音頻科普:-港珠澳大橋的海底隧道
發(fā)布時(shí)間:2020-11-04
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音頻科普:-港珠澳大橋的海底隧道

作為舉世矚目的超級(jí)工程,港珠澳大橋在2018年10月24號(hào)順利通車運(yùn)營。它是我國第一條集橋梁、人工島和海底隧道為一體的跨海通道,同時(shí)也是全球總體跨度最長、世界上沉管最重、沉管隧道最長的跨海大橋。?

  如今,港珠澳大橋的美麗、雄偉令人們贊嘆不已,但在實(shí)現(xiàn)這份美麗的過程中,建設(shè)者們執(zhí)著奮斗的精神,卻鮮為人知。今天,我們就共同走進(jìn)海底沉管隧道,向大家講述這項(xiàng)超級(jí)工程背后的故事。?

  我們知道,這座港珠澳大橋是由橋梁、人工島、海底隧道三部分組成,其中,需要建設(shè)兩座分別占地10萬平米的離岸人工島和一條6.7公里的海底沉管隧道,實(shí)現(xiàn)橋梁與隧道的轉(zhuǎn)換,是大橋建設(shè)技術(shù)最復(fù)雜,建設(shè)難度最大的部分之一,非常具有挑戰(zhàn)性。?

  我國雖然有建設(shè)跨江隧道的歷史,但在港珠澳大橋之前,我國的沉管隧道工程加起來不到4公里,而且,這還是我國第一次在海洋環(huán)境下建設(shè)沉管隧道,可以說是沒有任何經(jīng)驗(yàn)可以借鑒,一切從零開始。不過,面對(duì)這個(gè)極具挑戰(zhàn)性的工程,我國的交通建設(shè)隊(duì)伍并沒有心生畏懼,而是直面挑戰(zhàn),解決困難。?

  根據(jù)設(shè)計(jì)方案,海底沉管隧道工程要在伶仃洋海面40多米深的地方,開挖一條長5664米的海底隧道基槽,海下的最大挖掘深度為48.5米,誤差不超過0.5米。但是由于港珠澳大橋地質(zhì)環(huán)境是厚軟土地基,而且厚度在30米到50米之間,這就使得沉管基礎(chǔ)的沉降控制變得非常困難。?

  如果基礎(chǔ)出了問題,那么將近8萬噸重的沉管鋪在上面,就會(huì)造成沉管隧道漏水等更嚴(yán)重的問題。因此,經(jīng)過無數(shù)次工法比選、理論計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證,沉管隧道的工程師們設(shè)計(jì)了一種新的復(fù)合地基與組合基床相結(jié)合的基礎(chǔ)方案,簡單來說,就是在溝槽的基床底部加鋪一層2米到3米的大塊石頭并把它們夯平,然后再用碎石頭把表面鋪平。參與建造的工程師們紛紛笑稱,這道工序感覺就像是給海底沉管鋪上了一層“席夢思床墊”。?

  結(jié)果證明,這一方法是非常有效的。在整個(gè)島隧工程中,運(yùn)用組合基床的部分,隧道的沉降都可以控制在5厘米以內(nèi),這比計(jì)劃中約定的20厘米沉降標(biāo)準(zhǔn)還要少上好幾倍。既然找到了正確的方法,那么沉管基礎(chǔ)的鋪墊就變得順暢很多,最終,我國工程師順利完成了世界上首例深?;驳匿佋O(shè)工程。?

  與此同時(shí),海底隧道的沉管也在緊鑼密鼓地制造著,根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案,港珠澳大橋海底沉管隧道由33根巨型沉管組成,每節(jié)管道長180米,寬37.95米,高11.4米,單節(jié)沉管的重量大約在8萬噸左右。為了制造這些巨型沉管,大橋的建設(shè)者們用了14個(gè)月的時(shí)間建成了世界上最大的沉管預(yù)制廠,并創(chuàng)下了澆筑百萬立方米混凝土,沒有裂縫的世界奇跡。?

  巨型沉管制造成功,接下來就是同樣艱難的運(yùn)送和安裝操作了,因?yàn)槌俗匀粭l件的限制外,沉管浮運(yùn)以及安裝的工程技術(shù)也給工程師們造成了一定的困難。?

  對(duì)此,當(dāng)時(shí)負(fù)責(zé)浮運(yùn)安裝的工區(qū)副經(jīng)理王偉曾表示說:每次沉管浮運(yùn)安裝時(shí),都需要固定在兩艘專用的安裝船上,一般由10艘大馬力拖輪牽引,另外還有三艘拖輪是備用的。在我看來,沉管在浮運(yùn)過程中風(fēng)險(xiǎn)是最大的,由于珠江主航道只有240米寬,很窄,一旦擱淺,沉管就會(huì)受到嚴(yán)重影響。?

  為了確保萬無一失,僅僅在沉管浮運(yùn)時(shí),就需要有9艘錨艇陪伴左右,12艘海事船警戒護(hù)航。另外,把這巨型沉管浮運(yùn)到施工現(xiàn)場后,還需要準(zhǔn)確沉放在已經(jīng)鋪好的海底基床上,并與前一個(gè)沉管實(shí)施精確對(duì)接,這些操作的難度和挑戰(zhàn)可想而知。?

  在海中,不穩(wěn)定因素有很多,像海浪海風(fēng)、海底洋流、泥沙、海水密度等等,每一個(gè)參數(shù)的變化都會(huì)直接影響沉管對(duì)接。?

  2013年5月1號(hào),歷經(jīng)96個(gè)小時(shí)的連續(xù)工作,海底隧道的第一節(jié)沉管成功安裝。在這不平凡96個(gè)小時(shí)里,建設(shè)者們把每一個(gè)步驟都做的小心翼翼,精確無比,生怕出現(xiàn)差錯(cuò),影響隧道的質(zhì)量。然而,第一節(jié)的成功安裝并不意味著后面32節(jié)安裝都可以簡單地復(fù)制進(jìn)行,嚴(yán)苛的海洋環(huán)境和地質(zhì)條件,使得施工風(fēng)險(xiǎn)沒有辦法進(jìn)行預(yù)知。?

  在沉管對(duì)接過程中,最后一節(jié)沉管安裝的限制條件最多,而且兩邊的沉管都已經(jīng)安裝成型了,可以進(jìn)行調(diào)節(jié)的空間也很小,所以這節(jié)沉管安放的精度決定了沉管隧道最終的理想程度,可以說最后一節(jié)沉管的接頭是“畫龍點(diǎn)睛”的一筆。?

  和其它180米長的沉管不同,這節(jié)沉管只有171米左右,預(yù)留了10米左右的最終接頭,同時(shí)為了保證對(duì)接精度,還把沉管接頭設(shè)計(jì)為頂部12米左右,底部9米左右的、上大下小的梯形接口,方便自上而下地安裝沉管。?

  2017年5月2號(hào),經(jīng)過十幾個(gè)小時(shí)的吊裝,最終接頭的沉管像“楔子”一樣被精確安裝在海底28米深的兩節(jié)沉管之間,成功地把海底隧道連為一體。?

  從第一節(jié)沉管浮運(yùn)安裝到最后的沉管接頭,大橋建設(shè)者們花了整整四年的時(shí)間,把33節(jié)巨型沉管在深海中分別對(duì)接了34次,創(chuàng)造了“一年放置十節(jié)沉管”、“半個(gè)月內(nèi)連續(xù)安裝兩節(jié)沉管”、“最終接頭毫米級(jí)偏差”等多項(xiàng)震撼人心的世界紀(jì)錄,圓滿完成了34節(jié)巨型沉管的施工任務(wù)。而且,在這項(xiàng)沉管安裝任務(wù)中,我國建設(shè)者還創(chuàng)造了海洋沉管隧道滴水不漏的建設(shè)奇跡。?

  據(jù)了解,在全球范圍,無數(shù)的案例研究表明,隧道中出現(xiàn)一些漏水是很常見的情況。曾經(jīng)有一位歐洲著名島隧專家依據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出,全世界的節(jié)段式沉管漏水率平均值為10%左右。也就是說,10個(gè)接頭中很可能會(huì)有一個(gè)漏水。這位專家還認(rèn)為世界上沒有沉管隧道100%不漏水的紀(jì)錄。然而,就在港珠澳大橋海底隧道的建設(shè)中,我國工程師憑借自身的嚴(yán)謹(jǐn)和創(chuàng)新第一次做到了巨型沉管的滴水不漏。?

  另外,港珠澳大橋海底隧道本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇方面還考慮到了其他眾多的硬性要求,比如防止海上輪船的撞擊,防止海上船舶拋錨砸在沉管上等等,都比其他隧道提出了更高的要求。?

  聽到這里,或許有人會(huì)提出這樣的問題:在40多米深,6.7公里長的海底隧道里開車,司機(jī)和乘客會(huì)不會(huì)感到身體不適?如果遇到緊急情況可以打通電話嗎???

  其實(shí),在海底隧道的建設(shè)者看來,相對(duì)于在深海中完成巨型沉管精準(zhǔn)對(duì)接的難度,這些問題都不是很難解決的問題。?

  因?yàn)樵诔凉芩淼乐杏袃蓚€(gè)行車洞,洞頂上的多組大型懸掛式射流風(fēng)機(jī)既可以吸取洞外的空氣,也可以排出洞內(nèi)的汽車尾氣,人們駕車進(jìn)入海底隧道駛完全程,并不會(huì)感到任何不適。而且,經(jīng)過通風(fēng)處理后,隧道內(nèi)的溫度一般會(huì)維持在26攝氏度左右,涼風(fēng)習(xí)習(xí),行駛其中就像是在公路上的過山隧道行車一樣。?

  至于網(wǎng)絡(luò)通信的信號(hào)保障,就更不用擔(dān)心了。因?yàn)楦鱾€(gè)通信運(yùn)營商都會(huì)在服務(wù)區(qū)里安裝好通信網(wǎng)線,方便人們聯(lián)系。即使司機(jī)忘記攜帶手機(jī),緊急遇險(xiǎn)需要求助,還可以在確保自身安全的情況下,下車使用隧道內(nèi)壁設(shè)置的一鍵緊急求助設(shè)備。?

  總的來說,海底隧道雖然只有6.7公里,但是它的建成并不容易,借助幾千名建設(shè)者的力量,我國海底隧道相繼突破了深埋沉管、快速成島、隧道基礎(chǔ)、海洋深槽安裝等一系列世界難題,為我國工程建設(shè)標(biāo)注了全新的高度。?



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