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沿着高速看中国(广东)|“超级工程”飞跃伶仃洋:深中通道——珠三角东西两岸关键的网络联接线

2021-04-18 14:37 来源:大洋网

集隧、岛、桥、水下互通于一体,深中通道有着世界首例双向八车道钢壳混凝土沉管隧道、最大跨径的全离岸水中悬索桥,是当前世界上在建的综合难度最高的跨海集群工程。全长约24公里的深中通道设东、西两座人工岛、6.85公里海底隧道(沉管段长5.03公里)、17公里的桥梁(含1666米主跨伶仃洋大桥、580米主跨中山大桥)及一座水下互通立交(东人工岛),项目按100公里/小时的高速公路标准设计,双向8车道,计划2024年建成通车。

深中通道北距虎门大桥30公里,南距港珠澳大桥38公里,西边对接中开高速(在建),东边连接广深沿江高速和机荷高速西延线(在建),正处在珠三角东西两岸高速公路网络的A字型中心位置上,是整张高速公路网关键的一条网络联接线。这条线将彻底改变粤港澳大湾区珠江东西两岸的交通格局,极大地优化交通网络,使粤港澳大湾区主要城市间一小时生活圈真正形成,极大方便各种要素的流动,也将极大地节省出行时间成本和物质成本。

深圳至中山跨江通道,是国家重大工程、国高网G25-18跨珠江口的重要组成部分,粤港澳大湾区的重要交通枢纽,是我国迈向交通强国的里程碑工程。目前,工程进展顺利,各分部分项工程齐头并进,海底隧道已完成西端8节沉管安装,占总量四分之一,伶仃洋大桥主塔已施工至210米高程,中山大桥主塔已施工至150米高程,计划年内实现封顶。


通车后将极大缩短的通行距离

站在中山市马鞍岛上,对面宝安国际机场的白色候机楼如此清晰,飞机起降的声音仿佛响在耳边,左上侧广州南沙港区靠泊的巨轮巍然如山,巨大桥吊吊装集装箱作业好像就在眼前。

深中通道管理中心总工办主任、副总工程师陈越说,“从这里看过去,到深圳宝安机场,直线距离约20公里,到广州南沙港,不过13公里。然而,现在要从中山开车到深圳宝安机场,要大约2个小时,到南沙港也要一个半小时。深中通道通车,将极大缩短通行的距离,中山到深圳机场,将由两个小时变为20分钟。深中通道将为大湾区的发展开拓崭新局面。”

深中通道的建设,对于推进珠三角东西两岸产业互联互通以及各类要素的高效配置,加快粤东、粤西地区振兴发展以及广东自由贸易试验区发展,推动粤港澳大湾区城市群融合发展,助推广东经济转型、城市转型,具有重要战略意义。

上百次的实验取得桥梁技术突破至世界领先

深中通道项目横跨珠江口7条航道,航道上每天往来的船只超过4000艘/次。为了满足通航需求,深中通道在跨越伶仃航道时,采用了580米+1666米+580米的全球最大跨径全离岸海中三跨吊全飘浮体系悬索桥——伶仃洋大桥,桥面高达90米,又处在珠江口开阔水域、强台风频发区,欧洲著名桥梁公司断定:伶仃洋大桥采用的整体钢箱梁无法满足抗风安全要求。

深中通道管理中心副主任、总工程师宋神友说,“面对这个断定,我们是不服的,我就觉得我们能行!”在他的牵头组织下,经过多个单位3年多的平行研究,通过上百次试验,研发了新型组合气动控制技术,攻克了台风频发区超大跨整体钢箱梁悬索桥灾变控制技术,在世界上首次将超大跨整体钢箱梁悬索桥颤振临界风速提高至88米/秒,一举打破了国外权威的论断。

深中通道海中桥梁总长约15公里,主要控制性工程为伶仃洋大桥和中山大桥。其中,伶仃洋大桥面临的重大技术困难,除了抗风以外,正交异性钢桥面板疲劳及海中悬索桥主缆防腐等问题,同时也是交通基础设施领域的世界性难题。

宋神友表示,深中通道管理中心牵头科研和制造单位,反复研究,不断寻找新的突破点,经过上百次的试验,在两项技术上取得了全新的突破。其中包括,研发了钢桥面板U肋和顶板的全熔透焊接技术,实现焊缝全熔透、可检测,消除初始缺陷,大幅提升了正交异性钢桥面板的抗疲劳性能;并且在国际上首次研制出6毫米直径2060兆帕的锌铝多元合金镀层钢丝及索股,其耐盐雾腐蚀性能达到现有热镀锌钢丝的4-5倍、锌铝镀层钢丝的2倍,无论是强度还是耐腐蚀性能,都已经达到了世界领先水平。 

沉管浮运安装一体船系统性革新世界沉管浮运安装工艺

深中通道具有“超宽、深埋、变宽”等技术特点的双向八车道海底沉管隧道在世界上尚无先例,采用的钢壳混凝土沉管隧道结构也是国内外首次大规模应用,属于全新的结构和技术,极具开创性与挑战性。交通运输部原总工程师周海涛说:“深中通道的沉管隧道,如果做好了,那就是在世界沉管隧道的领域,在港珠澳大桥的基础上,又创造了新的高峰。”

面对难题,从2015年开始,深中通道管理中心牵头组织20余家国家一流科技攻关团队,历时4年攻关,开展了近千组模型试验,建立钢壳混凝土沉管隧道计算理论、设计方法,创新材料和工艺,研发全新装备,成功攻克了项目乃至行业“卡脖子”技术难题,形成了具有自主知识产权的钢壳混凝土沉管隧道建设成套技术和中国标准,填补了国内全产业链空白。且相比传统沉管隧道方案,该方案减少疏浚量1500万立方米,直接经济效益超过8亿元,经济和生态效益显著。

据了解,深中通道海底隧道沉管每个管节内部都有2200多个密闭仓格,对浇筑精度要求极高,且浇筑过程基本不可逆,这是一个世界性的难题。他们选择用智能化技术挑战传统浇筑方案,大胆设想、小心求证,历经80多次方案研讨,取得300多份图纸、23项技术攻关、11项国家专利,自主研发制造出了世界首例智能浇筑设备,实现浇筑速度、下料高度等的毫米级控制,实现沉管浇筑过程自动化,浇筑数据可视化,大大减少了人工干预,极大程度地提高了沉管预制效率和质量。深中通道管理中心副主任钟辉虹说:“我们现在有理由自豪,因为我们可以毫无愧色地说,我们的钢壳沉管浇筑工艺和效果,已经达到了世界领先水平!”

面对从桂山岛到深中通道隧址将近50公里的沉管浮运难题,深中通道管理中心牵头研制新一代的专用设备。“沉管浮运安装一体船的成功研制,使我们有了完全自主知识产权的沉管浮运安装利器。”宋神友说。2020年6月17日,世界首艘且当前唯一的一艘沉管浮运安装一体船首秀,成功实现了深中通道海底隧道沉管管节厘米级精度的安装。至目前,浮运安装一体船完成了8节沉管的浮运安装,创造了一月一节的沉管安装“中国速度”,厘米级的沉管安装“深中精度”让沉管对接滴水不漏。“通过这几节沉管的浮运安装表明,沉管浮运安装一体船系统性革新了世界沉管浮运安装工艺。”

西人工岛4个半月创造快速成岛的世界纪录

作为连接隧道和桥梁关键部分的西人工岛,项目采用了超大钢圆筒快速成岛技术实现了“海上鲲鹏”的跃飞——建设团队将57个高38至42米、直径28米、重达650吨的超大钢圆筒打入海中,围堰填砂成岛。但大圆筒在花岗岩地层中振沉与止水等都有着世界级的工程难度挑战。

从2017年5月1日打下第一个超大钢圆筒,到9月18日打下了第57个钢圆筒,仅用了4个半月时间,项目建设团队实现了西人工岛成岛,创造了快速成岛的世界纪录。

深中通道S01合同段项目负责人徐波表示,在施工过程中,深中通道钢圆筒振沉班组将工程建设上升到“打造世界一流跨海通道建设团队”的高度进行技术研发和完善,完善了28米大直径钢圆筒制作、APE600十二锤联动组装、钢圆筒振沉、DSM硬层处理等工艺,将BIM技术应用到整个工程建设当中,全面提升工程建设的信息化、智能化水平。在施工过程中,项目建设团队还创造了“一日四筒”的振沉成绩,打破了港珠澳大桥保持的“日沉三筒”的世界纪录。

深中通道工程大量采用了智能建造的方式来打造平安百年品质工程,如打造了国内首条大型钢结构智能制造生产线,世界首艘且唯一一艘沉管浮运安装一体船,世界领先的钢壳沉管自密实混凝土浇筑系统,BIM+智慧梁厂等等,通过自动化、智能化实现了危险作业换人、简简重复作业减人。但由于规模宏大,参与深中通道项目的建设者仍然超过11000人。

未来,在深中通道将形成我国钢壳混凝土沉管隧道、海中超大跨径悬索桥、8车道海底隧道防灾救援及水下枢纽互通立交等领域设计及施工成套技术及中国技术标准,填补国内空白,将会引领我国跨海通道工程技术新跨越,提升我国跨海工程建设品质和国际竞争力。

文/广州日报·新花城记者 卢梦谦、黄庆
图/广州日报·新花城记者 高鹤涛
视频/广州日报·新花城记者 罗知锋、高鹤涛、卢梦谦、黄庆
广州日报·新花城编辑 钱佳芸

[ 编辑: gzck ]
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