沉管的精準“安家”之旅
文章來源：中國交通建設集團有限公司 發布時間：2021-02-18
全國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，如何高效聯通河流兩岸，是增強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、高效的方案——沉管隧道應運而生，沉管隧道抗震性能好、結構更安全，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廣泛的應用。
沉管隧道，即用沉管法修建的水底隧道，自1910年美國在底特律河用沉管法修建第一座用于交通運輸的水下隧道起，已有百余年的發展歷史，沉管的預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節海底隧道沉管E7與已安管節的精準對接，海底隧道建成總長突破千米。
而整個海底隧道將由32節航母大小的沉管相接，組成世界建設規模最大的鋼殼沉管隧道，中交人憑借世界一流的系統裝備及核心技術，接連刷新海底隧道沉管浮運安裝的新紀錄。
海底沉管隧道就是將一節節沉管在海底實現“接龍”，并準確定位在提前開挖好的水下基槽內，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”
要在數十米深的海底“安家”，沉管在正式浮運安裝前，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升級為密閉的“潛艇”，保證沉管浮運安裝滴水不漏。
到了二次舾裝，沉管將與沉管安裝船舶“合為一體”，并在沉管上安裝測量塔、監測設備等，保證作業人員實時監測沉管在幾十米深水中的一舉一動，為高精度水下安裝保駕護航。
在沉管安裝前還需要為沉管建造一個安穩的“家”，深中通道作業區地質松軟，中交人研發的DCM水下深層水泥攪拌樁工藝，對海底地基進行切割攪拌并注入水泥漿，使海底地層迅速固化，再經挖泥船將上層泥沙移走后，開展拋石振密作業，在基槽上鋪設出一條“石板路”。
為保障沉管安穩著陸實現毫米級對接，中交一航局研發世界最大最先進的自升式碎石鋪設整平船“一航津平2”，在“石板路”上鋪設一條條“弓”字形的碎石壟，整平精度可控制在正負40毫米以內，3天時間便可完成單個管節基床的鋪設，有效避免基槽回於問題，確保沉管水下高精度對接。
新船起航，浮運更穩
萬事俱備，沉管開啟海上之旅，從牛頭島沉管預制廠到西人工島對接區，沉管需浮運近50公里，經7次航道切換，克服淺水區航道擱淺，地質條件復雜、回淤強度大等多個世界難題，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安裝一體船“一航津安1”，它集沉管浮運、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、施工作業最高效、性能最先進的海底隧道沉管施工專用船舶，在設計、建造及施工管理系統方面均為自主研發，標志著海底沉管隧道施工正式進入智能化時代。
一體船的研發投產可減少航道疏浚挖泥量超2000萬立方米，節省隨行輔助船舶10余艘，有效縮短沉管浮運和航道封航時間，經濟和社會效益顯著。
沉管浮運既要有硬核裝備，又要有過硬的軟件系統，為了保證沉管安全抵達水工水域，一體船配套了船管連接系統，通過監測數十個應力監測點，實時將沉管連接情況，反饋到指揮室。
中交人還研發出世界上首套船管姿態監測系統“港灣一號”，它具備監測0.05赫茲超低頻運動的能力，專門監測船與沉管在水中的每一個“舞步”，都能清清楚楚地呈現在屏幕上，為指揮決策提供參考。
北斗助力，精準安裝
經過“長途跋涉”，沉管終于來到安裝施工區，為實現水下毫米級對接，中交人將北斗定位系統引入跨海通道施工，一體船通過北斗定位系統，將沉管在水下的三維動態呈現在顯示屏上，幫助指揮人員實時掌握沉管在海底的一舉一動。
操作人員通過錨機將沉管下放到距對接端1米的基床上，經拉合進行初步對接，通過水力壓接，排出多余的水，實現嚴絲合縫、滴水不漏。
沉管對接完成后，仍然處在一種不穩定的狀態，水中的壓力隨時可能對各個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”儲存能力3000立方米，供料能力每小時800立方米，通過精準拋填石塊，在沉管堆起梯形山，把沉管埋起來，讓沉管有力應對海水沖刷、側移、水浮的抵抗力，至此，海底沉管隧道的浮運安裝，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經濟繁榮的深中通道，再到推動大連南北一體化發展的大連灣海底隧道，中交人不斷攀基建工程新高度，用實際行動詮釋讓世界更暢通、讓城市更宜居、讓生活更美好的中交愿景。
【責任編輯：家正】
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