沉管的精準(zhǔn)“安家”之旅
文章來源：中國(guó)交通建設(shè)集團(tuán)有限公司 發(fā)布時(shí)間：2021-02-18
全國(guó)百萬人口以上城市近百座，98％以上依江而建，靠河而興，但這些城市往往被河流分割，使得兩岸道路骨架不連，如何高效聯(lián)通河流兩岸，是增強(qiáng)城市活力亟須突破的困局，輪渡還是架橋？瑕瑜互見，為了讓河流兩岸成功牽手，一種更先進(jìn)、高效的方案——沉管隧道應(yīng)運(yùn)而生，沉管隧道抗震性能好、結(jié)構(gòu)更安全，又能保證水面船只的正常通航，受惡劣氣候影響小，故而在大型越江、跨海工程中得到愈發(fā)廣泛的應(yīng)用。
沉管隧道，即用沉管法修建的水底隧道，自1910年美國(guó)在底特律河用沉管法修建第一座用于交通運(yùn)輸?shù)乃滤淼榔穑延邪儆嗄甑陌l(fā)展歷史，沉管的預(yù)制和安裝都是極具難度的部分。
2021年1月22日，舉世矚目的跨海集群工程——深中通道港第7節(jié)海底隧道沉管E7與已安管節(jié)的精準(zhǔn)對(duì)接，海底隧道建成總長(zhǎng)突破千米。
而整個(gè)海底隧道將由32節(jié)航母大小的沉管相接，組成世界建設(shè)規(guī)模最大的鋼殼沉管隧道，中交人憑借世界一流的系統(tǒng)裝備及核心技術(shù)，接連刷新海底隧道沉管浮運(yùn)安裝的新紀(jì)錄。
海底沉管隧道就是將一節(jié)節(jié)沉管在海底實(shí)現(xiàn)“接龍”，并準(zhǔn)確定位在提前開挖好的水下基槽內(nèi)，使這些管段組合為隧道，兩端連接陸上交通。
兩次舾裝，密封“加眼”
要在數(shù)十米深的海底“安家”，沉管在正式浮運(yùn)安裝前，先要做防水處理，并裝上一副能夠看清海底的眼睛，這兩道工序就是“一二次舾裝”。 一次舾裝主要包括安裝壓載水箱、封門，將兩端通透的沉管臨時(shí)升級(jí)為密閉的“潛艇”，保證沉管浮運(yùn)安裝滴水不漏。
到了二次舾裝，沉管將與沉管安裝船舶“合為一體”，并在沉管上安裝測(cè)量塔、監(jiān)測(cè)設(shè)備等，保證作業(yè)人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)沉管在幾十米深水中的一舉一動(dòng)，為高精度水下安裝保駕護(hù)航。
在沉管安裝前還需要為沉管建造一個(gè)安穩(wěn)的“家”，深中通道作業(yè)區(qū)地質(zhì)松軟，中交人研發(fā)的DCM水下深層水泥攪拌樁工藝，對(duì)海底地基進(jìn)行切割攪拌并注入水泥漿，使海底地層迅速固化，再經(jīng)挖泥船將上層泥沙移走后，開展拋石振密作業(yè)，在基槽上鋪設(shè)出一條“石板路”。
為保障沉管安穩(wěn)著陸實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)對(duì)接，中交一航局研發(fā)世界最大最先進(jìn)的自升式碎石鋪設(shè)整平船“一航津平2”，在“石板路”上鋪設(shè)一條條“弓”字形的碎石壟，整平精度可控制在正負(fù)40毫米以內(nèi)，3天時(shí)間便可完成單個(gè)管節(jié)基床的鋪設(shè)，有效避免基槽回於問題，確保沉管水下高精度對(duì)接。
新船起航，浮運(yùn)更穩(wěn)
萬事俱備，沉管開啟海上之旅，從牛頭島沉管預(yù)制廠到西人工島對(duì)接區(qū)，沉管需浮運(yùn)近50公里，經(jīng)7次航道切換，克服淺水區(qū)航道擱淺，地質(zhì)條件復(fù)雜、回淤強(qiáng)度大等多個(gè)世界難題，才能成功安放海底。
為此，中交人量身打造了世界首艘沉管浮運(yùn)安裝一體船“一航津安1”，它集沉管浮運(yùn)、定位、沉放和安裝等功能于一體，具有DP定位和尋跡功能，是目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)的海底隧道沉管施工專用船舶，在設(shè)計(jì)、建造及施工管理系統(tǒng)方面均為自主研發(fā)，標(biāo)志著海底沉管隧道施工正式進(jìn)入智能化時(shí)代。
一體船的研發(fā)投產(chǎn)可減少航道疏浚挖泥量超2000萬立方米，節(jié)省隨行輔助船舶10余艘，有效縮短沉管浮運(yùn)和航道封航時(shí)間，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。
沉管浮運(yùn)既要有硬核裝備，又要有過硬的軟件系統(tǒng)，為了保證沉管安全抵達(dá)水工水域，一體船配套了船管連接系統(tǒng)，通過監(jiān)測(cè)數(shù)十個(gè)應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)時(shí)將沉管連接情況，反饋到指揮室。
中交人還研發(fā)出世界上首套船管姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)“港灣一號(hào)”，它具備監(jiān)測(cè)0.05赫茲超低頻運(yùn)動(dòng)的能力，專門監(jiān)測(cè)船與沉管在水中的每一個(gè)“舞步”，都能清清楚楚地呈現(xiàn)在屏幕上，為指揮決策提供參考。
北斗助力，精準(zhǔn)安裝
經(jīng)過“長(zhǎng)途跋涉”，沉管終于來到安裝施工區(qū)，為實(shí)現(xiàn)水下毫米級(jí)對(duì)接，中交人將北斗定位系統(tǒng)引入跨海通道施工，一體船通過北斗定位系統(tǒng)，將沉管在水下的三維動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)在顯示屏上，幫助指揮人員實(shí)時(shí)掌握沉管在海底的一舉一動(dòng)。
操作人員通過錨機(jī)將沉管下放到距對(duì)接端1米的基床上，經(jīng)拉合進(jìn)行初步對(duì)接，通過水力壓接，排出多余的水，實(shí)現(xiàn)嚴(yán)絲合縫、滴水不漏。
沉管對(duì)接完成后，仍然處在一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，水中的壓力隨時(shí)可能對(duì)各個(gè)部件造成巨大的破壞，世界最大供料鎖固回填船“一航津供1”儲(chǔ)存能力3000立方米，供料能力每小時(shí)800立方米，通過精準(zhǔn)拋填石塊，在沉管堆起梯形山，把沉管埋起來，讓沉管有力應(yīng)對(duì)海水沖刷、側(cè)移、水浮的抵抗力，至此，海底沉管隧道的浮運(yùn)安裝，才算是宣告完成。
從“一橋連三地”的港珠澳大橋到助力粵港澳大灣區(qū)經(jīng)濟(jì)繁榮的深中通道，再到推動(dòng)大連南北一體化發(fā)展的大連灣海底隧道，中交人不斷攀基建工程新高度，用實(shí)際行動(dòng)詮釋讓世界更暢通、讓城市更宜居、讓生活更美好的中交愿景。
【責(zé)任編輯：家正】
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