浩瀚的伶仃洋上，距港珠澳大橋正北38公里，正開啟一個新征程——又一世界級超大“橋、島、隧、海底互通”四位一體集群工程，全長24公里，設(shè)計八車道、時速100公里的深圳至中山通道(以下簡稱深中通道)已顯雛形，其中特長海底沉管隧道和一座飄浮在海上的特大懸索橋，將開創(chuàng)世界先例。

領(lǐng)銜設(shè)計完成港珠澳大橋的中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司(以下簡稱公規(guī)院)，也是深中通道設(shè)計的“主力軍”。受航運和空運等條件限制，深中通道設(shè)計采用了“東隧西橋”的設(shè)計方案，核心工程包括兩座人工島、一座沉管隧道和伶仃洋航道大橋。海底沉管隧道6.8公里，其中沉管隧道由32個管節(jié)加一個最終接頭“搭積木”連接而成，是目前世界上建設(shè)規(guī)模最大的沉管隧道，也是我國首例鋼殼混凝土沉管隧道;伶仃洋大橋系三跨全漂浮體系懸索橋，主跨跨徑為1666米，主塔高270米，橋面高達90米，為世界最高跨海懸索橋。

“深中通道是繼港珠澳大橋后，我國在超大型‘橋、島、隧、海底互通’四位一體集群工程建設(shè)領(lǐng)域的一個新高度，是在該領(lǐng)域引領(lǐng)世界技術(shù)發(fā)展的又一力作。”公規(guī)院深中通道勘察設(shè)計總負責(zé)人徐國平說。

首節(jié)鋼殼沉管6月底

浮運安裝

4月27日，深中通道核心裝備，一艘自航式沉管運輸安裝一體船“一航津安1”，正式開赴牛頭島沉管預(yù)制智慧工廠深塢區(qū)。

這是世界首個集沉管隧道浮運安裝于一體的專用船舶，進塢后將連接首節(jié)沉管E1開展二次舾裝，以確保沉管安裝毫米級的精度，這也標(biāo)志著項目首節(jié)沉管與島上現(xiàn)澆隧道對接前的施工準(zhǔn)備工作進入關(guān)鍵時期。

“今年是深中通道‘橋、島、隧、海底互通’全面建設(shè)的關(guān)鍵之年，確保首節(jié)沉管6月底順利浮運沉放是今年的重中之重。”深中通道管理中心主任王啟銅說。

在海洋中間建設(shè)長距離隧道，沉管技術(shù)幾乎是目前最安全可行的手段。這一技術(shù)是巧妙運用水的浮力、壓力、重量等作用而設(shè)計的施工工法。

深中通道的沉管隧道體量巨大，單孔跨度18—24米、寬46—55.46米，平均每節(jié)排水量約8萬噸，相當(dāng)于一個中型航母，用鋼量約1萬噸，有2500多個獨立倉格。

超寬、變寬、深埋、回淤量大、采砂坑區(qū)域地層穩(wěn)定性差，是深中海底隧道五大技術(shù)難點，工程規(guī)模和技術(shù)難度前所未有。“由于沉管安裝是一個連續(xù)、不間斷的施工過程，包括舾裝、整平、出塢、浮運、沉放、對接、回填，可以說是環(huán)環(huán)相扣、幾乎是不可逆的作業(yè)過程。”深中通道管理中心副主任兼總工宋神友說，沉管的浮運安裝是隧道施工最關(guān)鍵的一道工序，也是技術(shù)“最神秘”和風(fēng)險最高的工序。

超級鋼殼沉管隧道

“智”潛海底

超級鋼殼沉管隧道是如何建造的?浮運安裝，這一“最神秘”的技術(shù)和風(fēng)險最高的工序有何秘籍?

“與常規(guī)明挖隧道現(xiàn)場澆注施工不同，沉管隧道是先在岸上預(yù)制若干管節(jié)，并在海中預(yù)先挖好基槽，然后將預(yù)制管節(jié)陸續(xù)浮運至海中隧道基槽上方，一個接一個高精度定位沉放于水底基槽內(nèi)，利用水壓實現(xiàn)管節(jié)相互水密連接，其后再輔以其他相關(guān)工程施工，使這些管節(jié)組合貫通為隧道，成為連接水體兩端的陸上交通。”公規(guī)院深中通道設(shè)計服務(wù)現(xiàn)場負責(zé)人黃清飛說。

“關(guān)于鋼殼混凝土沉管隧道結(jié)構(gòu)，國內(nèi)缺乏相應(yīng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)技術(shù)及經(jīng)驗，尤其是管節(jié)鋼殼高精度制造、鋼殼多次轉(zhuǎn)場的結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制、管節(jié)混凝土近零缺陷免振搗澆筑、管節(jié)長距離浮運安裝的風(fēng)險管控等，都面臨巨大的挑戰(zhàn)。”徐國平說。

這座世界超級鋼殼沉管隧道正“智”潛海底。“智能建造成為深中通道在跨海工程實踐中最突出的創(chuàng)新亮點，誕生了一個又一個世界和國內(nèi)首創(chuàng)。”曾任深中通道管理中心主任的廣東省公路建設(shè)有限公司總經(jīng)理陳偉樂說，項目研發(fā)了國內(nèi)首條鋼殼沉管智能制造生產(chǎn)線，首次實現(xiàn)了塊體智能焊接和智能涂裝;同時，在國際上首次研發(fā)了鋼殼混凝土智能澆注系統(tǒng);研發(fā)和制造了世界上第一艘運安一體船，降低了長距離浮運風(fēng)險;并且打造了國內(nèi)一流的智慧梁廠。

據(jù)悉，用于浮運安裝沉管隧道的最大秘籍是“一航津安1”，這艘由中交第一航務(wù)工程局有限公司研發(fā)的專用船舶集沉管浮運、定位、沉放和安裝等功能于一體，具有動力定位系統(tǒng)(DP)動力定位和循跡功能，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，目前已獲得國家專利并申報了國際專利。

“我們組織設(shè)計、施工、科研、裝備四位一體產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的攻關(guān)模式，歷經(jīng)3年研發(fā)，基本上成功攻克了項目乃至行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)難題，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的鋼殼混凝土沉管隧道建設(shè)成套技術(shù)和中國標(biāo)準(zhǔn)，填補了相關(guān)領(lǐng)域的空白，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。”宋神友表示。

特大懸索橋漸

從海中“浮”出

伶仃洋大橋是深中通道的又一奇跡，這是一座完全漂在海上的特大懸索橋。這座大橋正從海中漸漸“浮”出。

5月1日，伶仃洋大橋3600噸米的“第一塔吊”順利完成檢測，這是建設(shè)過程中的最大噸位塔吊，最大幅度起重量可達80噸。“目前，伶仃洋大橋已完成部分工程的建設(shè)，待橋墩建設(shè)完成后，這臺塔吊還將用于片梁架設(shè)。”公規(guī)院深中通道橋梁設(shè)計負責(zé)人吳明遠說。

為滿足通航需求，伶仃洋大橋設(shè)計采用了世界最大跨徑離岸海中懸索橋技術(shù)，橋面達到三十層樓高。

伶仃洋大橋地處珠江口開闊水域，是頻繁發(fā)生強臺風(fēng)的區(qū)域。“大橋設(shè)計為超大跨徑三跨吊全飄浮體系懸索橋，橋梁結(jié)構(gòu)柔、阻尼比小，同時橋面超高，主梁的顫振檢驗風(fēng)速高達83.7米/秒，橋梁的抗風(fēng)問題突出。”公規(guī)院深中通道橋梁設(shè)計負責(zé)人徐軍介紹。

橋輕且高，這座完全漂在海上的特大懸索橋，將如何從海中浮出?“為攻克這一難關(guān)，伶仃洋大橋項目從結(jié)構(gòu)理論、設(shè)計方法、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、材料、施工工藝、智能制造、裝備、檢測方法等各方面組織開展了20余項專題研究工作，形成了項目專用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。”吳明遠透露，項目組織了國內(nèi)具有大型風(fēng)洞實驗室的4個大學(xué)進行平行研究，研發(fā)了新型組合氣動控制技術(shù)，攻克了超大跨徑整體鋼箱懸索橋在強臺風(fēng)區(qū)域的災(zāi)變控制難題;采用筑島加地連墻集成創(chuàng)新技術(shù)，攻克了海域超大錨碇的建設(shè)難題。

深中通道還有多項創(chuàng)新：首次采用十二錘聯(lián)動的振沉方式，完善了由我國首創(chuàng)的“鋼圓筒圍堰快速成島”技術(shù);首次大規(guī)模在水工建設(shè)中采用深層混凝土攪拌(DCM)樁、高壓旋噴樁施工工藝;首次建設(shè)世界最大海中錨錠，錨碇基礎(chǔ)采用8字形地連墻基礎(chǔ)，最大深度65米，錨碇混凝土總方量為372513.8立方米……這些“中國技術(shù)”正一步步引領(lǐng)世界交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)達到新高度。

深中通道為國家“十三五”重大工程和《珠三角規(guī)劃綱要》確定建設(shè)的重大交通基礎(chǔ)設(shè)施項目，是推動粵港澳大灣區(qū)建設(shè)的重要工程，也是粵東通往粵西乃至大西南的便捷通道，項目于2016年12月29日開工建設(shè)，計劃2024年全線通車，屆時珠江兩岸將實現(xiàn)半小時通達。(記者 矯陽)