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)
