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探秘港珠澳大橋的沉管隧道:交通工程中的珠峰
2016-10-08 
        (原標(biāo)題:探秘港珠澳大橋海底已對接的沉管隧道:交通工程中的“珠峰”)

        據(jù)央視新聞10月8日報(bào)道,今天早上7點(diǎn)20分,港珠澳大橋海底隧道首根曲線段沉管,同時(shí)也是自東人工島向西開始安裝的首根沉管E33成功完成對接任務(wù)。

        E33沉管浮運(yùn)對接用時(shí)超過26個(gè)小時(shí),從7日凌晨5:30分開始,完成了海上浮運(yùn)、沉管轉(zhuǎn)向、沉放、拉合以及最終的對接工作。目前,港珠澳大橋海底隧道已經(jīng)完成了29根沉管的安裝,距離最終33根沉管全部對接完成只剩4根。

        港珠澳大橋是超級工程,構(gòu)建大橋海底隧道的33節(jié)沉管,每節(jié)超過100米長,四層樓高,隧道內(nèi)寬可達(dá)到雙向六車道,絕對是沉管中的巨無霸。港珠澳大橋海底隧道是我國第一條外海沉管隧道,也是世界最長的公路沉管隧道和唯一深埋沉管隧道,被譽(yù)為交通工程的“珠穆朗瑪峰”。

        這次安裝的第33節(jié)沉管除了是東人工島的首根沉管,它更是第一根曲線段沉管。

        第33節(jié)巨型沉管浮運(yùn)安裝成功

        港珠澳大橋總長55公里,大橋主體工程長約29.6公里,包括22.9公里的橋梁,6.7公里的海底隧道以及連接隧道和橋梁的東、西人工島。其中,22.9公里的主橋橋梁已經(jīng)于9月27日全線貫通。

        而在建中的海底隧道總長5664米,由33節(jié)沉管對接而成,包括28節(jié)直線段沉管和5節(jié)曲線段沉管。之前,從西人工島開始的第1到第28節(jié)沉管已完成安裝。而剛剛安裝成功的第33節(jié)沉管,也叫E33,是沉放的第一節(jié)曲線段沉管,要與東人工島實(shí)現(xiàn)對接,此后將倒序,也就是按E32、E31的順序安裝剩余的沉管。

        長135米、重達(dá)6萬噸的E33看起來和普通沉管沒有明顯不同,但由于要安放在東人工島島頭的位置、和東人工島隧道無縫對接,地形的變化決定它必須達(dá)到5500米的曲線半徑的弧度,因此每段22.5米長的管節(jié)都有細(xì)微的弧度的變化,最終拼裝成135米長的曲線沉管。

        沉管安裝有什么難點(diǎn)?

        這次安裝的第33節(jié)沉管除了是東人工島的首根沉管,它更是第一根曲線段沉管。之前成功安裝的28根沉管都是直線段沉管,安裝曲線段沉管,沒有經(jīng)驗(yàn)可循。多種因素疊加讓E33的安裝凸顯出三大高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

        風(fēng)險(xiǎn)一:挑流效應(yīng)

        E33安裝的位置位于東島的島頭,東島是人工在海中間建立的島嶼,海水流到這兒受到阻擋,就會(huì)改變方向。

        海水遇到人工島,水會(huì)集中從島兩端分流出來,所以島頭位置海流會(huì)特別集中,特別復(fù)雜,也就是大家說的“挑流效應(yīng)”。而跟隨“挑流效應(yīng)”而來的就是回淤、水動(dòng)力等一系列的問題。

        風(fēng)險(xiǎn)二:淺水區(qū)作業(yè)

        由于島頭位置水淺,E33需要安裝在大約15米的水下,而15米的水深,很多大型作業(yè)船舶無法發(fā)揮作用,所以基床作業(yè)很大一部分是需要潛水員人工去完成的。

        人工作業(yè)可能需要三到四倍的作業(yè)時(shí)間,而回淤量也會(huì)隨之增加三到四倍,這也為E33的安裝增加了不小的阻力。

        風(fēng)險(xiǎn)三:曲線段沉管

        E33沉管是第一根曲線段沉管,之前安裝的28節(jié)都是直線段沉管,安裝曲線段沉管,之前沒有經(jīng)驗(yàn)。E33要安放在東人工島島頭的位置、和東人工島隧道進(jìn)行無縫對接,地形的變化決定它必須達(dá)到5500米的曲線半徑的弧度,因此每段22.5米長的管節(jié)都有細(xì)微的弧度的變化,最終拼裝成180米長的曲線沉管。而曲線沉管在水下受力不均,很有可能造成水的壓載過程中偏心受壓,引起管節(jié)的偏位。

        海底沉管對接滴水不漏,是如何做到?

        港珠澳大橋海底隧道的33節(jié)沉管幾百道工序不僅環(huán)環(huán)相扣,還要重復(fù)千百遍,只要一個(gè)環(huán)節(jié)出問題,漏水將不可避免。那么海底沉管對接怎樣才會(huì)滴水不漏?

        為了精確控制在下沉過程中的姿態(tài),沉管每下沉10到30米左右就要停下來,監(jiān)測系統(tǒng)開始工作,測控當(dāng)時(shí)海水流速變化和周邊流速情況,了解下沉過程中沉管的封門等數(shù)據(jù)是否在正常范圍內(nèi),監(jiān)測沉管管內(nèi)是否有異常滲水和沉管的運(yùn)動(dòng)姿態(tài),這些方面有任何異常都要立即停止沉放、分析原因。沉管內(nèi)9個(gè)攝像頭組成的監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)連續(xù)獲取實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。一切數(shù)據(jù)正常,再進(jìn)行下一個(gè)10到30米的下沉。

        即使有這些措施保障沉管姿態(tài),對接前還要經(jīng)過潛水員用沉管下面的微調(diào)系統(tǒng)多次微調(diào),保證管節(jié)的精準(zhǔn)對接,海底一萬多噸的水壓力會(huì)使兩節(jié)沉管接頭部分的橡膠止水帶嚴(yán)絲合縫粘合在一起。

        央視記者探秘港珠澳大橋沉管隧道

        那么,這些沉入海底已對接好的沉管隧道內(nèi)部是什么樣的?來看看央視記者的探訪。

        為保證通車后駕駛員在進(jìn)入隧道的第一時(shí)間不會(huì)被光線的突然變化所影響,港珠澳大橋海底隧道入口設(shè)計(jì)了高達(dá)15米的減光區(qū)域。

        港珠澳大橋島隧工程項(xiàng)目總經(jīng)理部常務(wù)副總工程師尹海卿:“從太陽底下過渡到隧道里面比較暗,大白天很亮到很黑的地方要有一個(gè)過渡。中間這個(gè)中墻是減光罩的一個(gè)隔離墻,采用清水混凝土,一次性成型,平整度非常好。”

        在最邊緣的這個(gè)沉管內(nèi)部,除了鋼封門以外,記者還發(fā)現(xiàn)了一些在隧道內(nèi)其它沉管已經(jīng)拆除,現(xiàn)在看不到的特殊設(shè)備——壓載水箱。據(jù)了解,在整個(gè)沉管中壓載水箱會(huì)有六個(gè),它也是沉管浮運(yùn)中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)之一。

        在沉管浮運(yùn)安裝過程中,壓載水箱會(huì)通過調(diào)節(jié)自身容量從而達(dá)到增加或減少沉管整體自重的作用。在這個(gè)8萬噸海上巨無霸浮運(yùn)和最終對接的過程中發(fā)揮核心的作用。

        港珠澳大橋?yàn)槭裁床豢绾6^?非要建海底隧道?

        港珠澳大橋的起點(diǎn)是珠澳口岸人工島,珠澳兩地的連接線在這里相交,再往東經(jīng)過22.9公里的橋梁,就到達(dá)了東人工島。從這里開始,車輛會(huì)鉆進(jìn)海底沉管隧道,再出來就是西人工島,從西人工島上橋就可以到達(dá)香港。東西人工島之間的這片海域是伶仃洋的主航道,每天的船只通行量達(dá)到4000艘次,是珠三角地區(qū)最繁忙的航道。同時(shí),這里也非常臨近香港國際機(jī)場,周邊建筑的限高是120米。

        為了同時(shí)保障海空航線運(yùn)行,在大橋跨越主航道的位置建海底隧道成為了最優(yōu)方案。建設(shè)海底隧道的方法有很多種,但是考慮到港珠澳大橋的海底隧道位于深海區(qū),又是繁忙的主航道,使用沉管來建設(shè)是最高效也是最可行的辦法。

        要在40多米深的海底建一條海底隧道,是一個(gè)世界公認(rèn)難題。在攻克了沉管基槽泥沙回淤、人工島快速成島等技術(shù)難關(guān)后,港珠澳大橋的主體橋梁部分已經(jīng)貫通,島隧項(xiàng)目也進(jìn)入沖刺階段。繼第33節(jié)沉管沉放后,海底隧道還有4節(jié)沉管需要安裝,預(yù)計(jì)將在明年上半年可貫通。

        港珠澳大橋東接香港特別行政區(qū),西接廣東省珠海市和澳門特別行政區(qū),是“一國兩制”框架下粵港澳三地首次合作建設(shè)的超大型跨海交通工程。大橋建成通車后,將大大縮短香港到珠海、澳門三地的時(shí)空距離,從香港到珠海澳門驅(qū)車僅需30分鐘的車程。(原題為《我國再次攻克世界級難題!這是一個(gè)被譽(yù)為“珠穆朗瑪峰”的交通工程》)

        本文來源:澎湃新聞網(wǎng)
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