集“橋、島、隧、水下互通”于一體的超級工程將于年內(nèi)建成通車,中山至深圳車程可縮短至半小時以內(nèi)
深中通道探秘(跨山越海中國橋)
展開廣東省的地圖來看,一個倒“V”字形將珠江口分隔為東西兩岸。人們從西岸的中山去往東岸的深圳,必須向北繞行虎門大橋,直線距離雖然只有20多公里,行車卻要2個小時。
不過,這種情況即將成為歷史,倒“V”字形的珠江口正添上關(guān)鍵一橫。從中山市馬鞍島向東望去,一條海上通道在伶仃洋上蜿蜒伸展。在海浪聲與機器轟鳴聲的交織中,深中通道已清晰可見,它穿行24公里最終抵達(dá)深圳寶安。
今年,這座集“橋、島、隧、水下互通”于一體的超大型跨海通道建成通車后,中山至深圳車程將由2小時縮短至半小時以內(nèi)。此外,通過萬頃沙互通,深中通道還連接起廣州南沙,珠江口兩岸城市群將再添一條交通大動脈。與雙向六車道的港珠澳大橋相比,深中通道是雙向八車道,橋梁部分超17公里,工程更復(fù)雜,施工難度更大,被視為港珠澳大橋的難度“升級版”。這一超級工程是如何建設(shè)的?記者來到施工現(xiàn)場一探究竟。
挺起一道海上脊梁
深中通道最吸睛的部分,無疑是伶仃洋大橋。從馬鞍島出發(fā)一路向東,過中山大橋,就能看到伶仃洋大橋的輪廓。
寒潮來襲,伶仃洋上的海風(fēng)勁吹,作業(yè)車輛在已貫通的橋面上緩緩駛過。記者拿出相機找好角度,沒拍幾張,手已凍得僵硬,趕緊縮回衣兜。
記者的窘態(tài),被深中通道中交二航局項目副經(jīng)理張平看在眼里。“最冷的時候被你趕上了,前幾天我們還是短袖加薄外套。今天風(fēng)太大,早上準(zhǔn)備鞍罩施工和塔冠安裝的工人來了一趟,沒法施工,已經(jīng)回營地了?!睆埰秸f,“下午再看看情況,都盼著能早點完工?!?/p>
風(fēng),還不是建跨海大橋最大的難題。
廖文龍是中交二航局深中通道項目生產(chǎn)經(jīng)理。2018年項目部成立的時候,他就來到這里。當(dāng)時為了趕工,項目部在海上搭建了約4000平方米的鋼平臺,工作生活都在平臺上。
海上無遮蔽的作業(yè)環(huán)境,讓30歲出頭的廖文龍臉曬得黝黑?!俺缘脝握{(diào),天氣也潮,尤其是到了回南天,連被子都是濕的?!绷挝凝堈f,“不過這些都不算什么,海上作業(yè),最難熬的是孤獨。白天看海浪,晚上數(shù)星星,太枯燥了,信號也很差,跟家人打視頻電話都難?!?/p>
廖文龍在海上平臺生活了4年半,一個月才能回一次陸地,最久的一次,在海上一連住了近3個月。
“不過,大海也磨礪了施工團(tuán)隊的品格?!绷挝凝堈f。歷時5年多,伶仃洋大橋建設(shè)者克服了重重困難,在海面上挺起一道脊梁,創(chuàng)造多個世界之最:
最大跨徑全離岸海中鋼箱梁懸索橋——主跨1666米;橋面最高的海中大橋——高約91米;最高通航凈空——76.5米;最大海中錨碇——單個錨碇重量約100萬噸;最高的海中橋塔——270米……
“這可不是為了‘炫技’,每個紀(jì)錄的創(chuàng)造都著眼于現(xiàn)實需要?!绷挝凝堈f。
這里有全世界最繁忙的港口之一——廣州南沙港,萬噸級船舶往來頻繁。為了不影響通航,就要讓橋面足夠高,進(jìn)而需要更高的橋梁主塔。既要避免影響通航,又要抵抗浪涌和船行波對鋼平臺的巨大沖擊,可海底是厚深的流塑狀淤泥,如何讓這座超級橋梁穩(wěn)穩(wěn)扎根海底?
錨碇是關(guān)鍵。
“東西兩個錨碇將橋梁主纜緊緊拉住,承受整個橋梁的重量和今后的行車荷載。”廖文龍說。
但施工初期就面臨巨大挑戰(zhàn)。“拿東錨碇來說,施工區(qū)域處于無遮掩的寬闊海域,海底流塑狀淤泥層深厚,地基都不穩(wěn),怎么穩(wěn)得住橋梁?”廖文龍說。
經(jīng)過反復(fù)論證,中交二航局項目團(tuán)隊提出以“圍堰筑島+地連墻”方式在海中進(jìn)行軟基處理?!耙诤I洗蛳?58根直徑2米的鋼管樁,形成一個巨大正圓形,為8字形地下連續(xù)墻施工形成陸地作業(yè)環(huán)境,就像在‘水豆腐上插筷子’?!绷挝凝堈f。
變水上施工為陸上施工,建設(shè)者們在海上如履平地,讓一塊巨大的“秤砣”穩(wěn)穩(wěn)扎在海中,為建造大跨度跨海懸索橋打下堅實基礎(chǔ)。海中軟基處理、圍堰筑島、地連墻成槽等成套建造技術(shù),開創(chuàng)了寬闊海域建造大跨度懸索結(jié)構(gòu)體系橋梁工程的先河。
大橋塔頂看創(chuàng)新
在伶仃洋大橋制高點,可以俯瞰整個深中通道。
張平帶著記者坐上主塔“體內(nèi)”的電梯,經(jīng)過約5分鐘的爬升,再手腳并用走一段樓梯,就登上了伶仃洋大橋270米高的東塔塔頂。遠(yuǎn)望四周,廣州、深圳、中山、珠海、香港等大灣區(qū)城市的高樓大廈映入眼簾。海面上,一艘艘遠(yuǎn)洋貨輪滿載集裝箱正駛過這座橋梁。
張平喜歡拍照,幾乎每次來到塔頂,都會拍上幾張。手機相冊里,存滿了他與大橋的故事。張平參建過7座高難度懸索橋,被同事們稱為懸索橋上的“空中飛人”。
“你看,這就是伶仃洋大橋的主纜?!表樦鴱埰绞种傅姆较颍浾呖吹絻蓷l主纜從東錨碇伸出,翻過東主塔塔頂,跨越1666米寬闊水域和西主塔,最后與西錨碇連接,將大橋穩(wěn)穩(wěn)地吊在海面上。
“主纜是大橋的生命線?!睆埰浇榻B,橋上裝載的懸索橋主纜鋼絲,單根主纜重達(dá)1.7萬噸,由199根索股組成,每根索股又由127絲直徑6毫米的鍍鋅鋁鋼絲組成,兩根主纜鋼絲總長度加起來能環(huán)繞地球4圈,每根主纜纜力超10萬噸,相當(dāng)于能同時承受2艘“遼寧號”航母的重量。
要將每根1.7萬噸的主纜搬至270米高空并非易事。“第一根索股架設(shè)完成后,后續(xù)索股都要以它為基準(zhǔn)牽引調(diào)位,海上大風(fēng)讓索股搖晃得無法精確測量。”張平說。
晝夜溫差也給施工帶來困擾。白天架完的索股,到了夜里因降溫不均出現(xiàn)不同程度的變形,索股上下交錯,影響效率和精度。
智能技術(shù)這時大顯身手了。項目部采用超長索股無人跟隨架設(shè)技術(shù),對索股進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。針對架設(shè)后的測量問題,項目團(tuán)隊自主研發(fā)智能標(biāo)靶等設(shè)備,對施工關(guān)鍵數(shù)據(jù)實時傳輸,顯著提升大跨徑懸索橋主纜架設(shè)自動化、信息化水平?!敖?jīng)過對每根鋼絲的位置和氣溫反復(fù)測量,項目團(tuán)隊把握主纜鋼絲變化規(guī)律,將架設(shè)精度控制在5毫米內(nèi)。”張平說。
伶仃洋大橋是創(chuàng)新的結(jié)晶。記者目光投向橋面,這里水域開闊,強臺風(fēng)頻發(fā)。雙向八車道、相當(dāng)于30層樓高的橋面如何抗風(fēng)?
這是世界性難題。“經(jīng)過3年多的研究,建設(shè)單位和多所高校、科研機構(gòu)研發(fā)了新型組合氣動控制技術(shù),優(yōu)化了整體式鋼箱梁的構(gòu)型,將超大跨鋼箱梁懸索橋臨界顫振風(fēng)速從世界公認(rèn)的70米/秒,提升至88米/秒?!睆埰秸f,“大橋可抵御17級臺風(fēng)?!?/p>
橋隧人工島上牽手
從伶仃洋大橋東塔塔頂向東看,大橋在海面上蜿蜒逶迤,延伸到一片島嶼后消失不見了。
這座島嶼,是西人工島。再向東,就是深中通道的海底隧道。橋梁和隧道的連通與轉(zhuǎn)換,全賴西人工島,而它也是深中通道建設(shè)過程中,在茫茫大海上落下的“第一子”。
西人工島島體采用菱形設(shè)計,面積約13.7萬平方米,相當(dāng)于19個足球場?!皪u體建造,僅用時141天?!敝薪灰缓骄稚钪型ǖ理椖坎考夹g(shù)員劉帥說,“我們把直徑重達(dá)650噸的57個鋼圓筒,用激震力達(dá)5800噸的12個液壓震動錘組‘敲’進(jìn)20多米深的海底。呈弧形的副格像膠帶一樣,填補鋼圓筒之間的縫隙,保證止水效果?!?/p>
鋼圓筒在海水之下“手牽手”圍成一個人工湖,排水、填筑作業(yè)后,伶仃洋上逐漸形成了一座堅實的島嶼。2017年9月18日,最后一根鋼圓筒振沉完成,西人工島圍堰結(jié)構(gòu)完工。
經(jīng)由西人工島,深中通道沉管隧道深入海底。這條隧道全長約6.8公里,由32個沉管和1個最終接頭組成,是世界最長最寬的鋼殼沉管隧道。其中單個標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長度為165米,重約8萬噸,每節(jié)沉管需承受來自水底1.7萬噸的壓力,相當(dāng)于1.1萬輛家用小轎車的重量,制造之難不言而喻。
珠海牛頭島,經(jīng)歷港珠澳大橋建設(shè),這里已建成世界上規(guī)模最大的隧道沉管預(yù)制工廠?!案鶕?jù)項目工期安排,單個管節(jié)預(yù)制周期需控制在30天內(nèi)?!敝薪凰暮骄稚钪型ǖ理椖拷?jīng)理張文森告訴記者,“依托一整套智能化制造方案,智能澆筑機可實現(xiàn)自動尋孔、下料,1名工程師可以控制200部臺車完成沉管的陸上移運。”
與常規(guī)隧道的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不同,中國工程師找到最合適、最節(jié)約且性能最佳的沉管隧道結(jié)構(gòu)——鋼殼混凝土沉管。深中通道管理中心總工程師辦公室副主任金文良介紹,以前到國外類似工程調(diào)研學(xué)習(xí)時,對方不讓靠近、也不讓拍照。經(jīng)歷5年的沉管隧道研發(fā)與施工,如今,中國人造出了整體水平世界領(lǐng)先的同類工程,擁有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)。
8萬噸的大塊頭,從50公里外的預(yù)制工廠運到隧址區(qū)域安裝,這個過程同樣挑戰(zhàn)重重。中交一航局建設(shè)團(tuán)隊創(chuàng)造性提出沉管浮運安裝一體化理念,并自主研發(fā)出世界首艘沉管浮運安裝一體船“一航津安1”。
2020年6月,沉管隧道首節(jié)沉管與西人工島暗埋段順利實現(xiàn)對接,完成“海底初吻”;2023年6月,沉管隧道最后一節(jié)管節(jié)安裝到位——用了整整3年。
眼下,深中通道主線業(yè)已貫通,但建設(shè)者們絲毫不敢懈怠,正緊鑼密鼓進(jìn)行最后的“精裝修”。期待這項超級工程早日通車,為珠江口兩岸城市群發(fā)展再添活力。
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