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超級工程/大連灣建海隧 3D打印基床

時間:2022-04-28 04:25:13來源:大公报

  繼港珠澳大橋後,內地又一技術條件複雜、環保要求高的跨海交通工程進入收關衝刺階段。作為中國北方第一條大型跨海沉管隧道,大連灣海底隧道單個沉管安裝時間,從9年前港珠澳項目的96小時大幅縮短至1天內完成。與此同時,世界領先的「大國重器」——中國首套沉管安裝專用設備也確保「航母級」沉管的「毫米級」對接,綽號「海底3D打印機」的整平船在「挖黏土鋪碎石」的基床作業中發揮着重要作用。按計劃,大連灣海底隧道明年上半年具備通車條件。\大公報記者 宋偉

  從祖國南端的伶仃洋,到向北2000公里開外的大連灣,大連灣海底隧道遠不只是簡單複製港珠澳大橋島隧工程的成功經驗。在中交一航局副總工程師、大連灣海底隧道有限公司總工程師潘立文看來,除了寒冷海域對混凝土的耐久性影響、隧道曲線半徑小之外,大連灣海底隧道還面臨着地質條件、嚴寒天氣等諸多全新考驗。

  高強度混凝土 壽命一百年

  「尤其是大連地處東北,年氣溫最低可達零下21℃,影響沉管高品質混凝土耐久性。」潘立文說,為了保證工程百年使用壽命,項目借鑒日韓相關資料,經過上千次試驗,研發出百年高耐久性海工混凝土質量控制技術。

  「光是研究高強度混凝土抗凍抗滲,保證海水環境下百年使用壽命就用兩年時間。」潘立文介紹,與港珠澳大橋項目最大的不同就是沉管預製方法。港珠澳大橋採用的是工廠法,而大連灣海底隧道採用的是乾塢法。經過分析論證,項目最終採用「3+3乾塢法」預製。「每個乾塢裏布置三節沉管,每節沉管分八段去預製。相比之下,乾塢法能實現多個作業面同時進行。」潘立文說,這套專為大連灣海底隧道量身定製的沉管預製方法,經過行業評定已經達到國際先進水平。

  挖泥量等同三座胡夫金字塔

  不僅是寒冷氣候,複雜的海域地質條件也對工程順利實施提出挑戰。潘立文介紹,施工海域海底溶洞溶溝多,岩基裂隙發育,18節沉管中有5節坐落在黏土層上。「這一部分需要將黏土挖走,重新填上碎石,震實整平後才能沉管。」

  這一環節,被譽為「海底3D打印機」的整平船發揮重要作用。然而與港珠澳大橋隧道的海底情況完全不同,大連灣海域基槽邊坡炸礁後會存在大量裂隙且較為複雜,意味着在港珠澳採用的全抬升整平工藝將不適用於大連灣。

  為解決這個困難,項目部組織骨幹力量集中研究,半漂浮式整平、半幅整平、降低平台高度、整平船加寬、整平船設置定位樁……每個方案都經歷無數次技術論證和桌面推演。三年籌備期間,百餘次的專題技術研討,最終確定全漂浮碎石基床整平工藝。與之相對應,項目還研發主線沉管基礎精挖控制施工技術、高精度爆破控制施工技術,沉管主線挖泥爆破量達七百多萬方,相當於世界上最大的金字塔——胡夫金字塔的三倍大小。「為了確保漂浮狀態下整平的精確控制,GPS和聲吶都派上了用場。全漂浮的整平工藝在全國都屬於首創。」

  值得一提的是,大連灣海底隧道未來還將實現「實體工程」+「數字化工程」雙產品移交。「所謂數字化工程,就是將BIM技術(建築模型信息化)、互聯網協同技術、物聯網技術深度應用於工程設計、建造施工、運營維護全生命周期。簡單來說,隧道所有的實體都將通過計算機建模型成數據庫。」潘立文比喻道,比如預製的沉管使用的鋼筋是哪裏生產的,爐號是多少,批號是多少,哪個班組做的,幾個人綁的鋼筋,這些內容都將實現數字化。

  話你知:18預製管組大連灣海隧

  位於遼寧省大連市,設計時速60公里,雙向6車道,建設工期50個月,使用年限100年。其中,由18節預製管節組成的海底沉管隧道長約5.1千米,單節沉管最重約6萬噸,相當於一艘中型航母排水量。\大公報記者宋偉整理

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