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霸屏第二弹:央视《新闻调查》讲述《沉管隧道建成记》

 周自力 2018-01-09

这是世界上第一次做沉管深埋尝试,无任何经验可参考:它需要深埋海底,最深处达47米;它需要顶着三十多米的海水和二十多米的覆盖层的荷载,相当于自身重量约5倍的压力;它面临过无数未知的挑战......中国交建港珠澳大桥的建设者们,如何攻坚克难,挺过惊心动魄的时刻?


港珠澳大桥那么牛,最牛的点你未必知


5664米,这是世界上最长的公路沉管隧道,也是世界上唯一的深埋沉管隧道,深埋海床下最深近50米,承受相当于5吨重的22米高的淤泥,什么样的沉管结构可以担当?前所未有的世界级技术难题,解决方案竟源于清晨的灵光一现。



因为是深埋沉管隧道,港珠澳大桥海底沉管隧道需要承载三十多米的海水和二十多米覆盖层的荷载,如果采用传统的结构体系,沉管结构将得不到安全保障。国际的权威隧道专家曾给出过深埋浅做的方案,也就是采用一般浅埋沉管成熟的结构,通过采用尽量减小沉管顶承受压力方式,创造尽量接近一般浅埋沉管的管顶压力条件,但是如果按照此方案,就需要增加十多亿元人民币的投资,且工期也将被延长,此外,在120年的使用运营期内的维护费用也将达到数十亿元人民币。有没有可能找到一种替代性的沉管结构,做到深埋而又不漏水,是林鸣和他的同事们面对的巨大难题。


林鸣

中国交建港珠澳大桥总工程师

我也是一年多找不到出路,将近一年走投无路了真的是


过去七年,林鸣常常半夜惊醒,睡不着了,他就开始跑步,每天十公里。一边跑一边安静地思考,成了他的一种解压的方式。


思考,真思考问题,跑步就觉得很快,一个来小时一会就过去了。有时候你发现忘了时间。所以为什么山穷水尽无疑路,柳暗花明又一村嘛。那天半夜又惊醒,脑子里面突然蹦出这么个东西,能不能有一个半刚性的概念来解决这个问题呢?

刘晓东 

中交港珠澳大桥岛隧工程项目总部副总经理、设计负责人

“早上大概五点多,他给我发的短信,当时也是灵光一现,去年也没想到怎么做,他说能不能尝试一下半刚性。

 

我们把刚性和柔性研究的很透了,有什么好处和坏处。都有好处和坏处,这个很早就研究过了,这时候才灵光一现,中间有没有两个接口,半刚性,找一个平衡点。”



要高质量地完成世界首条深埋沉管隧道的建设,林鸣和他的团队希望克服以往刚性和柔性沉管的缺点,另辟蹊径,提出了半刚性的概念。一个半月之后,半刚性沉管的设计方案出炉,为国际沉管行业提供了刚性和柔性沉管之外的一种全新的沉管结构,此方案也将比深埋浅做的方案节省超过10亿元的投资,节约工期1年多,能够确保港珠澳大桥在2017年底具备通车条件。但是由于此前世界范围内的海底沉管隧道从未有过类似的设计和施工经验,这个方案的提出引发了很长时间的争论。


拿出去以后外面不相信,我们跟外面争论了一年多。

刘晓东

记者

你指的是谁?

国外的专家,还有审批我们的人,他们相信已经成熟的东西,毕竟这个东西不成熟,没做过,怕担风险,也是怕走错路子。

刘晓东

记者

那后来怎么坚持下来的。

那就是折磨人呗,倍受折磨,外面的人对我们不太了解,怕我们做错了,这是可以理解的。后来形成两种观念之争,2013年8月份开的专题论证会,所有的专家我们也不去做工作,你们自己判断,半刚性好,还是原来的柔性好,最终专家们认为我们这个好,才定下来继续做。

刘晓东


第一次安装沉管就花了96个小时 所有人都想打退堂鼓


港珠澳大桥的海底沉管隧道由33节沉管组成,一个标准管节长约180米,重约8万吨,重量相当于一艘中型航空母舰。



为了生产这些巨型沉管,在珠江口外的桂山牛头岛上,一座世界上最大的沉管预制厂被修建而成。在这里,两条生产线将为大桥的海底隧道预制生产33个巨型沉管,这也是世界上没有先例的。而这些沉管的安装更是没有任何现成的经验可循。

 

寻求国外专家合作未果,中国人必须自主研发一套方案来完成33节沉管的沉放。林鸣集中了几十人的团队进行了两年多的技术攻关,最终自主研发成功一套外海沉管隧道成套技术方案。按照方案,33节沉管在预制厂生产完成之后,由大马力拖轮拖至沉放现场,在经过定位之后,灌水下沉,深水沉放无人定位系统对沉管位置进行调整之后,E1至E29、E33至E30沉管管节将被依次沉放到海底将近50米深的基槽中。



但是沉管管节的安放可以说是困难重重,首次考验给所有的人当头一棒,E1的与西人工岛的暗埋段对接发生了偏差!经过紧急检查分析,是因为遇到了基床的回淤,也就是基槽中发生了泥沙沉积的现象。为了满足技术上的要求只能采用人工作业,靠22名潜水员轮流下海用双手一寸一寸清理淤泥。对回淤的预估偏差和经验不足,使得首节沉管的沉放,花了整整96个小时。


2013年5月份,管节安装,第一次安装就是96小时,这个安完以后,其实大家心里面是有压力的。

刘晓东

记者

压力什么,是不相信能做成?

虽然我们第一次做,但是我们准备差不多一两年时间,装好一个花了96小时,人的心里是有压力的,这才第一个,还有33个呢,这么熬人能受得了吗,时间是一个问题,还有个问题,甚至说知道到海上走了一圈,知道了这种不确定性太多了,很可怕。一串接一串,哪个环节出问题都是失败了,就是你失败的风险太大。

刘晓东

之后的E15沉管安装更是历经4个月,两次安装失败才完成精确就位。失败提醒了所有参与海底隧道沉管安装的工程师们,在这片海域,要完成33节沉管的沉放,需要慎之又慎,同时也为港珠澳大桥工程提出了新的要求,也正是这些实践中的意外带来了港珠澳大桥在泥沙预报上的突破,对珠江口水流泥沙研究了几十年的各路专家被集合到一起,联合攻关,创新观测方法,大量高精度数据分析,建立了一套全新的泥沙回淤预报系统;还研究了碎石基床纳淤机理,发明了减淤屏、截淤坝等多种减少回淤措施,研制了全球首个可以在海底碎石基床清淤的平台式碎石整平船,以应对意外回淤再发生。



6000吨的接头海底安装 偏差只在毫厘


从2013年5月6日至2017年3月7日,近四年的时间内,33节沉管依次被沉放入海底基槽。万事俱备,就等待E29与E30管节之间的最终接头,这是沉管合龙最关键的一步。


记者

最后一节的安装是不是想象当中难度会大一些?

是的,因为最后一节的安装它等于是一个双面安装,跟以往的管节相比,以往的管节只用从一边往一头安,但是对于最后一个管节,虽然它最小但是它要实现两边同时安装。

林巍

中交港珠澳大桥岛隧工程项目总经理部 设计分项负责人

记者

好像把这个东西塞到那个缝里去了。

是的。两边已经固定死了。

林巍


第一次接头安装,根据最终安装精度报告的反馈,最终接头与管节之间横向偏差超出规定的标准,但是对于双向六车道的海底隧道来说,偏差控制在十几厘米之内已经非常不易,更重要的是,它已经实现了结构安全且滴水不漏,但是这个偏差超出了林鸣的预计,他开始给岛隧工程项目总经理部设计、技术方面的负责人打电话,3号早上6点,所有人紧急集合,召开会议。


从我的内心来讲,我四年多的研究,这么好的一个设计方案,我是有可能把它做回来的,这种把握还是,只是没做过而已,这条路是个新路,你要走这条路。

林鸣 

记者

但是也有风险。如果真是拽上来了,重新来,那要真是,是吧?那岂不是功亏一篑。那您当时想过吗?已经是八九十分了,如果真的重新来能达到一百分当然好,但是如果最后连60分也没有,怎么办?纠结了多长时间,究竟返不返工,重不重来。

其实没有多少时间,早晨四五点钟,定也就是中午定下来了

林鸣


在林鸣看来,120年设计使用寿命的超级工程对应的必须是超级质量,不能留下任何遗憾。在听取了多方的意见并根据各项指标的可行性,会议决定对最终接头进行精调,也就是对已经实现对接的最终接头移开重新对接一次。

 

有惊无险,最终接头的精调继续进行,重新关封门,继续加压,经过一夜的奋战,最终接头的逆向操作顺利完成。经过近40个小时的连续施工,重达6000吨的最终接头精调顺利完成。贯通测量后数据显示:东西向偏差0.8毫米,南北向偏差2.6毫米。这个数据,比精调之前的误差降低了60多倍。



经过长达四年的努力,港珠澳大桥海底沉管隧道于2017年5月25日正式实现合龙。

荷兰TEC公司执行总裁 首席隧道专家

HANS DE WIT MSC 

港珠澳大桥沉管隧道超越了任何值钱沉管隧道项目没有超越的技术极限。因为港珠澳大桥海底隧道的实现,中国从一个沉管隧道技术的相对小国,成为国际隧道行业沉管隧道技术的领军国家之一。

特瑞堡荷兰公司总经理

MARCEL THEUNISSEN

最终接头的成套设计,都可以成为将来其它项目的新模版。

特瑞堡荷兰公司设计师

JOEL VAN STEE

中国交建在港珠澳大桥 这个项目上做得非常出色。他们完美地完成任务,取得了非凡的成就。

香港土木工程署前署长 

泛美工程院外籍院士

刘正光

通过这项工程,令全世界的人都改变了他们认为中国人不能建高水准工程的看法。

来源:央视

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