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“蛟龙”潜底架通途

2021-10-18 15:57:25 | 来源:经济日报 | 参与: 0 | 作者:经济日报

  来源:经济日报

  本报记者 苏大鹏

  南有港珠澳,北有大连湾。重大工程项目的建设牵引有效投资、稳定经济增长,是实现经济高质量发展的重要支撑。从祖国南端的伶仃洋,到向北2000公里开外的大连湾,我国在跨海沉管隧道施工领域的技术、装备、经验日臻成熟。在超级工程的跨地实践中,建设者们克服了哪些困难?又有哪些技术创新?经济日报记者近日深入大连湾海底隧道施工现场展开采访调研。

  海上,抓斗船、挖掘机等设备联合作业,机器轰鸣;陆地上,工人们在进行混凝土浇筑等工序,紧张忙碌。入秋时节,记者在大连湾海底隧道工程现场看到一片热火朝天的施工场景。

  2017年,辽宁省大连市启动重大民生工程——大连湾海底隧道和光明路延伸工程,预计2023年竣工通车。其中,大连湾海底隧道是我国北方第一条大型跨海沉管隧道工程,也是继港珠澳大桥之后又一项技术难度大、施工工况复杂、环保要求高的跨海交通工程。

  2013年5月6日,港珠澳大桥岛隧工程首个沉管安装开启了我国跨海沉管隧道施工的新纪元。2021年,在大连湾海底隧道施工现场,我国已完成50余个“航母级”沉管的安装。从96个小时安装一个管节的探索到10余小时即可完成,8年来,我国跨海沉管隧道施工技术在港珠澳大桥、大连湾海底隧道、深中通道等一个个超级工程中持续探索与创新。

  短短数年,我国在跨海沉管隧道领域何以实现突飞猛进?有哪些技术创新与突破?又遇到了哪些意想不到的困难?对下一个海底隧道工程又意味着什么?

  精准对接创纪录

  位于黄渤海交界的大连,老城区呈“C”字形海湾结构,南北交通干道仅有东联路和东北路两条通道,车流量早已远超设计通行量。大连亟需缓解主城区南北交通瓶颈问题,拓展城市发展空间。大连湾海底隧道和光明路延伸工程正是为破解该问题,以PPP模式建造的辽宁省重大工程项目。

  “海底隧道建成后,将为大连新增一条纵贯南北的快速通道,过去绕行大连湾需要1个多小时,以后10分钟就可以穿越。这对于缓解大连中心城区交通拥堵、拓展城市发展空间、推动大连湾两岸一体化建设具有重要意义。”大连湾海底隧道有限公司党工委书记、总经理李进说,项目不仅方便市民出行,也将优化城市功能,推动大连湾两岸一体化建设。

  沉管安装,是大连湾海底隧道的控制性核心工程,难度极高。首先要在陆地上将预制的重达数万吨的沉管密封管口后,依靠浮力一节节运到海中,再沉入海底,对接成为隧道。在这一过程中,面对复杂的海底地形和水文条件,施工需要借助海洋气象预报找到精确的窗口期。

  9月15日,中交第一航务工程局有限公司承建的我国南北两条跨海沉管隧道再次迎来双“管”齐下的历史性时刻——世界最长最宽的钢壳沉管隧道深中通道E12管节与E11管节顺利对接,建成隧道长度突破2000米大关;同日,我国北方首条大型沉管隧道大连湾海底隧道E9管节成功安装,沉管安装施工任务过半。

  此次安装的E9管节是大连湾海底隧道年内安装的第8节沉管,也是今年第三季度完成的第4个管节,跑出国内沉管安装“新速度”。

  大连湾海底隧道和光明路延伸工程主线全长12.1千米,建设标准为城市快速路,设计时速每小时60千米,双向6车道。其中,大连湾海底隧道全长约5.1千米,海底沉管段全长3035米,共需安装18节大型沉管。单节标准沉管长180米,宽33.4米,高9.7米,重约6万吨,相当于一艘航空母舰的排水量。

  海上风浪、流速等不利气象条件对海况影响大,给沉管施工带来极大挑战。9月15日当天,大连湾海底隧道E9管节安装于清晨6时启动,在先后完成拖轮编队、浮运、系泊、安装等工序后,于当日晚20时08分顺利安装完成。“气候条件对沉管安装影响大,E9管节的安装是在提前安排水深多波束扫测,实时测算海水密度,排除各项风险隐患等充足准备下确保沉管顺利对接完成的。”大连湾海底隧道有限公司总工程师潘立文说。

  对于海底沉管工程而言,气候影响只是“小插曲”,真正的挑战可谓“一个接一个”。去年底,大连湾海底隧道有限公司历经17小时连续作业,重约4.1万吨的首节(E1)沉管成功沉放海底,与北岸暗埋段实现精准对接,实现了我国寒冷地区首条海底沉管隧道建设零的突破。

  “E1管节施工海域为岩石基础,地质状况较差,无法采用全抬升式常规整平船插桩作业。”潘立文说。为确保沉管精准对接,研发团队历时3年攻关,克服了岩石基础条件下无法插桩的技术难题,采用了全国首创的整平船全漂浮式碎石基床整平工艺。

  万事开头难,迈出了第一步,后期的沉管作业越来越熟练、越来越顺畅。迄今为止,施工方中交一航局成功完成了54个航母级沉管的精准海底对接,也创造了世界跨海沉管隧道建设史上前所未有的新纪录。

  因地制宜破难点

  “大连湾海底隧道工程存在地质条件复杂、隧道曲线半径小、寒冷海域考验混凝土耐久性、通航条件复杂等诸多全新考验,施工难度大、质量要求高。”潘立文说。

  首先要解决的难题就是低温。

  在寒冷地区建设沉管隧道,是此前我国从未有过的施工经历。大连地处我国东北地区,冬季寒冷天气会给施工带来诸多不便,无论对船机设备还是施工人员都是极大考验。冬天在室外吹半小时海风,穿再厚的衣服也顶不住;低温状态下安装设备是否会出故障,谁也不敢保证。

  大连湾的首节沉管安装是在冬季进行的,然而,我国首套沉管安装专用设备“津安2”“津安3”在设计之初并未考虑低温影响。于是,施工方针对冬季施工特点,对沉管基床整平船“津平1”、沉管安装船“津安2”“津安3”等主要船舶进行了一系列适应性改造:加装锅炉、暖气等保暖设备,更换低温标号齿轮油、液压油,外露油管、水管用保温棉包裹,绞车液压站移至机舱,为甲板设备定制防寒篷布……这一切就是为了确保船舶在冬季施工不受影响。

  大连湾海底隧道第四工区负责沉管安装。工区经理王殿文介绍:“我们结合北方寒冷地区的实际,因地制宜采取应对措施,对专用船舶的系统软件进行了自主升级和创新。不少技术之前未曾考虑过,可以说是填补了部分沉管隧道安装领域的技术空白。”以水下电缆插座安装工艺为例,大连湾海底隧道干坞法批量预制的特点决定了插座数量增多,受疫情影响,从国外采购成套设备周期长,势必影响整体进程,技术团队经过数月研究,水下电缆插座的安装工艺由一次舾装调整为二次舾装,不仅克服了疫情影响,还将这项技术实现了国产化。

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