深中通道探秘(跨山越海中国桥)

发布时间:2024-04-17 00:37:59 来源: sp20240417

  深中通道全线景象。   张 珂摄

  深中通道伶仃洋大桥建设者在架设主缆索股。   中交二航局供图

  深中通道伶仃洋大桥东锚碇填芯施工现场。   中交二航局供图

  深中通道伶仃洋大桥。   沈 仲摄

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  展开广东省的地图来看,一个倒“V”字形将珠江口分隔为东西两岸。人们从西岸的中山去往东岸的深圳,必须向北绕行虎门大桥,直线距离虽然只有20多公里,行车却要2个小时。

  不过,这种情况即将成为历史,倒“V”字形的珠江口正添上关键一横。从中山市马鞍岛向东望去,一条海上通道在伶仃洋上蜿蜒伸展。在海浪声与机器轰鸣声的交织中,深中通道已清晰可见,它穿行24公里最终抵达深圳宝安。

  今年,这座集“桥、岛、隧、水下互通”于一体的超大型跨海通道建成通车后,中山至深圳车程将由2小时缩短至半小时以内。此外,通过万顷沙互通,深中通道还连接起广州南沙,珠江口两岸城市群将再添一条交通大动脉。与双向六车道的港珠澳大桥相比,深中通道是双向八车道,桥梁部分超17公里,工程更复杂,施工难度更大,被视为港珠澳大桥的难度“升级版”。这一超级工程是如何建设的?记者来到施工现场一探究竟。

  

  挺起一道海上脊梁

  深中通道最吸睛的部分,无疑是伶仃洋大桥。从马鞍岛出发一路向东,过中山大桥,就能看到伶仃洋大桥的轮廓。

  寒潮来袭,伶仃洋上的海风劲吹,作业车辆在已贯通的桥面上缓缓驶过。记者拿出相机找好角度,没拍几张,手已冻得僵硬,赶紧缩回衣兜。

  记者的窘态,被深中通道中交二航局项目副经理张平看在眼里。“最冷的时候被你赶上了,前几天我们还是短袖加薄外套。今天风太大,早上准备鞍罩施工和塔冠安装的工人来了一趟,没法施工,已经回营地了。”张平说,“下午再看看情况,都盼着能早点完工。”

  风,还不是建跨海大桥最大的难题。

  廖文龙是中交二航局深中通道项目生产经理。2018年项目部成立的时候,他就来到这里。当时为了赶工,项目部在海上搭建了约4000平方米的钢平台,工作生活都在平台上。

  海上无遮蔽的作业环境,让30岁出头的廖文龙脸晒得黝黑。“吃得单调,天气也潮,尤其是到了回南天,连被子都是湿的。”廖文龙说,“不过这些都不算什么,海上作业,最难熬的是孤独。白天看海浪,晚上数星星,太枯燥了,信号也很差,跟家人打视频电话都难。”

  廖文龙在海上平台生活了4年半,一个月才能回一次陆地,最久的一次,在海上一连住了近3个月。

  “不过,大海也磨砺了施工团队的品格。”廖文龙说。历时5年多,伶仃洋大桥建设者克服了重重困难,在海面上挺起一道脊梁,创造多个世界之最:

  最大跨径全离岸海中钢箱梁悬索桥——主跨1666米;桥面最高的海中大桥——高约91米;最高通航净空——76.5米;最大海中锚碇——单个锚碇重量约100万吨;最高的海中桥塔——270米……

  “这可不是为了‘炫技’,每个纪录的创造都着眼于现实需要。”廖文龙说。

  这里有全世界最繁忙的港口之一——广州南沙港,万吨级船舶往来频繁。为了不影响通航,就要让桥面足够高,进而需要更高的桥梁主塔。既要避免影响通航,又要抵抗浪涌和船行波对钢平台的巨大冲击,可海底是厚深的流塑状淤泥,如何让这座超级桥梁稳稳扎根海底?

  锚碇是关键。

  “东西两个锚碇将桥梁主缆紧紧拉住,承受整个桥梁的重量和今后的行车荷载。”廖文龙说。

  但施工初期就面临巨大挑战。“拿东锚碇来说,施工区域处于无遮掩的宽阔海域,海底流塑状淤泥层深厚,地基都不稳,怎么稳得住桥梁?”廖文龙说。

  经过反复论证,中交二航局项目团队提出以“围堰筑岛+地连墙”方式在海中进行软基处理。“要在海上打下158根直径2米的钢管桩,形成一个巨大正圆形,为8字形地下连续墙施工形成陆地作业环境,就像在‘水豆腐上插筷子’。”廖文龙说。

  变水上施工为陆上施工,建设者们在海上如履平地,让一块巨大的“秤砣”稳稳扎在海中,为建造大跨度跨海悬索桥打下坚实基础。海中软基处理、围堰筑岛、地连墙成槽等成套建造技术,开创了宽阔海域建造大跨度悬索结构体系桥梁工程的先河。

  大桥塔顶看创新

  在伶仃洋大桥制高点,可以俯瞰整个深中通道。

  张平带着记者坐上主塔“体内”的电梯,经过约5分钟的爬升,再手脚并用走一段楼梯,就登上了伶仃洋大桥270米高的东塔塔顶。远望四周,广州、深圳、中山、珠海、香港等大湾区城市的高楼大厦映入眼帘。海面上,一艘艘远洋货轮满载集装箱正驶过这座桥梁。

  张平喜欢拍照,几乎每次来到塔顶,都会拍上几张。手机相册里,存满了他与大桥的故事。张平参建过7座高难度悬索桥,被同事们称为悬索桥上的“空中飞人”。

  “你看,这就是伶仃洋大桥的主缆。”顺着张平手指的方向,记者看到两条主缆从东锚碇伸出,翻过东主塔塔顶,跨越1666米宽阔水域和西主塔,最后与西锚碇连接,将大桥稳稳地吊在海面上。

  “主缆是大桥的生命线。”张平介绍,桥上装载的悬索桥主缆钢丝,单根主缆重达1.7万吨,由199根索股组成,每根索股又由127丝直径6毫米的镀锌铝钢丝组成,两根主缆钢丝总长度加起来能环绕地球4圈,每根主缆缆力超10万吨,相当于能同时承受2艘“辽宁号”航母的重量。

  要将每根1.7万吨的主缆搬至270米高空并非易事。“第一根索股架设完成后,后续索股都要以它为基准牵引调位,海上大风让索股摇晃得无法精确测量。”张平说。

  昼夜温差也给施工带来困扰。白天架完的索股,到了夜里因降温不均出现不同程度的变形,索股上下交错,影响效率和精度。

  智能技术这时大显身手了。项目部采用超长索股无人跟随架设技术,对索股进行远程监控。针对架设后的测量问题,项目团队自主研发智能标靶等设备,对施工关键数据实时传输,显著提升大跨径悬索桥主缆架设自动化、信息化水平。“经过对每根钢丝的位置和气温反复测量,项目团队把握主缆钢丝变化规律,将架设精度控制在5毫米内。”张平说。

  伶仃洋大桥是创新的结晶。记者目光投向桥面,这里水域开阔,强台风频发。双向八车道、相当于30层楼高的桥面如何抗风?

  这是世界性难题。“经过3年多的研究,建设单位和多所高校、科研机构研发了新型组合气动控制技术,优化了整体式钢箱梁的构型,将超大跨钢箱梁悬索桥临界颤振风速从世界公认的70米/秒,提升至88米/秒。”张平说,“大桥可抵御17级台风。”

  桥隧人工岛上牵手

  从伶仃洋大桥东塔塔顶向东看,大桥在海面上蜿蜒逶迤,延伸到一片岛屿后消失不见了。

  这座岛屿,是西人工岛。再向东,就是深中通道的海底隧道。桥梁和隧道的连通与转换,全赖西人工岛,而它也是深中通道建设过程中,在茫茫大海上落下的“第一子”。

  西人工岛岛体采用菱形设计,面积约13.7万平方米,相当于19个足球场。“岛体建造,仅用时141天。”中交一航局深中通道项目部技术员刘帅说,“我们把直径重达650吨的57个钢圆筒,用激震力达5800吨的12个液压震动锤组‘敲’进20多米深的海底。呈弧形的副格像胶带一样,填补钢圆筒之间的缝隙,保证止水效果。”

  钢圆筒在海水之下“手牵手”围成一个人工湖,排水、填筑作业后,伶仃洋上逐渐形成了一座坚实的岛屿。2017年9月18日,最后一根钢圆筒振沉完成,西人工岛围堰结构完工。

  经由西人工岛,深中通道沉管隧道深入海底。这条隧道全长约6.8公里,由32个沉管和1个最终接头组成,是世界最长最宽的钢壳沉管隧道。其中单个标准管节长度为165米,重约8万吨,每节沉管需承受来自水底1.7万吨的压力,相当于1.1万辆家用小轿车的重量,制造之难不言而喻。

  珠海牛头岛,经历港珠澳大桥建设,这里已建成世界上规模最大的隧道沉管预制工厂。“根据项目工期安排,单个管节预制周期需控制在30天内。”中交四航局深中通道项目经理张文森告诉记者,“依托一整套智能化制造方案,智能浇筑机可实现自动寻孔、下料,1名工程师可以控制200部台车完成沉管的陆上移运。”

  与常规隧道的钢筋混凝土结构不同,中国工程师找到最合适、最节约且性能最佳的沉管隧道结构——钢壳混凝土沉管。深中通道管理中心总工程师办公室副主任金文良介绍,以前到国外类似工程调研学习时,对方不让靠近、也不让拍照。经历5年的沉管隧道研发与施工,如今,中国人造出了整体水平世界领先的同类工程,拥有完全的自主知识产权。

  8万吨的大块头,从50公里外的预制工厂运到隧址区域安装,这个过程同样挑战重重。中交一航局建设团队创造性提出沉管浮运安装一体化理念,并自主研发出世界首艘沉管浮运安装一体船“一航津安1”。

  2020年6月,沉管隧道首节沉管与西人工岛暗埋段顺利实现对接,完成“海底初吻”;2023年6月,沉管隧道最后一节管节安装到位——用了整整3年。

  眼下,深中通道主线业已贯通,但建设者们丝毫不敢懈怠,正紧锣密鼓进行最后的“精装修”。期待这项超级工程早日通车,为珠江口两岸城市群发展再添活力。

(责编:赵欣悦、袁勃)