從中山市一側(cè)眺望通向深圳市的深中通道。
曾煒(中)正在講解深中大橋建造情況。
以上圖片均為中交集團提供
遙望珠江口,曾被伶仃洋隔開的兩岸城市群,因一座超級工程而緊密銜接——全球首個集“橋、島、隧、水下互通”于一體的跨海集群工程,這就是深中通道。
七年磨一劍,天塹變通途。自開通以來,深中通道車流量始終保持高位運行,總量已突破1000萬車次,成為粵港澳大灣區(qū)融合發(fā)展的重要紐帶。超級工程何以造就,又凝結(jié)著怎樣的中國智慧?
方案創(chuàng)新——
創(chuàng)造“當(dāng)年動工、當(dāng)年成島”的中國速度
驅(qū)車穿行于深中通道,橋隧轉(zhuǎn)換處,建筑林立、綠植茂密。偌大的海上人工島,如今已是伶仃洋上的打卡新地標(biāo)。
從高空俯瞰,島嶼狀如鯤鵬:島體長625米,最寬處達456米,島體面積約13.7萬平方米,相當(dāng)于19個標(biāo)準(zhǔn)足球場。如此龐大的造島工程,創(chuàng)下了“當(dāng)年動工、當(dāng)年成島”的奇跡。
中國速度,何以實現(xiàn)?
方案創(chuàng)新是第一步。由于西人工島施工海域水深泥厚,傳統(tǒng)的圍堤吹填工藝無法滿足工期要求。充分借鑒港珠澳大橋建設(shè)經(jīng)驗,工程團隊創(chuàng)造性提出大型深插式鋼圓筒圍島方案,將57個鋼圓筒振沉入海,形成止水圍護結(jié)構(gòu),從而快速成島。
“藍圖”繪就,實施起來卻挑戰(zhàn)重重。“我們要把直徑28米、高40米、重600多噸的57個鋼圓筒,用自主研發(fā)的12錘聯(lián)動錘組,穩(wěn)穩(wěn)‘敲’進20多米深的海底。”中交一航局深中通道項目部副總經(jīng)理劉昊檳說,在海底地形勘探后發(fā)現(xiàn),珠江口水下軟土層厚達幾十米,其間還遍布硬質(zhì)夾層,振沉精度極難掌握。
基礎(chǔ)不牢,地動山搖。針對這一工況,團隊先研發(fā)出鋼圓筒基礎(chǔ)預(yù)處理技術(shù),“攪拌機”一樣的專用船舶深入砂層,注入泥漿、將其軟化,讓鋼圓筒的沉放如同插入平整的“豆腐”。他們還探索出新型測量定位系統(tǒng),為鋼圓筒振沉裝上“眼睛”,實現(xiàn)了振沉正位率100%。
2017年5月1日,西人工島首個鋼圓筒振沉成功;同年9月18日,最后一個鋼圓筒振沉完成。新技術(shù)“復(fù)刻”57次后,僅僅4個多月,伶仃洋上就“冒出”一座巨大的人工島,深中通道落下全線“第一子”。
工程創(chuàng)新——
把“問號”變成“感嘆號”
駛離西人工島,穿過寬闊的洞口一路向東,便隨深中隧道一起“潛入”數(shù)十米深的海底,雙向八車道筆直平坦、亮如白晝。很難想象,這是一段由幾十個約8萬噸重的鋼殼混凝土沉管首尾相接而成的浩大工程。
巨大沉管怎么造,是亟待解決的問題。2019年6月,珠海桂山島上,經(jīng)過10個月的全面升級改造,曾承接港珠澳大橋隧道沉管建造的中交四航局沉管預(yù)制工廠再度啟用。智慧工廠內(nèi),智能澆筑系統(tǒng)、鋼殼管節(jié)移動系統(tǒng)協(xié)同配合,不僅順利完成了23節(jié)沉管的快速預(yù)制和移運,還收獲了11項發(fā)明專利。
將造好的沉管浮運到位,是整個項目的重中之重。“與港珠澳大橋相比,深中通道沉管隧道結(jié)構(gòu)新、尺寸寬、運距長,已有裝備無法滿足施工要求,必須制造出一艘功能更強大的沉管施工專用船。”中交一航局深中通道項目部常務(wù)副總工程師寧進進說。
面對50公里的超長距離浮運難題,半年對比分析、多場“頭腦風(fēng)暴”,讓安裝船自帶動力的設(shè)想浮出水面。歷經(jīng)3年方案細化、建造、調(diào)試,2019年6月,世界首艘浮運安裝一體船“一航津安1”出塢。這是一艘自重達2萬噸的超大型船舶,不僅擁有自航能力、浮運效率提升3倍以上,還配備了沉管沉放姿態(tài)控制系統(tǒng),能實現(xiàn)水下50米的沉管精準(zhǔn)沉放。
“第一次看到這個龐然大物時,我們心里都在打鼓:到底行不行?”寧進進記憶猶新。
是騾子是馬,拉出來遛遛。于是,一年的演練開始了。茫茫外海上,10級大風(fēng)扛過去了,超過兩米的浪試過了,10個月5次的空載演練熬過去了,建設(shè)者心里的“問號”終于被慢慢“拉直”。
“月考”“模擬考”都合格后,2020年6月,正式“大考”終于到來——將首節(jié)沉管安放至大海深處的預(yù)定位置。
伶仃洋上,8萬噸重的一節(jié)沉管,從牛頭島槽塢中拖出,與2萬噸重的一體船合二為一。經(jīng)過7次航道轉(zhuǎn)換,克服淺水區(qū)航道擱淺、回淤強度大等挑戰(zhàn),最終抵達安裝點位。
“為了提高管節(jié)在水下40米的對接精度,我們首次將北斗系統(tǒng)引入沉管對接,實現(xiàn)水下沉管安裝無人化。”寧進進說,在港珠澳大橋建設(shè)期間,海底隧道沉管浮運12公里需花費12小時,而深中通道由于有了“一航津安1”的加持,50公里的沉管浮運距離僅用時10小時左右。
從首節(jié)沉管“首秀”,到2023年6月最后一節(jié)沉管安裝成功,3年間,寧進進帶領(lǐng)團隊不斷優(yōu)化操作方法和施工步驟,對接精度從厘米級縮小到毫米級,把一節(jié)節(jié)沉管在海底指定位置安穩(wěn)沉放。“這是我們夢寐以求的100分,到此所有的‘問號’都變成了大大的‘感嘆號’!”
裝備創(chuàng)新——
“劃”出伶仃洋上“天際線”
在西人工島駐足西望,深中大橋已成為伶仃洋上一道亮麗的“天際線”。
“劃”出這條線并不容易。“深中大橋包含兩座高270米的主塔,為保證通航能力,通航凈高達76.5米,為世界最高。”中交二航局深中通道項目常務(wù)副總工程師曾煒說,在臺風(fēng)頻發(fā)的復(fù)雜海洋環(huán)境中安全高效地建設(shè)主塔,挑戰(zhàn)不小。
經(jīng)過多次考察、研討,研發(fā)人員于2018年10月設(shè)計了一體化智能筑塔機的建設(shè)方案。
“研發(fā)一種集鋼筋部品加工與安裝、混凝土布料、養(yǎng)護與監(jiān)控于一體的可移動設(shè)備,相當(dāng)于在高空建一座‘豎向移動工廠’。”曾煒解釋道。
從研發(fā)、加工制造到拼裝成型,歷時近一年半,我國首臺一體化智能筑塔機順利落成投用。“有了這臺筑塔‘神器’,深中大橋塔柱施工速度從每天0.6米提升至1.2米,所需高空操作人員從15名減少至6名。”曾煒說,更重要的是,其智能養(yǎng)護系統(tǒng)還能使混凝土達到工廠內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)護條件,實現(xiàn)外表無收縮裂紋。
采用超長索股無人跟隨架設(shè)技術(shù),確保主纜架設(shè)“穩(wěn)準(zhǔn)快”;研發(fā)鋼筋網(wǎng)片柔性制作生產(chǎn)線,提升塔柱建造速度……一項項新技術(shù)、新工藝,助力深中大橋穩(wěn)穩(wěn)矗立于廣闊海面。
如今,深中通道已通車數(shù)月,深中大橋如臥波長虹,擎起伶仃洋制高點。“我們共同造就了超級工程,超級工程也讓我們擁有了人生的高光時刻。”17年建橋生涯,這是曾煒參與建造的第八座大橋,“奮斗無止境,深中大橋?qū)ξ襾碚f,不是結(jié)束,而是新的開始!”
“回望深中通道的創(chuàng)新歷程,每一步都是在懷疑中證明、在探索中前進。”寧進進感慨,深中通道培養(yǎng)的創(chuàng)新團隊、研發(fā)的先進裝備、積累的建設(shè)經(jīng)驗,將助力中國建造闊步邁向高質(zhì)量發(fā)展。