大國工程：歷時5年，“海底長城”合龍
2023-06-11云阿云智庫•大國工程•粵港澳大灣區(qū)
來源：央視新聞客戶端
2023年6月11日8時，廣東交通集團(tuán)發(fā)布消息，世界最長最寬鋼殼混凝土沉管隧道——深中通道海底隧道最終接頭順利推出，貫通測量結(jié)果表明，實現(xiàn)了與東側(cè)E24管節(jié)精準(zhǔn)對接。距離2018年4月海底隧道沉管鋼殼試驗段開工，整整5年后，這座“海底長城”終于合龍，深圳和中山兩市在伶仃洋海底實現(xiàn)“牽手”。
深中通道是國家高速公路網(wǎng)G2518跨珠江口的重要組成部分，也是粵港澳大灣區(qū)核心交通樞紐工程，全長24公里，集“橋、島、隧、水下互通”于一體。其中，海底隧道長約6.8公里，包含沉管段約5公里，由32個管節(jié)及1個最終接頭組成。此前，深中通道海底隧道已由東西兩側(cè)往中間依次沉放對接了31個管節(jié)。6月8日開始最后一個管節(jié)（E23）及最終接頭的整體浮運安裝，至今日完成最終接頭推出對接，共用時近70個小時，一舉實現(xiàn)關(guān)鍵控制性工程突破，為深中通道沖刺2024年通車目標(biāo)邁出重要一步。
“深中通道海底隧道順利合龍，為打造環(huán)珠江口100公里‘黃金內(nèi)灣’提速。當(dāng)前，廣東交通集團(tuán)正協(xié)同各方，全力以赴推進(jìn)深中通道建設(shè)，為進(jìn)一步提高粵港澳大灣區(qū)的‘硬聯(lián)通’和‘軟聯(lián)通’水平，為新征程上廣東推進(jìn)中國式現(xiàn)代化建設(shè)貢獻(xiàn)交通力量�！睆V東交通集團(tuán)黨委書記、董事長鄧小華表示。
此前報道顯示，6月8日，深中通道海底隧道合龍前的最后一節(jié)沉管和最終接頭開始浮運，自珠海牛頭島出塢到隧址沉放安裝位置，需航經(jīng)50公里，跨越珠江口多條航道。深中通道海底隧道長6845米，其中沉管段長5035米，由32個管節(jié)和1個最終接頭組成，為國內(nèi)首次采用鋼殼沉管隧道結(jié)構(gòu)的項目，將建世界首例雙向八車道海底沉管隧道。
承擔(dān)此重任的是世界首艘沉管浮運安裝一體船。8日上午，沉管浮運安裝一體船駛出珠海牛頭島船塢，將航經(jīng)50公里，跨越珠江口多條航道，前往隧址沉放安裝位置。
一體船運載的深中通道E23管節(jié)帶最終接頭長約165米，寬46米，排水量相當(dāng)于一艘重型航母。作為沉管隧道關(guān)鍵控制性節(jié)點，E23管節(jié)沉放對接完成后，推出段與E24管節(jié)對接，完成最終接頭施工。
一、解鎖超級工程背后的超級智慧
據(jù)了解，海底沉管隧道工程共分為三大關(guān)鍵技術(shù)：基礎(chǔ)處理、管節(jié)浮運安裝及接頭處理。其中，基礎(chǔ)處理包括基槽開挖、軟基處理及基床整平�；A(chǔ)處理的要求極高，海底20~40米深處基槽開挖精度、碎石整平精度均要求達(dá)到亞米級，堪稱“海底繡花”。深中通道項目創(chuàng)新海相深厚淤泥層“大直徑深層水泥攪拌樁+塊石振密”復(fù)合地基處理新技術(shù)，軟土地基沉降控制在48毫米以內(nèi)，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
隧道基槽開挖是沉管管節(jié)安裝的第一道工序。負(fù)責(zé)沉管隧道基槽開挖的中交廣航局深中通道項目部常務(wù)副經(jīng)理楊景鵬告訴記者，自2019年起至今，共完成了3500萬立方米的疏浚作業(yè)，完成了約26.5萬立方米的海底礁石破除。挖出來的泥沙，可以裝滿14000個國際標(biāo)準(zhǔn)游泳池。深中通道海底隧道位于珠江口，水文泥沙復(fù)雜、基槽回淤強度大，本次E23管節(jié)及最終接頭隧址清淤要求更高，龍口區(qū)清淤操作空間被壓縮至長167米、寬46米的范圍內(nèi)。楊景鵬說：“該區(qū)域內(nèi)不到半年就回淤高達(dá)1.88萬立方米，在基床上形成類似‘糨糊’的板結(jié)沉積物。我們應(yīng)用‘深海吸塵器’——專用清淤船，開展精準(zhǔn)定點清淤6000余次，用14天完成清淤任務(wù)�！�
深中通道專門研發(fā)的“一航津平2”是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的沉管隧道基槽碎石整平船，在完成基槽清淤、深層水泥攪拌樁、塊石拋填后，基槽碎石整平船在其上方均勻鋪設(shè)1米厚的碎石層。中交一航局深中通道項目部常務(wù)副總工程師寧進(jìn)進(jìn)說：“碎石整平船就是一臺水下‘3D打印機’，鋪設(shè)碎石的方式與‘3D打印’相同，鋪設(shè)完成后，碎石層的平整度可以控制在正負(fù)4厘米內(nèi)，為沉管管節(jié)及最終接頭鋪上一層舒適的床墊�！�
二、鋼鐵長城：智能制造鑄就鋼鐵身軀
深中通道海底隧道長約6.8公里，總用鋼量約32萬噸，是國家體育場“鳥巢”用鋼量的3倍。其中鋼殼混凝土沉管隧道長約5公里，分為32個管節(jié)（26個標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)、6個非標(biāo)管節(jié)）和1個最終接頭，標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長165米、寬46米、高10.6米，立起來就是一幢55層的大樓。據(jù)了解，平均每節(jié)沉管的用鋼量約1萬噸，焊縫長度超過270公里，最厚的鋼板達(dá)到40毫米。按照施工計劃，必須要達(dá)到每月出廠一節(jié)鋼殼的速度，才能滿足項目建設(shè)需要。為此，深中通道打造了國內(nèi)首條大型鋼結(jié)構(gòu)“智能制造四線一系統(tǒng)”，并分別在廣船國際和黃埔文沖船廠進(jìn)行應(yīng)用�！拔覀冊趪鴥�(nèi)首次實現(xiàn)了大型鋼結(jié)構(gòu)塊體智能焊接及智能噴涂，極大提高了焊接的質(zhì)量和速度。”深中通道管理中心總工辦主任劉健告訴記者。
鋼殼制造完成后，由中交四航局桂山島沉管預(yù)制廠負(fù)責(zé)23個管節(jié)的預(yù)制，保利長大黃埔文沖龍穴島沉管預(yù)制廠負(fù)責(zé)9個管節(jié)的預(yù)制，兩處均采用智能澆筑系統(tǒng)進(jìn)行自密實混凝土的澆筑。“經(jīng)過三年多的平行研究，進(jìn)行了上百組模型試驗，我們研制出了高穩(wěn)健、高流動性的自密實混凝土。同時，我們研發(fā)出了具備自動尋孔、自動行走、自動控制澆筑速度的智能澆筑裝備及系統(tǒng)，極大提升了澆筑質(zhì)量和速度。”中交四航局深中通道項目部生產(chǎn)副經(jīng)理羅兵說。據(jù)了解，深中通道鋼殼沉管管節(jié)共澆筑了近90萬立方米的自密實混凝土，檢測表明，混凝土填充密實性達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
三、隧貫伶仃：最終接頭精準(zhǔn)推出對接
6月11日，深中通道最終接頭實現(xiàn)了與E24管節(jié)的精準(zhǔn)對接。據(jù)悉，深中通道沉管隧道采用的整體預(yù)制水下管內(nèi)推出式最終接頭，是世界首創(chuàng)的全新結(jié)構(gòu)裝置，將最終接頭與最后一節(jié)沉管（E23）一同制造，推出段放置在管節(jié)對接端的擴(kuò)大端內(nèi)，與最后一節(jié)沉管一并浮運沉放，待最后管節(jié)標(biāo)準(zhǔn)段與已安裝管節(jié)完成對接并確認(rèn)姿態(tài)合適后，推出段就像一個巨型的抽屜內(nèi)盒（長5.1*寬46*高9.75米，重1600噸），利用千斤頂將推出段（抽屜）從一側(cè)推出，與E24管節(jié)的端鋼殼完成對接。深中通道管理中心總工程師宋神友介紹：“這種接頭具有安全性好、施工快速、不需要大型裝備、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點。創(chuàng)新采用這種新接頭形式的出發(fā)點和目的，是我們希望在外海沉管隧道建造中，形成更加安全、更加高效、更加精準(zhǔn)的對接，同時在世界沉管隧道施工領(lǐng)域中實現(xiàn)新的突破，擴(kuò)大我國在該領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢�！�
這個世界首創(chuàng)的集成裝置，由中交公路規(guī)劃設(shè)計院負(fù)責(zé)設(shè)計，其制造難度非同一般。設(shè)計負(fù)責(zé)人徐國平說：“在最終接頭的狹小空間內(nèi)，一共集成了11套專用設(shè)備和系統(tǒng)，基本都是定制的，比如行程達(dá)到近3米的液壓千斤頂�！庇捎谑鞘状卧O(shè)計制造，建造團(tuán)隊需攻堅克難并持續(xù)優(yōu)化設(shè)計與建造方案。廣船國際深中通道項目GK01標(biāo)項目部常務(wù)副經(jīng)理鄧凱說：“最終接頭用鋼量僅2000噸，為保障其制造精度，我們制造它就用了9個月。”
深中通道管理中心總工程師宋神友告訴記者：“為了實現(xiàn)最終接頭的精準(zhǔn)對接合龍，我們主要做了三方面的工作，一是在最終接頭實施之前，通過精益求精地沉放、對接調(diào)節(jié)控制及基于北斗測量控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了15個管節(jié)毫米級的平面安裝精度；二是研發(fā)了深水水下測控系統(tǒng)，通過‘雙目攝影+拉線法’雙測量系統(tǒng)，實現(xiàn)5毫米以內(nèi)的測控精度，準(zhǔn)確掌握推出段與E24端鋼殼的相關(guān)空間姿態(tài)；三是新型最終接頭推出系統(tǒng)方面，我們研發(fā)了千斤頂同步位移控制系統(tǒng)，能實現(xiàn)推出過程平面精度在2.5毫米以內(nèi)。通過以上三方面的工作實現(xiàn)了合龍段高精度推出對接�！�
深中通道位處繁忙通航海域，每天通航船舶達(dá)4000艘次。為了保障深中通道建設(shè)期施工及通航安全，廣東海事部門牽頭成立深中通道建設(shè)水上交通安全工作領(lǐng)導(dǎo)小組，深化政企聯(lián)動，三年來共出動300多艘次船舶及3000多人次的護(hù)航人員，保障沉管隧道32個管節(jié)及最終接頭浮運安裝安全有序。項目開工至今2000余天，未發(fā)生通航安全責(zé)任事故。
四、品質(zhì)深中：系統(tǒng)革新世界沉管隧道工藝
為了實現(xiàn)超長距離（50公里）的安全浮運，并進(jìn)一步提升沉管安裝的精度，歷經(jīng)三年的平行研究，深中通道研發(fā)了世界首艘且唯一一艘沉管浮運安裝一體船“一航津安1”，它是當(dāng)前世界上安裝能力最大、沉放精度最高、施工作業(yè)最高效、性能最先進(jìn)的沉管運輸安裝專用船舶，可滿足8萬噸級沉管50公里超長距離安全浮運安裝作業(yè)，減少伶仃航道占用時間80%以上，減少臨時航道挖泥70%以上，沉管浮運安裝效率較傳統(tǒng)工藝提升一倍以上。自2020年6月17日完成首節(jié)沉管浮運安裝以來，一體船共完成了23個管節(jié)及最終接頭的高精度浮運安裝。深中通道海底沉管隧道全部管節(jié)的平面對接精度均控制在20毫米以內(nèi)，其中有15個管節(jié)達(dá)到了10毫米以內(nèi)的“毫米級”安裝精度。深中通道管理中心副主任鐘輝虹說：“沉管浮運安裝一體船系統(tǒng)性革新了世界沉管浮運安裝工藝，也將世界沉管安裝的厘米級標(biāo)準(zhǔn)，提升到中國的毫米級標(biāo)準(zhǔn)�？梢哉f，在這方面，我們打造了深中樣本、創(chuàng)造了國際標(biāo)桿�！�
據(jù)了解，深中通道海底隧道西側(cè)23個管節(jié)及最終接頭，由中交一航局深中通道項目部負(fù)責(zé)安裝，東側(cè)9個管節(jié)由交通運輸部廣州打撈局負(fù)責(zé)安裝。廣州打撈局采用沉放駁+拖輪的方式進(jìn)行浮運沉放，通過總結(jié)提升以往20余年的工作經(jīng)驗，也使沉管的浮運安裝達(dá)到較高水平。深中通道管理中心島隧工程部部長張長亮說：“我們堅持共建共享的建設(shè)理念，充分發(fā)揮優(yōu)勢資源及技術(shù)，從東西兩側(cè)同步向海中安裝管節(jié)，相互借鑒及提升，創(chuàng)造了沉管安裝毫米級精度。”
五、灣區(qū)脊梁：助力粵港澳大灣區(qū)加速建設(shè)
深中通道處于珠江出海口下游、粵港澳大灣區(qū)的幾何中心，是珠江東岸“深莞惠”與西岸“珠中江”兩大城市組團(tuán)間唯一的公路直連通道，是當(dāng)前世界上建設(shè)難度最高的跨海集群工程之一，要建造世界首例雙向八車道鋼殼-混凝土沉管隧道、世界最大跨徑全離岸海中懸索橋，受航運、防洪、水利、機場航空限高、海洋環(huán)境、通航安全等多重因素制約，要克服特別復(fù)雜的建設(shè)環(huán)境和世界性的技術(shù)難題。作為交通運輸部首批平安百年品質(zhì)工程創(chuàng)建示范項目，深中通道攻堅克難，研發(fā)了沉管浮運安裝一體船等多項世界首創(chuàng)裝備與系統(tǒng)，開發(fā)了鋼殼-混凝土沉管隧道設(shè)計理論及合理構(gòu)造等多項國際領(lǐng)先技術(shù)，實現(xiàn)了深水條件下沉管隧道15個管節(jié)毫米級安裝、鋼殼自密實混凝土脫空檢測合格率100%、伶仃洋大橋線形控制精度較規(guī)范要求提高了3倍等突出成效，將形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的跨海集群工程設(shè)計施工成套技術(shù)，引領(lǐng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，進(jìn)一步鞏固我國在跨海集群工程領(lǐng)域的領(lǐng)先水平。
目前，海底隧道實現(xiàn)合龍，將開展最終接頭后焊段施工等，力爭11月實現(xiàn)隧道貫通；橋梁工程已經(jīng)合龍，人工島工程按計劃推進(jìn)，路面、機電、房建交安和管內(nèi)工程已經(jīng)全面展開，正向2024年項目建成通車奮力沖刺。
六、深中通道沉管隧道建設(shè)歷程
1.2018年4月27日，深中通道海底隧道沉管鋼殼試驗段開工。
2.2019年6月26日，首節(jié)沉管隧道鋼殼完成制造。
3.2019年12月10日，首節(jié)沉管完成澆筑。
4.2020年6月17日，首節(jié)沉管E1管節(jié)完成沉放安裝，實現(xiàn)“深海初吻”。
5.2020年7月30日，西端E2管節(jié)完成沉放對接。
6.2020年8月28日，西端E3管節(jié)對接。
7.2020年9月26日，西端E4管節(jié)對接。
8.2020年11月10日，西端E5管節(jié)對接。
9.2020年12月9日，西端E6管節(jié)對接。
10.2021年1月22日，西端E7管節(jié)對接，管節(jié)安裝突破1000米。
11.2021年3月21日，西端E8管節(jié)對接。
12.2021年4月21日，西端E9管節(jié)，海底隧道最深管節(jié)（-37米）精準(zhǔn)對接。
13.2021年6月20日，首個爬坡管節(jié)E10管節(jié)對接。
14.2021年8月2日，西端E11管節(jié)完成對接。
15.2021年8月30日，東端首個管節(jié)E32完成沉放對接，開始東西并進(jìn)。同時也是首次實現(xiàn)“一月兩管”。
16.2021年9月15日、29日，分別完成西端E12管節(jié)及東端E31管節(jié)對接，管節(jié)安裝突破2000米。
17.2021年10月16日、31日，分別完成西端E13管節(jié)及東端E30管節(jié)對接。
18.2021年11月15日、29日，分別完成西端E14管節(jié)及東端E29管節(jié)對接。
19.2021年12月15日、29日，分別完成西端E15管節(jié)及東端E28管節(jié)對接，管節(jié)安裝突破3000米。
20.2022年1月15日、25日，分別完成西端E16管節(jié)及東端E27管節(jié)對接。
21.2022年3月11日、13日，分別完成東端E26管節(jié)及西端E17管節(jié)對接，在世界范圍內(nèi)首次實現(xiàn)同一窗口期沉放兩個大型管節(jié)。
22.2022年4月24日，西端E18管節(jié)對接。
23.2022年6月7日，東端E25管節(jié)對接，管節(jié)安裝突破4000米。
24.2022年7月22日、24日，分別完成東端E24管節(jié)及西端E19管節(jié)對接，同一窗口期再度“雙管齊下”。
25.2022年8月22日，西端E20管節(jié)對接。
26.2022年9月20日，西端E21管節(jié)對接。
27.2022年10月21日，西端E22管節(jié)對接。
28.2023年6月11日，E23管節(jié)及最終接頭完成沉放對接，沉管隧道實現(xiàn)合龍。
（總臺記者 翟壯 叢威娜 李偉代 鄭連凱 李嘯虎 陳旭婷 魏星 吳媚苗 董羽 張勇 黃偉哲 深圳臺 中山臺 珠海臺）
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