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深中通道背后的基建狂魔黑科技:水下打印天造岛

奚诗百科 奚诗百科 07-02 【科技】 213人已围观

摘要深中通道将于6月30日下午3时通车试运营,这条集桥、岛、隧、水下互通于一体,全长约24公里的通道,创下了多个世界之最,包括世界最大跨径全离岸海中钢箱梁悬索桥、世界最长的双向八车道海底沉管隧道、141天海上快速成岛等。通车前一天,红星新闻记者采访深中通道沉管安装、人工岛、海底测量的负责人,讲述深中通道建设背后的诸多“黑科技”。隧道跑得好要靠地基牢在诸多报道中都提到,深中隧道是世界最长的双向八车道海底沉管隧道、世界首例水下高速公路枢纽互通-机场互通立交,建设中曾连续7节沉管毫米级对接。这些亮眼数据背

深中通道将于6月30日下午3时通车试运营,这条集桥、岛、隧、水下互通于一体,全长约24公里的通道,创下了多个世界之最,包括世界最大跨径全离岸海中钢箱梁悬索桥、世界最长的双向八车道海底沉管隧道、141天海上快速成岛等。

通车前一天,红星新闻记者采访深中通道沉管安装、人工岛、海底测量的负责人,讲述深中通道建设背后的诸多“黑科技”。

隧道跑得好

要靠地基牢

在诸多报道中都提到,深中隧道是世界最长的双向八车道海底沉管隧道、世界首例水下高速公路枢纽互通-机场互通立交,建设中曾连续7节沉管毫米级对接。

这些亮眼数据背后,有一个稳固的地基在支撑。

▲基床铺设施工。中交一航局供图

据了解,深中通道沉管隧道由32节自重约8万吨的巨型沉管首尾相接而成。为了让这些庞然大物安稳入海,建造一个平整稳固的海底基床尤为关键。

在建设中,采用了深层水泥搅拌技术(DCM)和被称为“水下3D打印机”的海底整平船等技术装备,保证隧道建设不受沉降、泥沙回淤影响。

▲DCM施工

“就像人在床上睡觉,这个人就是我们隧道的沉管,床就是沉管的地基,床的四条腿就是咱们的DCM桩,保证地基不沉降。床垫就相当于块石层,大概2-3米厚,用震锤震实。”沉管安装技术负责人、中交一航局深中通道项目部常务副总工宁进进给红星新闻记者举了一个例子,来讲述地基铺设的整个过程,“为了让床垫更平,我们在上面铺了一层碎石层,相当于褥子,这里用到的就是我们的‘水下3D打印机’。用三层减少沉降、避免回淤,保证通车稳定。”

据了解,中交集团曾在2016年赴韩国考察DCM技术,但韩方拒绝深入讲解,同时禁止中方技术人员近距离接触DCM施工船。

本次深中通道建设,则是DCM技术首次在国内大规模成功应用。中交一航局一公司船机管理部总工程师李立,就是当年的亲历者之一。他认为,DCM工艺的应用,不仅解决了深中通道的施工难题,还打破了国外的技术垄断,证明我们拥有足够的自主创新能力。

深海有双眼睛

助力毫米级对接

在2023年深中通道最后合龙对接环节,曾经遇到一个麻烦:潜水员测量的数据和测量系统提供的数据存在偏差。

作为测量系统的负责人,中交一航局深中通道项目部测管中心主任锁旭宏需要当场拍板,是坚持采用测量系统数据还是使用潜水员数据。

此前连续几次沉管对接都达到了毫米级,如果最后这次合龙对接数据不准确,将打断这一成绩,并且对接过程不可逆,一旦开工就没有调整余地。

在检查数据后,锁旭宏选择相信自己的测量系统,要求按原计划进行。最终接头顶推作业完成,对接误差小于10毫米。

这套测量系统叫水下双目摄像定位系统,被称为“深海智眼”。

▲“深海智眼”及水下拉线设备。中交一航局供图

锁旭宏告诉红星新闻记者,以往沉管沉放安装主要依靠在沉管顶部安装9层楼高的测量塔来接收北斗信号,一方面,塔的安装拆除工作量大风险高;另一方面,遭遇台风存在安全隐患。为了替代这种形式,他们自主研发了基于水下双目加水下摄像的一套测量定位系统,解决了水下泥沙多可见度差、鱼类干扰等诸多困境。

锁旭宏介绍,这套系统就像人的眼睛一样镶嵌在最终接头上,可以实时提供推出过程中的三维姿态,显示可视化界面。再结合传统水下拉线技术,相互复核、联合解算,就能为最终接头在海底安装对接提供更加可靠、更高精度的定位数据。在深中通道建设中,创造了连续7节沉管近乎零偏差的毫米级安装世界纪录。

141天海上建岛

靠的是57个钢圆桶?

如何用不到5个月的时间,在海上建设一个19座足球场大小的人工岛?

这个听起来不可能完成的任务,在深中通道建设中就顺利完成了。建设这座长625米、最宽处456米、海面以上岛体面积13.7万平方米的西人工岛,仅用141天完工。

▲钢圆桶振沉作业。中交一航局供图

负责西人工岛建设的中交一航局深中通道项目部工程技术部部长刘帅告诉红星新闻记者,深中通道背后的基建狂魔黑科技:水下打印天造岛用传统的围堤吹填方式造岛,用时大约2-3年,他们首创的大直径钢圆筒快速成岛技术,只用了141天。

“我们把57个直径28米、最重达650吨的钢圆桶打入海里,桶与桶之间用116片副格钢弧板连接,形成一个圆形围堰,再往里面填沙,快速建岛。”刘帅介绍道。

刘帅告诉记者,深中通道是桥隧互通,桥梁上的高速公路和隧道的高差特别大,需要一个岛来完成标高的转换。

▲俯拍西人工岛。中交一航局供图

在西人工岛建设中,曾遭遇两大难题。一个是岛所在区域为采砂区、回淤区,地质不均匀,有很厚的硬质夹层,刘帅和同事们自研了DSM地质软化工艺降低硬质土的强度,使整个钢圆筒顺利插到海底。另一个则是如何快速把这些650吨的庞然大物快速打入海底,为此他们自主研发了12锤联动振动锤组,一度创下“一天振沉4筒”的纪录。

为了防止海浪冲击,他们在岛壁一圈做了抛石斜坡堤,是由各种大小的石头堆积而成的阶梯状造型,在抛石斜坡堤的上方还设置了一圈挡浪墙。刘帅表示,利用这些混凝土和碎石结构,能保证整体岛体的稳固,不怕台风海浪的冲击。

红星新闻记者付垚实习记者刘亚洲

编辑潘莉责编李彬彬

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