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海底沉管隧道·巨加跨海大桥工程:一个超越极限的壮举

时间:2023-08-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:巨加跨海大桥工程分为海底沉管隧道路段和斜拉桥路段两部分。韩国在这一工程中首次引进了沉管隧道的施工方式,建成了总长达3.7千米的海底隧道,在当时居世界第一。该沉管隧道设置在海底约48米处,成为当时世界上最深的海底隧道。在岛隧工程中,团队还创造了“极限3毫米对接偏差”等多项纪录。终于,在30多次“海底之吻”之后,港珠澳大桥沉管隧道最终建成。

海底沉管隧道·巨加跨海大桥工程:一个超越极限的壮举

伶仃洋上“作画”,大海深处“穿针”。港珠澳大桥如同一条巨龙,盘旋在海天之间。然而,人们在赞叹其雄伟壮丽的同时,却不知道在实现这个美丽蜕变的背后有着多少辛酸故事。

港珠澳大桥一角

港珠澳大桥为何备受瞩目?只因一个字:难。这项超级工程的体量之巨大、建设条件之复杂,是当前世界同类工程中前所未有的。

港珠澳大桥由桥梁、人工岛、隧道3部分组成。其中,岛隧工程是大桥的控制性工程,需要建设两座面积约为10万平方米的人工岛和一条长约为6.7千米的海底沉管隧道,以实现桥梁与隧道之间的转换。这是大桥建设中技术最复杂、难度最大的部分,而其中最大的难点要数这个外海沉管隧道的建造。

在港珠澳大桥建设之前,全国的沉管隧道工程长度加起来还不足4千米,加之这是中国第一次在外海环境下建造沉管隧道,怎么建?建多久?一切都还未知。

2005年,建设港珠澳大桥的计划刚刚被提出。当时,世界上比较长的现代沉管隧道有连接丹麦哥本哈根和瑞典马尔默的厄勒海峡沉管隧道及连接韩国釜山加德岛和巨济岛的沉管隧道,沉管段长度分别约为3.5千米和3.2千米。港珠澳大桥的沉管段约长达5.7千米,其建设面临长度最长、埋深最深等世界性难题。

首先,来看看离我们最近的世界性海底隧道——巨加跨海大桥海底隧道。

巨加跨海大桥工程分为海底沉管隧道路段和斜拉桥路段两部分。韩国在这一工程中首次引进了沉管隧道的施工方式,建成了总长达3.7千米的海底隧道,在当时(港珠澳大桥之前)居世界第一。该沉管隧道设置在海底约48米处,成为当时世界上最深的海底隧道。

据了解,该大桥项目安装部分全部由欧洲人完成。在安装每一节沉管时,56位荷兰专家会从阿姆斯特丹飞至釜山,亲自赴现场施工。

2007年,港珠澳大桥岛隧工程总工程师林鸣带领考察团在釜山考察时,只被允许乘船在距离大桥300米左右的海面上对相关装备等进行考察拍照。

釜山之行后,国内团队找到当时荷兰的一家顶级桥隧公司,希望合作建造港珠澳大桥。然而,荷方开出了1.5亿欧元(当时约合15亿元人民币)的天价!

难以支付国外高额的技术咨询费用,其他国家的沉管隧道技术又无法在港珠澳大桥上照搬套用……怎么办?怎么干?

自己干!大桥岛隧工程团队“摸着石头”从零开始,独立攻关,挑战外海深水沉管安装技术及装备。

港珠澳大桥岛隧工程的沉管段总长近6000米,分为33个管节,每个标准管节长180米、宽37.95米、高11.4米,单节沉管重约8万吨。工程采用节段式柔性管节结构,施工者操控8艘大马力全回转拖轮(即在原地可以360度自由旋转的拖轮)协同作业。同时,工程配置的安装船通过遥控等技术调整管节姿态实现精确对接。(www.xing528.com)

2013年5月,历经96个小时的连续奋战,海底隧道的第一节沉管成功安装。回想起当时的情景,林鸣说:“我就像一个没被培训过也毫无驾驶经验的新手司机,要把大卡车、大货车甚至大客车开到北京的五环、三环上去。”

然而,第一节的成功安装并不意味着随后32节的安装都可以简单复制,复杂多变的外海环境和地质条件让每一次施工的风险都不可预知。

岛隧工程首节沉管浮运作业完成。

港珠澳大桥E15管节浮运安装顺利完成。

每一次都是第一次,每一节都是第一节。

33节沉管的“海底之吻”中,最“刁难人”的要数第15节沉管的安装了,其间共经历了两次回拖、3次安装。2014年11月17日,珠江口出现了罕见低温,海况异常恶劣,1米多高的海浪甚至把工人们推到了沉管顶部。无奈之下,大家只好艰难地把沉管护送回坞内,第一次安装宣告失败。第二次安装是在2015年2月24日(正月初六),为了准备这次安装,几百人的团队在春节期间也没有休息。然而再次出发,施工现场却出现了回淤现象,也就是挖槽内发生了泥沙沉积,船队只能再次撤回。一直到同年3月,施工队才再次“启程”。这次多亏相关政府部门的支持。由于回淤现象与珠江口的采砂活动有关,相关政府部门要求珠江口的7家采砂企业、200多艘采砂船、1万多名采砂人员全部暂停工作。终于,第三次安装成功完成。

尽管恶劣天气、多变海况、复杂地形等一系列因素时不时地“捣乱”,整个工期的推进却并未因此耽搁太久。团队咬紧牙关,与时间赛跑,在2015年超出原计划的9节安装任务,实际完成了10节沉管的安装,创造出沉管安装的“中国速度”。

在岛隧工程中,团队还创造了“极限3毫米对接偏差”等多项纪录。

由于体积和重量都很大,每节沉管堪比一艘航母,因此不论是沉管的生产、运输还是安装,每个环节都堪称大工程。

为保障工程需要,团队在珠海牛头岛建设了当今世界上最大的沉管预制厂,大桥海底隧道的33节巨型沉管全部出自该厂。33节沉管中,有5节是曲线段沉管(5500米曲线半径的弧度)。头次听说曲线沉管,很多人可能会认为就是沉管的每个节段都呈圆弧状。其实不然。港珠澳桥隧工程的曲线沉管采用“以折代曲”的工艺,即把小节段预制成类似梯形的形状,使每两个小节段之间产生一定角度,通过多个节段的组合,达到与曲线相似的效果。

2016年10月8日,第33节沉管精准安装完成!这是岛隧工程的第一根曲线沉管,全长135米,由8个部分组合而成,安装难度远大于其他直线沉管。同年12月25日,第31节沉管,也是当今世界上最大的曲线沉管在海底成功“安家”。

港珠澳大桥首节180米长曲线管节E31实现精准安装。

自2013年5月岛隧工程顺利完成首节沉管的海上安装之后,建设团队在伶仃洋上又完成了诸多“第一”:第一节沉管与西人工岛隧道暗埋段的“海底之吻”,第一节曲线沉管与东人工岛的无缝对接,第一节180米曲线沉管的“深海定居”……终于,在30多次“海底之吻”之后,港珠澳大桥沉管隧道最终建成。

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