探访深中通道
连接深圳至中山的深中通道,预计将于2024年6月通车。
这是当前世界综合建造难度最高的跨海集群工程,集“桥、岛、隧、水下互通”为一体,全长24千米。从开工到全线贯通,深中通道的修建已历时7年,倾注了近15000名建设者的努力。未来,深圳与中山之间的通勤时间,将由原来的两小时缩短至不到30分钟。
深中通道是继港珠澳大桥之后,大湾区又一标志性工程。据说它的建造比港珠澳大桥更具挑战。难在哪里?背后又有哪些有趣的故事?本周《近观中国》节目特邀拉脱维亚观察员安泽,带您探访深中通道。
曾有十多个设计方案?
伶仃洋大桥
深中通道是“西隧东桥”结构。其中,6.8公里的海底隧道是世界上最宽最长的钢壳沉管隧道;伶仃洋大桥,海中主跨1666米,是世界上主跨最大的海中悬索桥之一。这项工程为何包含如此之多的世界之最?安泽和深中通道设计总负责人徐国平先生约在这里相见。
一上伶仃洋大桥,安泽就发现这里的超宽车道——双向8车道!这比港珠澳大桥还要宽两个车道。徐国平先生告诉她,这就是大湾区巨大的交通需求决定的。2010年,他刚参与完成港珠澳大桥初步设计,便到深中通道项目开始前期研究。那时专家组经常要往来深圳和中山调研,一到必经的虎门大桥,“来,堵上一两个小时。回,堵上一两个小时”。专家们亲身体会到,修建深中通道的需求太迫切了。
徐国平和安泽
驱车参观深中通道期间拍摄
1998年建成通车的虎门大桥,曾一度是跨越珠江唯一的桥梁。后来,虽然有了黄埔大桥、南沙大桥,但远远不能满足大湾区的交通需求。根据2021年的数据,三座桥的日均车流量达到30万辆。深中通道必须建,但应该建成什么样呢?为何选择了现在的集“桥、岛、隧、水下互通”为一体方案呢?深中通道自东向西跨越6条繁忙航道,据说开始时,工程设计师们先后制定过十多个过江通道方案。
深中通道
徐国平:“实际上在深圳市整个规划的时候,登陆点已经预留了宝安机场的南侧。这个机场的航空限高有一定的要求,所以造不了桥,只能修隧道。当时也有方案是22公里全部修隧道,但为什么没选呢?一是造价高。第二是整个施工风险会很大。因为你都在海底下,22公里长难度相当大。另外一个,就是运营期间的风险也会很大。所以,我们最终还是从经济造价、技术、安全、风险等方方面面综合来考虑。”
历经两年多的讨论,深中通道设计方案于2015年正式批复。
人工岛:全世界最快的建岛方式?
西人工岛
节目组驱车通过伶仃洋大桥后,就到达了位于大海中央的西人工岛。这里面积13.7万平方米,比港珠澳大桥的人工岛还要大三万平方米,相当于19个标准足球场。一般的筑岛方式是在海中抛石、围堤,但这种方法受海面风浪影响大、效率低,要建成如此大的岛屿至少需要三年。因此工程师采用了一种特别的办法。
郑伟涛给安泽看设计图
郑伟涛:“钢圆桶快速成岛法是中国人创新研发的一种工艺,首次使用是在港珠澳大桥的人工岛建设中。深中通道再升级,钢圆通的直径变大,整个岛体采用57个钢圆筒插入海床,功能就是形成一个止水结构,整个岛体成型后,我们会往这个岛内继续回填海沙,形成整个人工岛的一个路域环境。”
钢圆筒快速成岛工艺的动画演示
西人工岛仅用不到5个月便基本成型。不久后,作业环境从海上转移到了陆地。但变化莫测的天气持续给施工带来挑战。人工岛的主要功能是实现桥隧转换,岛上隧道的混凝土浇筑质量是郑伟涛最担心的地方——为了承受住高盐、高湿、夏季高温的海洋环境考验,混凝土裂缝要控制在0.2毫米。
郑伟涛:“海洋环境下,一场雨说下就下,浇筑完的混凝土还没有来得及完全硬化,如果中间掺入了雨水,相当于它的成分就已经改变了。我们第一次浇筑就赶上了这种天气……”
如今,岛上的施工已接近尾声,降水不再可怕。但伶仃洋海域是强台风频发区,全年遭受六级以上强风的天数接近200天,岛屿建成后,如何保障岛上的安全呢?
徐总设计师带安泽来到人工岛边缘的挡浪墙。“水规院提出来一种用台阶型设计把波浪能量逐步逐步减弱。包括下面的扭工字块,怎么样能够把它稳住?它稳住了才能把人工岛稳住。扭工字块就是扭在一块,每个和每个之间都有一些交叉,所以整个就压住了,遇到最大的浪,它也冲不走。”
毫米级对接如何完成?
建设中的隧道
深中通道的隧道部分长6.8公里,最深处达水下39米,是目前全世界最宽最长的钢壳沉管隧道。
一般隧道都采用钢筋混凝土结构。由于深中通道采用双向8车道,隧道体需要承受的海水压力比港珠要大桥的隧道还要大30%。为了尽可能避免裂缝,提高隧道体的耐久性,深中通道首次大规模采用钢壳混凝土结构,以达到100年的设计使用年限。
锁旭宏:“100年是我们最起码要保障的。我们这些安全系数都是远超100年的。”
沉管隧道是海底隧道的一种。需在外部预先制作好沉管管节,然后将管节浮运到设计的位置,再进行沉放安装。建设港珠澳大桥时,沉管由8艘船拖带14公里的海路,走了十几个小时。深中通道的位置距离牛头岛沉管预制基地近50公里,如果用同样的办法,将耗时40个小时,严重影响伶仃航道的秩序。如何完成超长距离的快速浮运?这是一个世界级难题。
为了解决这一问题,“一航津安1”应运而生。它是目前世界上唯一一艘专门为沉管隧道建设而造的超级工程船。2万吨的自重加上8万吨的沉管,排水量相当于一艘中型航母。它自带动力,近50公里的浮运能在10小时左右完成。
“一航津安1”
船长190.4米 宽75米
深中通道第一个管节,在2020年6月16日从牛头岛驶出。浮运只是第一步,沉管的准确沉放是最关键的环节。深中通道沉管横截面达到8000平方米,两个管节轴线对齐,设计标准是偏差不能高于50毫米。而深中通道做到了10毫米以内。“毫米级对接”是如何做到的呢?
一体船操作室
锁旭宏:“这里是我们一体船最核心的部分,所有的操作过程都在这里完成。它和船上的绞车系统是联动的,每一个手柄控制一个绞车系统。海洋里面施工特别复杂。它会受到海流、海浪、暗流、船形波等各种因素影响,有很大不确定性。但操作员的手,就那么‘咔’一下子,只过去了几个毫米。我们有时候会说他们的都是“神手”。所以我们说沉管隧道的建设是“海底绣花”,要小心翼翼的。”
沉管安装只在海洋比较平静的时间进行,每个月最佳安装期只有三到四天,掌握水中沉管的位置,主要依靠卫星定位。但在港珠澳大桥建设时期GPS定位数据,曾出现数次丢失的情况。为了避免这种情况的出现,锁旭宏所在的测量团队在深中通道建设中添置了北斗卫星导航系统......
北斗导航系统是否能够精准定位?“毫米级对接”过程中还会有哪些问题?又创造了哪些奇迹?在海底隧道的建设中,世界首创的“整体预制水下推出式最终接头”又是什么?
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制作人:张小玲
本期编导:刘广韵
文字编辑:于二丫