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，排水量相當于一艘中型航空母艦，建設人員僅用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錄，也是目前世界最寬海底沉管隧道的新紀錄。

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)首次應用、國際首次大規(guī)模應用的鋼殼混凝土組合結構形式，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面臨的沉管長距離運輸安全風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。”寧進進說。

8月1日14時35分，一體船提帶E11管節(jié)順利到達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，風疾浪大，依托國家海洋預報中心數(shù)據(jù)，一航局團隊精準研判，科學處置。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，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錄。至此，項目沉管隧道建成總長達1773.5米，建設邁出堅實一步。

新紀錄的背后，是一線建設者們不畏困難、日以繼夜的付出，他們用智慧和心血攻克了一項項“卡脖子”技術難題，成功戰(zhàn)勝復雜多變的施工挑戰(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?！睂庍M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構沉管隧道，這是一次全新的挑戰(zhàn)。

受新冠肺炎疫情影響，留給建設團隊完成E11管節(jié)一次舾裝的時間被嚴重壓縮，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。正當大家一籌莫展時，技術員許士上靈機一動，提出借鑒采礦車運輸?shù)姆绞剑诔凉艿酌驿佋O軌道，用小車供料，最大限度避免了設備與油漆發(fā)生接觸?！澳軌蚩焖偻瓿晒┝希€有一個原因在于水箱結構的‘巧’。”許士上介紹，由于沉管采用鋼殼結構，四壁本身具備良好的防水性，只需在兩側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?！?/p>

深中通道工程師正在遠程監(jiān)控指導沉管沉放安裝作業(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，認真校核沉管浮運安裝測量控制各項標定數(shù)據(jù)?！八?nèi)裝有定位系統(tǒng)及姿態(tài)設備，可以通過實時測量數(shù)據(jù)計算沉管三維動態(tài)，指導毫米級對接。”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，同樣是個技術活兒。”

“底座和后期安裝的測量塔的對接點必須精準契合。”在沉管 鋼殼制造初期，鎖旭宏就應邀指導測量塔底座安裝。通過現(xiàn)場論證，鎖旭宏帶領團隊設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，扭轉了以往“先干后調”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浪影響產(chǎn)生顛簸，且內(nèi)部機械設備主要集中在船尾，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。

建設團隊緊跟沉管一體化技術發(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，達到船管深度合體的效果，并在每個拉索上配備應力計，實時監(jiān)測受力情況。

“要采集到準確的受力情況并不容易，尤其在風平浪靜的作業(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)生拉索斷裂的災難性后果?！奔夹g負責人岳長喜說。為此，工程師們聯(lián)合港研院專項攻關，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“一航津平2”再顯神威

E11管節(jié)是項目第二個爬坡的標準管節(jié)，所處位置地形變化大，水流環(huán)境復雜多變，地質條件也相當復雜。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整平船“一航津平2”再顯神威。

該船集基準定位、石料輸送、高精度鋪設整平、質量檢測驗收功能于一體。在實際作業(yè)中，其功能相當于海底鋪路機，通過拋石管精準定位，向海床投入碎石并鋪平，最大作業(yè)水深40米，單個船位碎石鋪設整平范圍達2500平方米，速度最高可達到每分鐘5米，5天至8天即可完成單個標準管節(jié)基床鋪設，并將精度控制在正負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量負責人陶振杰介紹，通過精確控制作業(yè)進度，使得基床鋪設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，建設團隊就有引進北斗定位系統(tǒng)的想法，即使當時“北斗定位系統(tǒng)指導海底隧道沉管施工”這一做法在國內(nèi)尚無先例，建設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，建設者們進行了一次實戰(zhàn)演練。當時，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?！辨i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,光試驗準備就足足做了兩個月。

起初，為了驗證北斗系統(tǒng)指導沉管浮運安裝的可行性，攻關團隊在測控系統(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，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。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同步安裝的新階段。預計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。