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上天、入地、下海,从“桥、岛、隧”解密深中通道

建大桥像风中穿针 造隧道如海底绣花

来源:南方都市报     2024年06月28日        版次:GA07    作者:黄敬奎 吴进

  6月19日拍摄的深中通道。

  珠江口外,伶仃洋上,虎门大桥与港珠澳大桥之间,集“桥、岛、隧、水下互通”为一体的世界级超级工程穿云破海,踏浪而来。深中通道被视为港珠澳大桥的难度“升级版”,其中的深中大桥、海底沉管隧道关键控制性工程和东西人工岛等控制性工程,创造了诸多基建奇迹。

  深中通道采用“桥+岛+隧”建设方案,上万名建设者奋斗7年,在伶仃洋上建起世界最高跨海悬索桥,铺设世界上建设规模最大的沉管隧道,造出世界首例水下高速公路枢纽互通,建设期间刷新10项“世界之最”。 

  A

  深中大桥 主跨1666米

  风中穿针,建成世界最大跨径悬索桥

  作为深中通道关键控制性工程之一,深中大桥(原名“伶仃洋大桥”)全长2826米,主塔高270米、主跨1666米,是世界最大跨径全离岸海中钢箱梁悬索桥。

  走在深中大桥上,看着高耸入云的深中大桥桥塔、视野开阔的双向八车道、大风中稳当当的桥体,“高大、宽阔、平稳”是南都记者的第一感受。设计之初,因考虑到要适应船舶大型化的发展空间,桥面距离海平面最终定在91米,相当于30层楼高,深中大桥因此成为目前世界最高通航净空的海中大桥。

  悬索桥,指以通过索塔悬挂并锚固于两岸或桥两端的缆索作为上部结构主要承重构件的桥梁。主缆是最关键的受力构件,是大桥的“生命线”,把一根长约3000米、重约17000吨的主缆,搭建在270米高的主塔之上,就如同在东西主塔间“穿针引线”。伶仃洋海域台风频发,“风中穿针”难度极大。

  深中大桥跨度大,且长期处于高温、高盐、高湿的海洋环境,对缆索强度、耐腐蚀性要求极高。深中大桥所使用的主缆钢丝十分特别:6毫米直径、2060兆帕的锌铝多元合金镀层钢丝,其耐盐雾腐蚀性能至少是现有热镀锌钢丝的1倍、锌铝镀层钢丝的2倍。

  深中大桥上下游共设两根主缆,单根主缆长约3000米、重约17000吨,由199束索股组成,每束索股又由127丝高强钢丝组成,单丝承载力可以吊起三辆小汽车。

  无论是强度还是耐腐蚀性能,都达到世界领先水平。这也是我国自主研发的2060兆帕钢丝“中国芯”在世界上首次大规模应用于悬索桥主缆建造。

  想要这座超级桥梁稳稳扎根海底,抵抗浪涌和船行波对钢平台的巨大冲击,还需要锚碇的辅助。中交二航局深中通道项目生产经理廖文龙介绍,深中大桥共有东、西两个锚碇,单个锚碇重约100万吨,面积相当于17个国际标准篮球场,是当前世界上最大海中锚碇。

  廖文龙说,“锚碇是为了将桥梁主缆紧紧拉住,承受整个桥梁的重量和今后的行车荷载。这可不是为了‘炫技’,每个纪录的创造都着眼于现实需要。”  

  B

  西人工岛13万平方米

  四个半月 “海上鲲鹏”迅速成岛

  从深中大桥东塔塔顶向东看,大桥在海面上蜿蜒逶迤,延伸到一片岛屿,那便是西人工岛。从天空向下俯瞰,西人工岛像一个海上风筝,又似一只鲲鹏,展翅在伶仃洋海面上。

  2016年12月开工建设的西人工岛是全线最早开工建设的项目,这里也是深中通道桥隧转换的关键构造,深中通道从这里进入海底隧道。岛体面积约13.7万平方米,相当于19个国际标准足球场。

  深中通道西人工岛处于采砂区内,地层复杂,硬质夹层最大厚度达9米。建设团队海域地基上“磨豆腐”,通过自主研发的12锤联动锤组同频震动,成功将一个个巨型钢圆筒打入海底岩层中,创造了四个半月快速成岛的世界纪录,这座“海上鲲鹏”也将成为伶仃洋上的新地标。

  “西人工岛房建工程包括主楼、风塔、开关站、消防站、越浪泵房等。其中,主楼形状如同张开的翅膀,开关站、消防站以隧道为中轴对称分布,为圆形建筑,又像是为西岛这只鲲鹏‘点睛’。”深中通道管理中心副主任马二顺介绍,“高达55米的风塔是隧道的通风换气设施,就像是隧道的‘呼吸系统’,日常可以将汽车尾气等废气排出,保证隧道内空气有效流通。如果发生火情,也可以迅速排烟,确保安全。”  

  C

  深中隧道长6845米

  海底绣花,建成世界规模最大的“海底长城”

  驶出桥梁隧道交通转换的重要枢纽西人工岛,一路向东,便进入深中通道沉管隧道。

  由于航空限高,决定了深中通道东侧只能采用隧道方案。为了适应深中隧道超宽、深埋、变宽等技术特点及建设条件,工程师团队创新提出钢壳混凝土沉管隧道新型结构形式。该结构是国内首次采用、国际首次大规模应用,国内全产业链都没有相应工程经验。

  深中通道海底隧道沉管段由32个重约8万吨的管节和一个最终接头连接而成。为保障沉管运输和安装的安全性和稳定性,研发团队历时3年研发建造世界首艘沉管运输安装一体船。船长190.4米、船宽75米、型深14.7米。从高处看,就像一只巨大的长方形钢铁夹子。

  深中通道管理中心主任、总工程师宋神友介绍,沉放对接过程采用整体预制水下管内推出式最终接头,是世界首创的全新结构装置,具备安全性好、施工快速等优点。

  2020年6月17日,深中通道首节沉管E1管节完成沉放安装。在30余米深的海底,让8万吨重的标准沉管实现毫米级对接,难度堪比载人飞船和“天宫”空间站对接。从首节沉管“首秀”圆满到最后一节沉管安装成功,在海底安放32节沉管用了整整3年。

  2023年6月,海底隧道实现合龙。隧道全长6845米,是世界上建设规模最大的沉管隧道,也是我国首例钢壳混凝土沉管隧道。

  远眺深中通道,历时七年,从汪洋一片到巨龙蜿蜒腾跃,深蓝浩瀚的伶仃洋上一条“海上天路”跃然伶仃,凝聚着中国智慧和中国能量,展现出大国重器的强大魅力。  

  深中通道的十项“世界之最”

  深中大桥

  ◆世界最大跨径全离岸海中钢箱梁悬索桥(主跨1666米)

  ◆世界最高桥面、最高通航净空海中大桥(桥面高91米)

  ◆世界最大海中悬索桥锚碇(单个锚碇混凝土方量约34.4万立方米)

  ◆世界最高悬索桥抗风检验风速(最高颤振检验风速83.7m/s)

  ◆世界最大体量钢桥面热拌环氧沥青铺装(面积达到37.88万平方米) 

  深中隧道

  ◆世界最长的双向八车道海底沉管隧道(长5035米,32个管节+1个最终接头)

  ◆世界最宽的海底钢壳-混凝土沉管隧道(标准管节长165米、宽46米(最宽55.6米)、高10.6米)

  ◆世界单体体量浇筑最大钢壳沉管自密实混凝土浇筑(单个管节混凝土浇筑方量达到2.9万立方米,累计91万立方米)

  ◆世界首例水下高速公路枢纽互通-机场互通立交

  ◆世界最宽(3米)的可反复折叠M型止水带应用于沉管最终接头

  采写:南都见习记者 黄敬奎 摄影:南都记者 吴进

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