創(chuàng)造多項世界紀(jì)錄！深中通道有哪些創(chuàng)新技術(shù)
伶仃洋上壯觀的深中通道。蘇振飛 攝
通車第三天的深中通道，車流不息，熱度未減。
隧道中，一個個小小的裝置正在閃光，將一條條信息實時傳到智能指揮中心后臺……
“這些是雷視（雷達視覺）擬合設(shè)備，全線車輛軌跡追蹤全靠它們。”深中通道管理中心工程師李偉聰介紹，雷視擬合設(shè)備的應(yīng)用是不停鉆研的結(jié)果，“這么大的車流量，怎么能做到實時監(jiān)管，及時掌握車輛實時動態(tài)信息？大家經(jīng)過多次探討和試驗，最終決定使用該裝置。”
車輛監(jiān)測雷達雖小，深中通道上線車輛卻全在其感知中。7年籌備，7年多建設(shè)，深中通道應(yīng)用了大量新技術(shù)、新裝備、新材料、新工藝，研發(fā)形成了多項國際領(lǐng)先技術(shù)，創(chuàng)造了多項世界紀(jì)錄。
通車后的深中通道。本報記者 張武軍 攝
創(chuàng)新海底沉管隧道設(shè)計方法
從深中通道管理中心所在的中山市翠亨新區(qū)馬鞍島往珠江口外50公里，便是孤懸在大海中央的牛頭島，這里是港珠澳大橋和深中通道兩項“超級工程”的隧道沉管預(yù)制廠。
中交四航局深中通道項目負責(zé)人張文森介紹，有了在港珠澳大橋建設(shè)中積累的經(jīng)驗和技術(shù)，項目實現(xiàn)了沉管隧道建設(shè)的創(chuàng)新。
深中通道海底隧道部分長約6．8公里，雙向八車道，沉管段由32節(jié)鋼殼沉管和1個最終接頭連接而成，是目前世界上最長、最寬、綜合建設(shè)難度最高的鋼殼混凝土海底沉管隧道。在建設(shè)過程中形成的鋼殼—混凝土沉管隧道設(shè)計方法，實現(xiàn)了“從0到1”的創(chuàng)新突破。
早在2015年，為直觀獲取混凝土在鋼模中的流動狀態(tài)，廣東省交通集團、深中通道管理中心和中交四航局組成技術(shù)專家攻關(guān)小組，歷時4年多終于研究出了能滿足鋼殼質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的混凝土材料，突破了封閉式隔倉混凝土填充密實度等難題。
“為了找到最好的混凝土原材料，我們多次跑到數(shù)千公里以外考察，晚上做夢都是混凝土?！睍r任中交四航局深中通道項目試驗室主管孫帥回憶，“解決了影響混凝土性能的單個敏感因素后，還要繼續(xù)研究溫度、時間、澆筑泵管等因素對混凝土的影響，確保性能萬無一失?！?/p>
在試驗了300多立方米混凝土之后，試驗團隊終于找到了最合適的配比，研發(fā)出高流動性自密實混凝土。首個管節(jié)澆筑完成后，通過脫空檢測一看，每個倉格的混凝土脫空率都穩(wěn)定在2—3毫米之間?！俺闪?！”大家興奮得齊齊鼓起了掌。
經(jīng)過5年多的努力，項目團隊圓滿完成西側(cè)23個沉管管節(jié)及最終接頭的預(yù)制，共51286個倉格的澆筑。除了混凝土以外，國內(nèi)首套智能澆筑設(shè)備、世界最大智能臺車編隊、“四航固基”號深層水泥攪拌船……小小的牛頭島沉管預(yù)制廠，成為新科技、新裝備的創(chuàng)新孵化基地，攻克了沉管隧道建設(shè)的多項關(guān)鍵技術(shù)。
深中大橋大幅提升抗風(fēng)性能
通過無人機從高空俯瞰，深中通道的關(guān)鍵控制性工程之一的深中大橋猶如臥龍高高聳起的脊背，蔚為壯觀。
“建成之后越壯觀，意味著建設(shè)過程面臨越多前所未有的技術(shù)挑戰(zhàn)?！睆V東交通集團深中通道管理中心主任、總工程師宋神友說?；浉郯拇鬄硡^(qū)是全國對外貿(mào)易最繁忙的區(qū)域之一，深中通道建成后，如何確保船只在珠江口駛得出、開得進？
為滿足通航需求，深中大橋采用了主跨1666米的世界最大跨徑全離岸海中懸索橋方案，橋面高達91米，通航凈高76．5米，為世界橋梁之最；又處在珠江口開闊水域、強臺風(fēng)頻發(fā)區(qū)，抗風(fēng)問題突出。
面對技術(shù)挑戰(zhàn)，深中通道管理中心組織多所高校和科研機構(gòu)，采用產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的方式，開展了3年多的研究，研發(fā)出了新型組合氣動控制技術(shù)，大幅提升了大跨徑整體鋼箱梁懸索橋抗風(fēng)性能，臨界顫振風(fēng)速提升到88米／秒。
作為懸索橋，深中大橋的橋面由一東一西兩座主塔“射出”股股強勁的鋼纜穩(wěn)穩(wěn)拉住。以大橋西主塔為例，其270米的高度相當(dāng)于90層樓?！八艹蔀橐蛔蛏襻槨?，離不開身后的關(guān)鍵性受力構(gòu)件錨碇，其作用就像個巨型‘秤砣’，將主塔之間的主纜緊緊錨固?！北＠L大工程有限公司深中通道S05標(biāo)項目經(jīng)理吳聰說。
錨碇錨體長83米、寬83．85米、高51．5米，單個面積相當(dāng)于17個國際標(biāo)準(zhǔn)籃球場，重量約100萬噸。為將這個巨無霸“坐”定在茫茫大海中，保利長大施工團隊采用圍堰筑島的工藝，將水上施工環(huán)境轉(zhuǎn)換為陸域施工環(huán)境，在海上造出了3．15萬平方米的橢圓形施工陸域；并在國內(nèi)首次采用“8字形”海中地連續(xù)墻施工，將錨碇基礎(chǔ)深深嵌入中風(fēng)化花崗巖層。
建設(shè)團隊里，還有一個“勞模創(chuàng)新工作室”，帶頭開展技術(shù)攻關(guān)。“我們在錨體澆筑過程中，在錨體中間預(yù)留‘十字形’地帶，待其余4個區(qū)域澆筑完成后，再用微膨脹混凝土澆筑補齊，從而有效防止現(xiàn)澆鋼筋混凝土因自身收縮不勻或沉降不勻產(chǎn)生的不利影響，確保大體積混凝土施工質(zhì)量?！眳锹斀榻B。
深中通道另一座關(guān)鍵性工程中山大橋，橋梁全寬達到46米，鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長18米，重量相當(dāng)于300輛小轎車，是目前世界上最寬的整幅跨海斜拉橋鋼箱梁。
為此，中鐵大橋院設(shè)計團隊協(xié)調(diào)各參建單位，創(chuàng)新采用“超寬鋼箱梁設(shè)計”“超寬鋼箱梁架設(shè)”“斜拉索預(yù)張和主梁分階段焊接”等技術(shù)，成功解決了主梁架設(shè)大變形、斜拉索張拉小空間的技術(shù)難題，保障中山大橋順利合龍，為今后其他類似的超寬鋼箱梁架設(shè)施工提供理論和工程參考經(jīng)驗。
智慧管理保障出行安全順暢
深中通道開通即迎來高峰，至7月1日15時，通車24小時車流量已超12．5萬輛次。
“我們一定會管好用好深中通道，確保這座超級工程安全、順暢、舒適、智慧運行，為粵港澳大灣區(qū)高質(zhì)量發(fā)展做好服務(wù)保障。”廣東省交通集團黨委書記、董事長鄧小華說。
行駛在深中通道，無論是置身開闊的海面上，還是在四面包圍的超長隧道中，都有很強的5G信號覆蓋；隧道頂部精心設(shè)計的藍天白云天幕，由造型各異、色彩豐富的燈具按不同角度排列組合而成，不僅給人賞心悅目的感受，也兼具安全誘導(dǎo)、變色輔助的功能……
在西人工島，55米的風(fēng)塔是島上單體最高的建筑。深中通道管理中心交通工程部工程師朱丁濤介紹，風(fēng)塔是整個隧道的呼吸系統(tǒng)，它設(shè)置的位置鄰近隧道出入口，主要配合軸流風(fēng)機將廢氣排出到隧道外，萬一隧道發(fā)生火災(zāi)，也可以快速將沉管內(nèi)的煙氣排出隧道。
除了風(fēng)塔，在深中通道海底隧道的雙向車道中間，還建有一條中管廊，集合了供電、給排水、消防、通信和智能控制等設(shè)施，是整個隧道的“神經(jīng)中樞”。中管廊還是應(yīng)急避險的重要通道，在緊急情況下，人們可以通過它到達對向的車道進行逃生。
在深中通道指揮大廳里，大屏幕上顯示的是與工程項目同步建設(shè)完成的數(shù)字孿生平臺。平臺通過精準(zhǔn)的三維仿真建模技術(shù)，以1∶1的比例高度還原了深中通道橋、島、隧、水下互通等真實物理環(huán)境，24小時實時呈現(xiàn)車輛運行情況，并具備車輛智能追蹤與駕駛行為分析、危險品運輸車輛管控等智慧管控功能。
深中通道還采用了多種高科技設(shè)備保障隧道安全：全線固定攝像機視頻事件檢測，做到超溫車輛進入隧道前檢測與誘導(dǎo)，進入隧道后實時跟蹤，出現(xiàn)情況可第一時間響應(yīng)；氣象檢測器、氣象雷達實時監(jiān)測，配合氣象數(shù)據(jù)預(yù)測氣象災(zāi)害，提前發(fā)現(xiàn)橋梁段及島面影響行車氣象問題，及時告知預(yù)警；14臺智能巡檢機器人實時采集隧道內(nèi)環(huán)境和設(shè)備設(shè)施的狀態(tài)信息……這些設(shè)施，能夠在第一時間與周邊消防救援、公安交警、醫(yī)療、應(yīng)急等單位共同完成應(yīng)急處置，保障車輛通行安全。
“我們將堅持系統(tǒng)謀劃、整體協(xié)同，繼續(xù)推動黃茅海跨海通道、獅子洋通道建設(shè)，做好京港澳、廣深、廣澳等國家高速公路繁忙路段擴容升級，為促進珠江口東西兩岸融合發(fā)展、服務(wù)粵港澳大灣區(qū)發(fā)展作出新?lián)?dāng)、新作為。”廣東省交通集團黨委副書記、總經(jīng)理劉曉華說。（版式設(shè)計：沈亦伶 本報記者 賀林平 程遠州）
