的每一个“舞步”,都能清清楚楚地呈现在屏幕上,为指挥决策提供参考。
北斗助力,精准安装
经过“长途跋涉”,沉管终于来到安装施工区,为实现水下毫米级对接,中交人将北斗定位系统引入跨海通道施工,一体船通过北斗定位系统,将沉管在水下的三维动态呈现在显示屏上,帮助指挥人员实时掌握沉管在海底的一举一动。
操作人员通过锚机将沉管下放到距对接端1米的基床上,经拉合进行初步对接,通过水力压接,排出多余的水,实现严丝合缝、滴水不漏。
沉管对接完成后,仍然处在一种不稳定的状态,水中的压力随时可能对各个部件造成巨大的破坏,世界最大供料锁固回填船“一航津供1”储存能力3000立方米,供料能力每小时800立方米,通过精准抛填石块,在沉管堆起梯形山,把沉管埋起来,让沉管有力应对海水冲刷、侧移、水浮的抵抗力,至此,海底沉管隧道的浮运安装,才算是宣告完成。
从“一桥连三地”的港珠澳大桥到助力粤港澳大湾区经济繁荣的深中通道,再到推动大连南北一体化发展的大连湾海底隧道,中交人不断攀基建工程新高度,用实际行动诠释让世界更畅通、让城市更宜居、让生活更美好的中交愿景。
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