見證奇蹟的誕生!深中通道“下海”的祕密在這裡

9年時間,

港珠澳大橋成了伶仃洋上美麗的風景線,

一橋飛跨三地,

成就多項“世界之最”。


此時,在距離港珠澳大橋上游

約38公里的伶仃海域處,

由“橋、島、隧、水下互通”

組成的深中通道正在茁壯成長。

它以身高270米、長24千米、

雙向八車道的雄姿飛躍伶仃洋,

交融海陸空,承擔起打破區域界限,

將珠三角“深莞惠”與“珠中江”

兩大城市團串聯在一起的重任,

未來必將創造出更大的奇蹟。


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深中通道西人工島已成島,正在開展軟基處理施工。


自2015年國家發展改革委正式批覆同意建設,深中通道掀開了自己的工程畫卷,目前已經進入“史上最難”篇章——沉管建設部分。

深中通道沉管隧道長約6.8公里,是世界首次使用雙向八車道超寬鋼殼混凝土沉管隧道,具有“超寬、變寬、深埋、回淤量大、區域地層穩定性差”五大技術難點,工程規模宏大,技術難度極高。

按照計劃,深中通道沉管隧道工程將於2019年開始管節預製,項目全線計劃於2024年建成通車。


全橋全隧,行不通


很多人疑惑的是,為什麼深中通道沒有選擇做單純的全橋或全隧工程方案,而是選擇採用東隧西橋這樣一個集群工程方案?

深中通道管理中心總工程師宋神友介紹,這跟深中通道的地理位置有關。項目所在區域地質條件複雜,採用超長海底隧道穿越珠江口施工及運營期風險巨大,因此“全隧”行不通;

在項目東側,由於同時受到深圳機場航空限高影響及礬石航道等多條高等級通航水道通航淨高影響,必須採用隧道方式穿越,因此“全橋”的可能性幾乎為零。


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在項目前期論證階段,深中通道前期工作辦公室對項目線位的選擇組織開展了地質勘探的深度調查、建設條件和工程方案的反覆論證,在跨越7條航道的繁忙珠江口上,先後制定多達29個過江通道方案,最終推薦方案通過了由院士、勘察設計大師等權威專家組成的評審團隊的認可。

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項目東邊靠近深圳寶安機場,建6.8公里海底隧道,既解決航空限高問題,又保證三條航道的適航;西邊建全球最高的海中大橋,避免超長隧道的施工、營運安全問題,也解決港口未來發展空間。


主橋伶仃洋大橋設計為1666米的特大跨度,同時橋面高達90米,相當於30層樓的高度,未來有望成為全球最高海中大橋。由於項目處於海洋環境,因此必須解決橋樑結構特別是與海水直接接觸的下部結構基礎工程的防腐蝕問題。為此深中通道管理中心組織專業團隊研發高性能海工混凝土,從材料、施工工藝等多方面確保結構的耐久性和長效健康使用。


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水下互通,不簡單


深中通道是繼港珠澳大橋之後,又一集“橋、島、隧、水下互通”於一體的超級工程,項目全長24公里。

由於與廣深沿江高速互聯互通的交通功能需求要在海中實現,深中通道項目為此構築了東人工島及“水下互通”,與之對接的海底隧道相應設置615米的變寬段,由雙向八車道加寬至雙向十二車道。

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深中通道東人工島是國內首個高速公路水下樞紐互通立交

據瞭解,從深圳到中山,深中通道按照“東人工島——鋼殼沉管海底隧道——西人工島——伶仃洋大橋——中山大橋”一路行進,沉管隧道兩端分別連住東島和西島,西島是橋隧轉換,東島則承擔“水下互通”的重要樞紐功能。

東人工島的重要性——

“作為國內首個高速公路水下樞紐互通立交,東人工島除了承載著項目沉管隧道與橋樑交通轉換的功能外,它最重要功能是通過機場樞紐水下互通立交,實現深中通道與廣深沿江高速、寶安機場、大鏟灣港區、大空港區之間的快捷交通轉換。未來經深中通道東人工島水下互通立交,便可東往深圳、西往中山,北往廣州、南往香港,真正實現快速便捷交通轉換、各城市間互聯互通。”宋神友表示。


交通運輸部總工程師周偉在深中通道S08標沉管隧道總體施工技術方案諮詢會上表示,深中通道是我國新的世紀工程、品牌工程,其中沉管是深中通道最難的部分。


沉管之難,五道關


宋神友表示,“在施工方面,深中通道鋼殼沉管隧道面臨非常大的挑戰。”具體來說,具有“超寬、變寬、深埋、回淤量大、挖砂坑區域地層穩定性差”五大技術難點,工程規模和技術難度前所未有。


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“超寬”指隧道採用雙向八車道技術標準,管節斷面寬度46米,為世界首例,設計及施工難度大。

“變寬”指隧道為滿足交通功能需求,設置615米的變寬段,由雙向八車道加寬至雙向十二車道(因為接東人工島這個水下互通的時候有著不同方向的轉變),管節斷面寬度由46米變寬至約70米,在隧道內多次分合流,目前國內缺乏規範標準,帶來的行車安全性問題突出。

“深埋”指沉管隧道埋置深度深,最深位置沉管底標高距水面接近40米,管節結構設計難度高。

“回淤量大”指洪季回淤強度平均接近2釐米/天,颱風期最大回淤強度超過5釐米/天,沉管沉放及沉降控制難度大。

“挖砂坑區域地層穩定性差”指西島斜坡段位於超大挖沙坑內,區域地層擾動嚴重,穩定性很差,對基槽開挖成槽及基礎處理造成較大困難。


為了攻克這五大技術難題,深中通道管理中心組織設計、科研單位反覆論證比選,最終選擇採用鋼殼混凝土沉管結構。該結構具有能適應超寬、深埋、變寬等建設條件,承載能力、抗裂性能好,耐久性有保障,對海洋環境影響較小等優勢。

鋼的殼,用量相當於三座“鳥巢”


混凝土沉管結構,與港珠澳大橋的鋼筋混凝土沉管結構僅一字之差,但差之千里。

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“鋼筋混凝土結構是土木工程領域最常採用的結構形式,就是通過綁紮鋼筋設置結構骨架,再拼裝模板澆築混凝土,使之形成我們需要的結構形狀。而鋼殼混凝土則完全不同,它是先預製好與結構物外形一致的鋼殼,再向鋼殼內澆築特殊的高流動性混凝土,國際上也形象地稱這一結構為三明治結構。”宋神友形象地解釋道。

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深中通道東人工島及主線堰築段隧道工程施工現場工人正在進行圍堰鋼板樁插打施工

深中通道是世界上首次大規模應用鋼殼混凝土沉管結構,其管節構件尺寸大大超出了既有國外工程案例的經驗範圍,目前國內尚缺乏成套的鋼殼混凝土沉管隧道技術標準和規範、施工經驗,每月一節的生產工期、苛刻的精度要求等各方面因素對鋼殼製造能力提出了很大的挑戰。此外,受航道水深條件及乾塢預製場制約,管節需要遠距離浮運、沿基槽遠距離橫拖,浮運安裝風險也很大。因此,沉管隧道綜合施工難度極大。

深中通道鋼殼沉管隧道每個標準管節都是“巨人”,尺寸為寬46米 × 高10.6米 × 長165米,用鋼量約1萬噸,體量相當於一艘中型航空母艦船體。項目共32個管節,總用鋼量達到了32萬噸。據瞭解,用鋼材搭起來的國家體育館“鳥巢”總用鋼量約為11萬噸,也就是說,建設深中通道沉管隧道的用鋼量相當於建設約3座“鳥巢”。管節構造工藝相當複雜,單個管節達到2500個隔倉,縱橫隔板、連接件交錯,還涉及到厚鋼板的焊接,接頭處的管節大小是否適應接口,諸如此類的問題都將面臨技術上的巨大挑戰。



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儘管鋼殼沉管體量巨大,但對製造精度的要求是及其苛刻的,任何一個生產過程都不允許有絲毫差池。全部鋼殼製造工期預計為30個月,承建單位力爭在

今年底明年初完成首節鋼殼沉管制造。

沉管“下”海是必然又艱難的選擇,

每一個細節的精準到位

關係著深中通道的極致質量,

每一次難題的成功突破

影響著深中通道的順利進展。

然而,

凝聚著成千上萬建設者心血的深中通道,

終將閃耀伶仃洋,閃亮全球!



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讀創/深圳商報駐穗記者 姚嘉莉


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