在碧波浩渺的伶仃洋上、層巒疊嶂的萬山群島之中，一個經過預制“加工”重達約6萬噸的“巨無霸”管節正在淺塢區蓄勢待發。
12月10日，粵港澳大灣區重大戰略項目深中通道隧道工程首個鋼殼沉管完成澆筑，并順利攻克沉管縱移難題移至淺塢區進行下一步作業，為世界上首例雙向八車道海底沉管隧道安裝打下了堅實基礎。
世界最寬海底沉管隧道
今年6月，總重達8716噸的深中通道首個鋼殼管節順利從廣州南沙出運至珠海桂山鎮牛頭島沉管預制智慧工廠進行預制。首個沉管混凝土澆筑及縱移成功，攻克了項目鋼殼沉管混凝土施工關鍵技術難題，標志著深中通道隧道工程鋼殼混凝土沉管正式進入流水線生產。同時，E1作為連接人工島和海底隧道的首節沉管，也為跨海通道海底安裝開啟了重要一步。按照計劃，首個E1管節將于2020年初完成一次舾裝作業后， 3月橫移至深塢區，預計明年上半年完成沉放作業。
深中通道沉管隧道為世界首例雙向八車道海底沉管隧道，長約6.8公里，沉管段長約5.0公里，由32個巨型鋼殼沉管組成。其斷面寬度達46-55.46米，比港珠澳大橋雙向六車道鋼筋混凝土沉管隧道斷面還要寬，單孔跨度超過18米，沉放最大水深達40米，沉管結構的受力非常復雜，是目前世界上最寬的海底沉管隧道。
據了解，由中交四航局負責預制的22個沉管管節首先在廣州南沙龍穴島船廠完成鋼殼的制造，后運抵珠海牛頭島進行混凝土澆筑，在淺塢區、深塢區完成一次舾裝和二次舾裝作業后，再由自主研發專用裝備沉管浮運安裝一體船運至隧址區進行沉放。
自主研發突破世界難題
深中通道沉管隧道采用鋼殼混凝土組合結構形式，該結構為國內首次應用，國際上首次大規模使用。“簡單來說，這種結構形式就是鋼板包著混凝土，類似‘三明治’結構，具有承載能力大、防水性能好等優點。但澆注隔倉多，每個標準管節由2250個約4-16立方米封閉隔倉構成，牛頭島預制廠需要完成4萬個不同規格隔倉施工，高流動性自密實混凝土總用量達66萬立方米，在封閉隔倉里實現混凝土填充密實性是世界性難題。”深中通道管理中心副主任、總工程師宋神友表示。
為了突破鋼殼“芯”技術，早于2015年，在廣東交通集團領導下，深中通道管理中心組織產學研用聯合攻關，聯合四航局研發中心等單位，歷時三年多，進行了上百次隔倉模型澆筑試驗，突破了封閉式隔倉混凝土填充密實度等“卡脖子”難題。據宋神友介紹，一是研發了新材料，研制出了高穩健、自流平、自密實混凝土；二是基于自流平混凝土流動的工作原理，提出了合理的工藝孔構造設計，保障澆筑時排氣的通暢性；三是形成了項目專用自密實混凝土澆筑質量控制指南，明確了澆筑速度等工藝指標；四是世界上首次研制了鋼殼混凝土智能澆筑裝備和系統，該系統具有自動控制澆筑速度、自動感應液面上升速度、自動提升導管等功能，有效保障了鋼殼混凝土澆筑質量。據悉，相關成果將填補行業空白，形成了相應的行業標準及核心關鍵技術，引領交通基礎設施行業的高質量發展，打造建設交通強國的標桿工程。
200臺智能小車搬動8萬噸管節
深中通道沉管隧道每個標準管節的尺寸為165×46×10.6米，用鋼量約1萬噸，其排水量超過了“遼寧號”航空母艦，澆筑混凝土后重達8萬噸。“此次轉運的E1管節，是連接人工島和海底隧道的首節沉管，尺寸為123.8×46×10.6米，澆筑后總重量為6萬噸。”深中通道管理中心島隧工程師楊福林補充道。
沉管預制施工包含兩次沉管縱向移動、混凝土澆筑、兩次舾裝等繁復流程。對工程師們來說，關鍵在于如何將澆筑后最重達8萬噸的“巨無霸”鋼殼從預制車間安然無恙地運送到淺塢區。
“這種運輸最適合的方式就是智能編組小車，但國內現有的智能小車承載力均遠遠達不到要求，必須重新研發。”據中交四航局深中通道S09標項目部總工程師黃文慧介紹，在港珠澳大橋期間，單節沉管預制需要72天時間，1節沉管每天頂推約30米，完成單節轉運需要7天。為滿足工期要求，加快粵港澳大灣區基礎設施建設，深中通道全部沉管預制工作計劃于2022年底完成，因此要保證每月生產1節沉管，就必須在1天之內完成鋼殼沉管在預制廠內的縱向移動。
“起初，我們找了業內共11家高規格、實力雄厚的設備制造商，但由于項目規模大、難度高、技術復雜，沒有一家單位能保證完成，我們只好自主研發。”黃文慧說。歷時一年半，終于攻克難關，研發出了單臺承載力達到800噸的臺車和智能移動系統，采用“多點支撐、三點平衡、同步行走”原理實現平穩移動，速度每分鐘可達0.2米至1米。
據悉，尺寸為165×46×10.6米的標準鋼殼沉管澆筑完成后將有近8萬噸，并將再次縱移至淺塢區進行一次舾裝作業，而四條軌道鋪設200輛800噸移動臺車，可承重量最高達到了16萬噸，為鋼殼澆筑提供了雙倍承載保證，徹底解決了單節8萬噸沉管轉運難題，大大提升管節轉運工效，預計沉管縱移只需要3天時間即可完成，對縮短沉管預制工期有很大推進作用。
目前，深中通道建設順利。橋梁工程已完成全部主橋樁基工程，正在進行承臺施工作業；西人工島已完成筑島，正在進行島上暗埋隧道CW2段主體結構等施工；東人工島已完成堰筑段臨時圍堰結構施工、沿江高速保護鋼板樁及鋼管樁施工等工作。沉管隧道核心裝備方面，已完成運安一體船（一航津安1）、碎石整平船（一航津平2）及供料船、起錨艇等裝備建造任務，項目預計2024年建成通車。
