匠心打造“海上鲲鹏”

西人工岛主楼幕墙犹如鲲鹏双翼迎风而立 孟家辰 摄
编者按:七载鏖战伶仃洋,一朝天堑变通途。6月30日,中交集团参建的国家重大工程深中通道正式通车。深中通道全长24公里,集“桥、岛、隧、水下互通”于一体,是当前世界上综合建设难度最高的跨海集群工程之一,也是连接“深莞惠”与“珠中江”两大城市群的唯一直连通道。中交人于2016年12月首个入场,7年建设贯穿始终,高质高效完成了各施工任务,创造了多项世界纪录、填补了诸多行业空白,持续为加快推动粤港澳大湾区城市群融合发展贡献中交力量,为世界跨海通道建设提供中交方案。
本报通讯员 潘祚声 陈振强 纪子骁 杜宇飞
伶仃洋上飞云舒卷,碧波荡漾,深中通道跃然碧波之上。继港珠澳大桥后,又一超大型跨海集群工程深中通道建成通车,为粤港澳大湾区“A”形交通主骨架补上关键的“一横”。深中通道的通车,使得深圳到中山的车程从2个小时缩短到30分钟以内。
俯瞰伶仃,面积相当于19个标准足球场的深中通道西人工岛,一手挥起跨海大桥“飘带”,一手舞着沉管隧道“长龙”,将珠江口两岸城市群紧紧连在一起。作为集桥隧转换、管理维护、科教观光为一体的功能枢纽,西人工岛主要承担运营管理、应急救援等功能,也是深中通道的先行工程和建设的起点。
茫茫伶仃,如何起笔?中交建设者也曾陷入沉思。
2017年2月1日,正月初五,大多数人还沉浸在新春的欢愉中。一航局深中通道项目部的会议室里,却是灯火通明、争执不断。不时传来的炮仗声与天空升起的烟花,也未能缓解这里的紧张气氛。
争议的主题,是如何在茫茫外海快速建成一座人工岛。
在港珠澳大桥建设时期,项目团队就摒弃了传统的围堤吹填筑岛工艺,首创大直径钢圆筒快速成岛技术,创下东西两个人工岛“当年动工、当年成岛”的世界施工纪录。
然而,同在伶仃洋筑岛,深中通道西人工岛建设情况却大有不同。
“好比在‘水豆腐’上筑岛。”时任一航局深中通道项目部副总工程师的郑伟涛这样形容。珠江口水下软土层厚达几十米,除了软泥,施工区域水下还因常年采砂,导致原本层次分明的地层出现大量不规则夹砂层。凹凸不平、软硬不均的地质,导致钢圆筒振沉精度极难掌控。贸然施工甚至有可能损伤钢圆筒,造成无法预估的风险。
为了进一步摸清施工海域真实地貌,项目团队将每个钢圆筒附近设置的勘探点增加到4个,实现筒壁下方地层全覆盖式勘探。
2017年2月15日,夹砂层神秘面纱终于被揭开。勘探数据显示,施工海域硬质砂层零散地分布于泥面以下且深浅不一,就像一盘散沙里错落着不同质地、没有规则的石子,导致西人工岛钢圆筒无法依靠筒身自重自沉穿透,即便加上十二锤联动锤组施打的振沉力,也无法顺利穿过硬质夹砂层。
坐拥成熟工艺却无法施展。一筹莫展之时,时任一航局副总经理、总工程师的李一勇提出了新思路,尝试参考陆上地基处理工艺处理海底地基。他说:“软基加固采用的深层水泥搅拌桩(DCM)技术,能够通过注入水泥并搅拌加固深层地基。逆向思考,改为注入泥浆搅拌,能不能让地质变软?”
一个月后,经过充分准备,项目团队开始了能够软化地质的深层泥浆搅拌(DSM)技术试验。DSM船将3根带有搅拌钻头的钢管,沿着筒壁深入砂层,注入泥浆作为润滑剂并进行搅拌,将不均匀地质磨成平整的“豆腐”,使其更加柔软,让钢圆筒更容易穿透。监测结果显示,处理后的地质条件满足施工需求且始终保持稳定。
除了复杂的地质,珠江口繁忙的航道和台风频发的气候,也给快速成岛造成不小影响。一航局团队经过反复研讨,结合港珠澳大桥建设经验,进一步创新提出了全新的大型深插式钢圆筒围岛方案。具体而言,就是用直径更大、筒身更高、分量更重的深插式钢圆筒打设入海,形成止水围护结构,快速形成岛体。
经测算,西人工岛共需振沉57个直径28米、筒身高35至40米、重达650吨的大直径钢圆筒,以及116片副格钢弧板。
“打一圈钢圆筒,勾勒出人工岛的曲线,通过振沉副格,紧密连成人工岛坚实的岛壁,再进行抽水、填砂等陆域成形工序。”时任一航局深中通道项目部西人工岛分部技术负责人徐波说道。大体量钢圆筒“快速成岛”工艺,不仅能够增强成岛稳定性,还能减少挖泥量,降低对海洋生态的影响。
2017年5月1日,4000吨起重船“一航津泰”缓缓吊起西人工岛首个钢圆筒,并将其送至指定位置。随着“振沉开始”的指令,全球最大十二锤联动液压振动锤组同时发力。声若鼎、势如虹,伶仃洋面倏地沸腾起来。3个多小时后,首个钢圆筒稳稳入海,在极高精度下被振沉到指定标高。
成功振沉首个钢圆筒后,为提升施工效率,项目团队对振沉流程进行反复推演。钢圆筒从预制、运输到振沉,需要近7天的周期,其中预制、运输所用时间无法压缩,只能从提升钢圆筒振沉效率入手。在振沉班组的通力协作下,驻位、移船、振沉等流程不断得到优化,振沉速度持续攀升,一度创下“一天振沉4筒”的纪录。
随后的几个月里,这项技术先后“复刻”了57次。2017年9月18日,全部57个钢圆筒振沉完毕;9月23日,全部116片副格振沉完成。至此,西人工岛主体结构基本成型。15级强台风“天鸽”过境,钢圆筒围堰结构也未发生任何变化,岿然屹立海中。
“每一个都是第一个”“每一次都是第一次”,中交建设者仅用141天便在茫茫伶仃建成西人工岛,较计划工期提前了1年半,再次刷新了快速成岛的世界纪录。业主盛赞:“不愧是从港珠澳大桥走出来的队伍!”
一只“海上鲲鹏”就此跃然海面,奋翅鼓翼,遨游伶仃。
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