从昔日“叹零丁”,到今日“跨伶仃”,这是一个时代的见证。
6月30日15时,举世瞩目的超级工程——深中通道,正式通车试运营。这是全球首个集“桥、岛、隧、水下互通”为一体的跨海集群工程,路线全长约24公里,深圳至中山的车程将从此前约2小时缩短至30分钟。
历时141天实现西人工岛合龙、8万吨沉管在海底一次性精准安装到位……迎着疾风、踏着巨浪,上万名建设者在珠江口连续奋斗7年。
频发的台风、高盐高湿的环境、复杂的海底情况……这是世界上建设难度最高的跨海集群工程之一。
“我们坚持关键技术自主创新,将创新主导权牢牢掌握在自己手中。”深中通道管理中心主任、总工程师宋神友说,深中通道完成了多项技术创新,特别是在钢壳—混凝土沉管隧道设计施工领域形成了原创性成果,实现了“从0到1”的突破,为世界跨海通道工程建设贡献了中国方案。
【解读】
深中通道到底牛在哪?
桥——
深中大桥(原名伶仃洋大桥)长度虽然不到3000米,却是全线关键控制性工程之一。建造这座大桥需要克服多个难题——
首先,需要满足繁忙的通航需求。
这座大桥的上游,是华南地区最大的集装箱干线港口——广州港。它的国际集装箱航线多达130多条,日均4000多艘次船舶在桥面下航行,未来还要满足30万吨散货轮和3万标箱集装箱船的通航需求。因此,深中大桥采用了1666米超大跨径桥梁,是世界最大跨径全离岸海中钢箱梁悬索桥。
并且,深中大桥通航净高是76.5米,这是什么概念?它比世界主航运通道——苏伊士运河和巴拿马运河上的桥梁通航净高高出10米左右。这是目前世界最高通航净空的海中大桥,距离海面26层楼的高度,足够容纳两艘上下叠置的泰坦尼克号。
要实现这样的通航净高,就要在伶仃洋上建造两座更高的大桥主塔。中国工程师自主研发的一体化智能筑塔机,此时大显身手。7400吨预制成型的钢筋,5万立方米的混凝土,48次的浇筑,仅用一年的时间,这座90层楼高的主塔便拔“地”而起。
其次,需要承受得住重量。
深中大桥钢结构用钢量约8.5万吨,相当于两座国家体育场“鸟巢”的用钢量。要拉起如此重的桥梁,就需要拉力更大的主缆。主缆直径为1.06米,由25000多根直径6毫米的钢丝组成,钢丝的强度为2060兆帕,每根小小的钢丝都足以吊起3辆家用小轿车,两根主缆的总缆力将近30万吨。顺着主缆望去,在两座高主塔的两边,有两个钻石模样的巨大锚碇,这是大跨径悬索桥最重要的受力结构。
但在淤泥层较厚、地质复杂的海中建设巨型锚碇结构,全世界都鲜有经验可循。深中大桥单个锚碇重约100万吨,面积相当于17个国际标准篮球场,是当前世界上最大海中锚碇。它用自己的体重“压住”了整个桥梁和日后行驶在桥上所有车辆的重量。
最后,深中大桥面临的最大挑战是风。
因为处在珠江口强台风频发区,曾有欧洲著名桥梁公司断定:整体钢箱梁悬索桥方案无法满足抗风安全要求。
总工程师宋神友牵头组织了3年多的平行研究,研发了新型组合气动控制技术,在世界上首次将超大跨整体钢箱梁悬索桥颤振临界风速提高至88米/秒,能抵御17级台风。深中大桥一举打破了国外权威的论断,为我国未来跨海工程积累了技术储备。
隧——
深中通道海底隧道全长6845米,是世界上最长、最宽的海底钢壳混凝土沉管隧道。
沉管隧道段由32个重约8万吨的管节和一个最终接头连接而成。如何确保这些管节能在海底一次性精准安装到位?
我们有世界首创的沉管浮运安装一体船“一航津安1”,它的主要任务就是浮运安装深中通道海底隧道的沉管以及最终接头。船上有一个特殊的装置,黄色塔架的顶端就是北斗导航系统的主机天线盘,它的作用就是接收卫星定位信号传输给智慧施工系统,来指挥沉管在海底的精准对接。
在看不见的水下,5厘米的安装误差量,对于长160多米、宽46米,还有10米高的沉管来说可以说是“穿针绣花”。为引入北斗的力量,团队在陆上、海上、沉管上反复做了上千次试验验证,最终形成方案,由船上的北斗卫星天线和附近的参考基准站配合,对沉管进行差分定位,精度可达毫米级。
隧道里面还有哪些高科技?
隧道内实现了北斗卫星定位信号的全面覆盖,不仅可以实时导航,还能随时保持通信联络,即便是在40米深的海底隧道,也能“5G”冲浪上网。
隧道内一共有14台智能巡检机器人。南、北行车洞平均每1.2公里就布有一台。这些机器人可以在应急情况下,接受控制中心远程指令赶赴现场,还可以通过自带扬声器疏导交通。
为了保证隧道行车的安全,深中通道研发了智慧交通管控系统,通过安装在隧道内的各种传感器,能够主动、快速发现事故。如果发生火灾,可以在控制室远程一键开启隧道顶部的高压水雾、泡沫灭火系统,为人员逃生争取更多的时间。
传递这些信息的“神经网络”,就设在隧道的中管廊内。安全运营的“中枢神经”——中管廊分为上中下三层,最下面一层是全线电缆、光缆、给排水、消防管道的铺设位置,可以说是深中通道安全运营的“中枢神经”。
中间一层是横向联络道,最上面一层是排烟通道,在发生交通事故、火灾的情况下,人员可以通过横向联络道逃向对面的车道。
岛——
在全长24公里的深中通道行驶,车辆怎样从海面上几十米高的桥上,安全顺利地开进海底隧道呢?深中通道西人工岛就解决了这个问题。
从空中俯瞰,西人工岛就像一只鲲鹏,展翅在伶仃洋海面上。
西人工岛面积约13.7万平方米,相当于19个足球场,是深中通道建设在伶仃洋上落下的第一子,其重要的功能就是要实现桥隧转换。茫茫大海上如何“无中生有”,在四个半月快速筑起一座人工岛?关键就在于这57个钢圆筒,每个钢圆筒直径28米、高35米至40米,重达650吨。
深中通道西人工岛处于采砂区内,地层复杂,建设团队研发了钢圆筒基础预处理核心技术,在不平整、不均匀的施工海域地基上“磨豆腐”,降低硬质土地层强度。
通过自主研发的12锤联动锤组同频振动,成功将一个个巨型钢圆筒精准牢固地打入海底岩层中,创造了西人工岛四个半月快速成岛的世界纪录。西人工岛上最核心的区域,就是深中通道隧道的出入口。
同时在它的上方还有很多横梁组成的减光带,在进出隧道时可以更好地适应光线的变化,让行车更加安全和舒适。这座“海上鲲鹏”造型的人工岛,已经成为伶仃洋上的新地标。
【数说】
海上奇迹究竟有多强?
世界最大跨径全离岸海中钢箱梁悬索桥:深中大桥主跨达1666米,加上两边边跨,总跨达2826米;
世界最高通航净空海中大桥:深中大桥主塔高270米,大桥桥面距离海平面高达91米,船舶通航净空达76.5米,未来可满足30万吨散货轮和3万标箱集装箱船的通航需求;
世界最长的双向八车道海底沉管隧道:深中通道海底隧道,双洞双向8车道,长约6.8公里,其中海底隧道沉管段长5035米,由32个重达8吨的管节和一个最终接头连接而成;
世界首例水下高速公路枢纽互通—机场互通立交:深中通道东人工岛全岛陆域面积34.38万平方米,相当于48个国际标准足球场,岛上隧道工程包括长480米的堰筑段隧道、长855米的岛上主线隧道,以及实现交通转换的4条匝道隧道……
项目团队研发形成了15项世界首创的核心材料、关键技术和大国重器,创造了10项“世界之最”。
这个跨海超级工程再次擦亮中国基建名片:
研发出超高强主缆钢丝索股、革新外海超大尺度沉管管节浮运安装工艺……深中通道建设以来,已获得发明专利200余项、行业协会奖项数十项。
4月,深中通道深中大桥获得了拥有桥梁界“诺贝尔奖”美誉、国际桥梁大会授予的“乔治·理查德森奖”。
“这是对中国基建技术的又一次检验,这是向世界展示中国基建实力的新窗口。”中交公路规划设计院深中通道岛隧设计总负责人徐国平说。
一桥飞架,超级工程让“东西两岸”变为“大桥两端”,隔海相望的珠江两岸实现“海上”牵手,将助推大湾区迈向美好未来。
综合新华社、央视新闻、央视财经报道