文 陳振強 圖 盧志華

回憶起深中通道沉管隧道第11個管節(jié)（以下簡稱“E11管節(jié)”）的沉放對接，中交一航局深中通道項目部副總工程師寧進進仍然心潮澎湃。E11管節(jié)長165米，寬46米，高10.6米，重約8萬噸，排水量相當(dāng)于一艘中型航空母艦，建設(shè)人員僅用22個小時，就完成了沉放對接。這是超級跨海集群工程的新紀(jì)錄，也是目前世界最寬海底沉管隧道的新紀(jì)錄。

世界首艘沉管浮運安裝一體船“一航津安1”提帶沉管管節(jié)實施浮運安裝作業(yè)

深中通道是集“橋、島、隧、水下互通”于一體的超級跨海集群工程，其中海底隧道長約6.8公里，沉管段長約5公里，采用國內(nèi)首次應(yīng)用、國際首次大規(guī)模應(yīng)用的鋼殼混凝土組合結(jié)構(gòu)形式，由32個管節(jié)和1個最終接頭組成，是目前世界上最寬的海底沉管隧道。

2021年8月1日2時45分，E11管節(jié)踏上了47公里的海上征程。

盡管已經(jīng)是第11次浮運安裝，施工團隊依然要面臨諸多挑戰(zhàn)。從珠海桂山島到深中通道西人工島，要經(jīng)過7次航道變換，才能抵達(dá)目的地，航行期間充滿變數(shù)。為此，深中通道特地為沉管隧道量身打造了世界首艘沉管浮運安裝一體船——“一航津安1”，它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、性能最先進的海底隧道沉管施工專用船舶，具有自航能力，能夠大大縮短沉管浮運和航道封航時間，圓滿解決了深中通道建設(shè)面臨的沉管長距離運輸安全風(fēng)險和航道疏浚等難題，同時減少沉管拖航航道疏浚挖泥量超千萬立方米?！睂庍M進說。

8月1日14時35分，一體船提帶E11管節(jié)順利到達(dá)西人工島附近沉放水域，乘潮系泊作業(yè)。期間遭遇兩次強對流天氣，風(fēng)疾浪大，依托國家海洋預(yù)報中心數(shù)據(jù)，一航局團隊精準(zhǔn)研判，科學(xué)處置。8月2日0時45分，經(jīng)沉放、拉合、水力壓接，E11管節(jié)順利完成沉放對接。憑借豐富的經(jīng)驗和先進的技術(shù)，此次安裝用時僅22個小時，創(chuàng)造了深中通道沉管隧道沉管運輸安裝用時最短的新紀(jì)錄。至此，項目沉管隧道建成總長達(dá)1773.5米，建設(shè)邁出堅實一步。

新紀(jì)錄的背后，是一線建設(shè)者們不畏困難、日以繼夜的付出，他們用智慧和心血攻克了一項項“卡脖子”技術(shù)難題，成功戰(zhàn)勝復(fù)雜多變的施工挑戰(zhàn)。

二次舾裝 挑戰(zhàn)重重的入海征途

“一二，一二，起！”在3名起重工的協(xié)力下，重約800斤的巨型拉索緩緩抬起，在布滿澆注孔的深中通道首節(jié)沉管頂部緩緩前行。

2021年7月，廣東已經(jīng)進入了一年中最熱的季節(jié)，大灣區(qū)建設(shè)者胸中同樣燃燒著一顆炙熱的心。深中通道海底沉管隧道E11管節(jié)，正在一片驕陽下進行著沉管制造的最后一道工序——二次舾裝。

“如果說一次舾裝是通過壓載水箱、端封門把沉管升級為滴水不漏的‘蛟龍’，那么二次舾裝就是通過安裝測量塔、監(jiān)測設(shè)備等，給‘蛟龍’安裝一雙能看清海底水況的‘眼睛’，這對沉管浮運的穩(wěn)定性及安裝的精度控制起著重要作用。”寧進進說。

組圖：在深中通道沉管隧道管節(jié)沉放安裝施工現(xiàn)場，建設(shè)者正在管節(jié)運輸安裝一體船上進行管節(jié)沉放對接前的準(zhǔn)備作業(yè)。

沉管舾裝意義非凡，但干起來卻并不容易。眾所周知，深中通道要建的是世界首例雙向八車道鋼殼混凝土結(jié)構(gòu)沉管隧道，這是一次全新的挑戰(zhàn)。

受新冠肺炎疫情影響，留給建設(shè)團隊完成E11管節(jié)一次舾裝的時間被嚴(yán)重壓縮，把6個容積共1.2萬立方米的壓載水箱快速搭建起來——成為確保工序成功的關(guān)鍵。但是，第一步運材料就讓所有人犯了難。為避免剮蹭防腐油漆，施工叉車禁止進入管節(jié)內(nèi)部。正當(dāng)大家一籌莫展時，技術(shù)員許士上靈機一動，提出借鑒采礦車運輸?shù)姆绞?，在沉管底面鋪設(shè)軌道，用小車供料，最大限度避免了設(shè)備與油漆發(fā)生接觸?！澳軌蚩焖偻瓿晒┝?，還有一個原因在于水箱結(jié)構(gòu)的‘巧’?！痹S士上介紹，由于沉管采用鋼殼結(jié)構(gòu)，四壁本身具備良好的防水性，只需在兩側(cè)增加木板擋墻就能圍成一個水箱，極大減少了施工用料，“這項工藝也是我們的獨創(chuàng)，業(yè)內(nèi)首次使用，我們正申請專利呢。”

深中通道工程師正在遠(yuǎn)程監(jiān)控指導(dǎo)沉管沉放安裝作業(yè)。曹瀚文 攝

一次舾裝如期完成并沒能讓項目部松一口氣，壓力一下子就全部傳導(dǎo)到了E11管節(jié)的二次舾裝上。

9層樓高的測量塔沖出甲板高聳入云，測量主管鎖旭宏正透過全站儀，認(rèn)真校核沉管浮運安裝測量控制各項標(biāo)定數(shù)據(jù)?！八?nèi)裝有定位系統(tǒng)及姿態(tài)設(shè)備，可以通過實時測量數(shù)據(jù)計算沉管三維動態(tài)，指導(dǎo)毫米級對接。”鎖旭宏說，“但要把這么高的測量塔從岸上對接到管頂?shù)牡鬃?，還絲毫不能剮蹭到防腐油漆，同樣是個技術(shù)活兒?！?/p>

“底座和后期安裝的測量塔的對接點必須精準(zhǔn)契合?！痹诔凉?鋼殼制造初期，鎖旭宏就應(yīng)邀指導(dǎo)測量塔底座安裝。通過現(xiàn)場論證，鎖旭宏帶領(lǐng)團隊設(shè)計了兩套大小一樣的“三角板”，一套用于底座定位，另一套用于測量塔制造，扭轉(zhuǎn)了以往“先干后調(diào)”的舊思路，順利解決了測控問題，為舾裝施工創(chuàng)造了有利條件。

船管拉索受力監(jiān)測也是保證整個浮運安裝安全性的重中之重?！皬念A(yù)制廠到沉管安裝水域，距離有近50公里，由于沉管運安一體船體型龐大，沉管浮運過程中易受風(fēng)浪影響產(chǎn)生顛簸，且內(nèi)部機械設(shè)備主要集中在船尾，重力分布‘頭輕腳重’，僅靠四個吊鉤無法保證船管不脫離?！敝薪灰缓骄稚钪型ǖ理椖坎抗こ滩扛辈块L朱嶺說。

建設(shè)團隊緊跟沉管一體化技術(shù)發(fā)展方向，通過專家研究論證，在8個支墩處各增加4個巨型拉索，達(dá)到船管深度合體的效果，并在每個拉索上配備應(yīng)力計，實時監(jiān)測受力情況。

“要采集到準(zhǔn)確的受力情況并不容易，尤其在風(fēng)平浪靜的作業(yè)窗口期，船管震動頻率低，沉管姿態(tài)不易捕捉，一旦超過承載量極可能發(fā)生拉索斷裂的災(zāi)難性后果?！奔夹g(shù)負(fù)責(zé)人岳長喜說。為此，工程師們聯(lián)合港研院專項攻關(guān)，發(fā)明動態(tài)信號采集信息系統(tǒng)，對包括拉索在內(nèi)的100多個監(jiān)測點信息進行可視化分析，并且在沉管內(nèi)安裝靜態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，以及對接后繼續(xù)監(jiān)測管內(nèi)狀況，全生命周期為管節(jié)安全保駕護航。

基床鋪設(shè)“一航津平2”再顯神威

E11管節(jié)是項目第二個爬坡的標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)，所處位置地形變化大，水流環(huán)境復(fù)雜多變，地質(zhì)條件也相當(dāng)復(fù)雜。寧進進看著隧址處的測量報告，不禁皺起了眉頭，過去經(jīng)年累月的采砂活動，讓眼前這片施工水域下的地貌極不平整，容易回淤，給沉管安裝帶來諸多挑戰(zhàn)。

清淤完成后，考慮到E11管節(jié)基槽位于基巖區(qū)，地層全為風(fēng)化巖，開挖易造成松動和清淤不徹底，施工團隊沒有選擇以往開挖和拋石鋪基床的施工方式，而是創(chuàng)新性地直接在基槽上振密出基床。經(jīng)過振密施工后的沉管基床，就像一條清爽平坦的石板路。

為了更好納淤，確保沉管毫米級對接，世界最大、最先進的自升式海底碎石鋪設(shè)整平船“一航津平2”再顯神威。

該船集基準(zhǔn)定位、石料輸送、高精度鋪設(shè)整平、質(zhì)量檢測驗收功能于一體。在實際作業(yè)中，其功能相當(dāng)于海底鋪路機，通過拋石管精準(zhǔn)定位，向海床投入碎石并鋪平，最大作業(yè)水深40米，單個船位碎石鋪設(shè)整平范圍達(dá)2500平方米，速度最高可達(dá)到每分鐘5米，5天至8天即可完成單個標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)基床鋪設(shè)，并將精度控制在正負(fù)40毫米以內(nèi)。作為深中通道的核心裝備，“一航津平2”的超高作業(yè)速度可以充分解決海底回淤量大的難題，保障沉管快速安裝。

“它可以在‘石板路’上用碎石鋪設(shè)出一條1米厚、形似地暖管道的‘弓’字形地壟。地壟之間的洼地可以納淤，使得壟上不積淤，從而保證沉管接觸面在同一高度上，確保了沉管的平穩(wěn)著落和高精度對接?！睊伿綔y量負(fù)責(zé)人陶振杰介紹，通過精確控制作業(yè)進度，使得基床鋪設(shè)完成時間接近沉管安裝時間，留給泥沙回淤的機會越少，沉管安裝的精度就越有保障。

北斗定位 精準(zhǔn)可靠的海底“慧眼”

沉管要在水下30多米處安裝，還需要一雙看清海底的“眼睛”。在深中通道開工之初，建設(shè)團隊就有引進北斗定位系統(tǒng)的想法，即使當(dāng)時“北斗定位系統(tǒng)指導(dǎo)海底隧道沉管施工”這一做法在國內(nèi)尚無先例，建設(shè)者們也下定決心一定要引進使用我國自主研發(fā)的“慧眼”。在深中通道首節(jié)沉管安裝前，建設(shè)者們進行了一次實戰(zhàn)演練。當(dāng)時，一體船模擬自航進塢時，自動循跡系統(tǒng)中GPS信號突然丟失。為避免航向錯亂，船長王學(xué)峰只能下令停船觀察。沒有了衛(wèi)星信號，一體船在茫茫外海就像失去了眼睛?！氨仨氁诤Ｊ乱?guī)定的時間內(nèi)完成演練，每分每秒都卡得很緊，這樣等下去，后續(xù)計劃都會被打亂?！蓖鯇W(xué)峰的一番話讓眾人陷入沉默。

深中通道沉管隧道E11管節(jié)沉放對接成功。圖 深中通道管理中心

“GPS信號突然中斷的情況必須消除。”鎖旭宏斬釘截鐵地說。這次演練故障更加堅定了項目團隊啟用北斗定位系統(tǒng)的決心。

超級工程往往備受矚目，在用慣了GPS的衛(wèi)星定位領(lǐng)域，使用國產(chǎn)北斗定位系統(tǒng)是一次大膽的嘗試。從思路到實踐，從白天到黑夜，從陸地到海上,光試驗準(zhǔn)備就足足做了兩個月。

起初，為了驗證北斗系統(tǒng)指導(dǎo)沉管浮運安裝的可行性，攻關(guān)團隊在測控系統(tǒng)里安裝了國產(chǎn)北斗、美國GPS以及俄羅斯格洛納斯等多種衛(wèi)星定位系統(tǒng)，通過協(xié)同作業(yè)，一項項地比對參數(shù)?！耙蝗喝似咦彀松嗟貓笾鞣N數(shù)據(jù)，同時接收的數(shù)據(jù)源越多，思路越不清晰。”鎖旭宏說，后經(jīng)進一步研究發(fā)現(xiàn)，北斗系統(tǒng)在算法上更先進，理論上單獨采用北斗系統(tǒng)就能得到最優(yōu)解?！拔覀冊跍y量塔上裝置了飛碟狀北斗衛(wèi)星天線，天線收集的信號通過接收器傳送到監(jiān)控電腦上，監(jiān)控電腦里我們則加裝了根據(jù)沉管浮運安裝工序自主研發(fā)的測控系統(tǒng)?！辨i旭宏介紹，這套軟硬件組合拳實現(xiàn)了系統(tǒng)之間的穿透，可接收GPS和北斗兩種信號，實時計算沉管三維動態(tài)，指揮作業(yè)人員精準(zhǔn)掌握船管在海中的具體位置。經(jīng)過精度比對，兩種定位系統(tǒng)定位精度相當(dāng)，但北斗系統(tǒng)能夠接收到的衛(wèi)星數(shù)量更多，穩(wěn)定性更有保障，且成本只有GPS的四分之一。

目前，深中通道正在穩(wěn)步推進沉管隧道的建設(shè)。自2021年8月實現(xiàn)了項目東端首個管節(jié)沉放安裝，深中通道已進入沉管隧道東西側(cè)同步安裝的新階段。預(yù)計2023年，項目東、西人工島將通過沉管隧道跨越伶仃洋完成“握手”，為2024年項目實現(xiàn)通車奠定了重要基礎(chǔ)。