科技助力海“龍”騰飛

2024年6月30日，一條海上“巨龍”騰空出世，橫臥珠江三角洲伶仃洋面，送就是我國(guó)工匠耗時(shí)7年建成的世界級(jí)跨海工程——深中通道。

深中通道全長(zhǎng)24千米，貫通深圳與中山，設(shè)計(jì)線路為雙向8車道，行車時(shí)速100千米，是全球首個(gè)集橋—島—隧道—水下互通于一體的跨海集群工程。

該項(xiàng)目受臺(tái)風(fēng)、防洪、航運(yùn)、航空限高、生態(tài)保護(hù)等多重影響，被定義為全球難度最高的跨海工程之一。面對(duì)諸多挑戰(zhàn)，中國(guó)建設(shè)者迎難直上，大膽創(chuàng)新，最終完美呈現(xiàn)出這一舉世矚目的超級(jí)工程，創(chuàng)下多項(xiàng)世界紀(jì)錄。

堪稱世界之最的全離岸懸索大橋

深中通道修建了兩座高出海平面76.5米的橋梁，其中主跨1666米、橋塔高270米的伶仃洋大橋，是迄今世界跨徑最大的全離岸海中鋼箱梁懸索大橋，橋面高度和通航凈空高度也屬世界之最。這種設(shè)計(jì)不僅能保證船只順利通行，也為未來(lái)50年內(nèi)船舶的發(fā)展預(yù)留了足夠空間。

僅一年時(shí)間，90層樓高的主塔拔地而起，這歸功于一體智能筑塔機(jī)的投入使用。在海上建造超高橋塔，要經(jīng)受多風(fēng)、高溫、高濕，以及高鹽等不利環(huán)境考驗(yàn)，中交二航局技術(shù)團(tuán)隊(duì)努力攻關(guān)，提出了“豎向移動(dòng)工廠”建造理念，自主研發(fā)出一體化智能筑塔機(jī)。筑塔機(jī)上有7個(gè)不同功能區(qū)，依次對(duì)主塔進(jìn)行鋼筋部件連接、混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)、筑塔機(jī)爬升，以及預(yù)埋件拆除等作業(yè)，各功能區(qū)各司其職，工效明顯提高。

主纜是大橋的脊梁。伶仃洋大橋的鋼絲主纜可承吊8.5萬(wàn)噸重的橋體，設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)達(dá)百年。為此，技術(shù)人員不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，總重1.3萬(wàn)噸的鋼盤條經(jīng)過(guò)9次不同力道的拉伸，其直徑由13毫米減為6毫米，但硬度不減反增，最終符合工程標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，技術(shù)人員反復(fù)試驗(yàn)，成功在鋅鋁合金鍍層中加入金屬鎂，使鋼絲的耐久性增強(qiáng)50%，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

伶仃洋強(qiáng)風(fēng)不斷，對(duì)橋梁抗風(fēng)性提出更高要求，技術(shù)人員聯(lián)合國(guó)內(nèi)4所高校共同攻關(guān)，找到抗強(qiáng)風(fēng)的辦法。他們?cè)谙淞喉斆媸┘恿酥醒敕€(wěn)定板，在大橋側(cè)邊裝上水平導(dǎo)流板，并配合高透風(fēng)率欄桿，同時(shí)在箱梁底部用導(dǎo)流板包裹住檢修車軌道，能抵抗17級(jí)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。

推陳出新的鋼筒振沉筑島技術(shù)

人工島是海面橋梁和海底隧道的連接點(diǎn)。早在港珠澳大橋建設(shè)時(shí)期，我國(guó)就成功運(yùn)用鋼筒振沉技術(shù)建造人工島，深中通道在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行了技術(shù)突破。

為了能把鋼筒打入海床，技術(shù)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出振錘系統(tǒng)。該系統(tǒng)由12臺(tái)液壓振錘組成。它像巨型章魚一樣，能用液壓抓手從四周鉗住鋼筒緩慢下沉。當(dāng)?shù)竭_(dá)指定位置后，振錘啟動(dòng)帶動(dòng)鋼筒強(qiáng)烈震動(dòng)，震碎海底沙石，將鋼筒精準(zhǔn)植入海床，再給筒內(nèi)填滿沙土筑成小島。

處于珠江口中心的西人工島，底部地層堅(jiān)硬，單靠振錘強(qiáng)行打入效果不佳。技術(shù)人員在原有DCM技術(shù)上，研發(fā)出DSM硬土層輔助灌入法。所謂DCM技術(shù)，就是把軟的地質(zhì)變硬的手段，而DSM恰巧相反，是將原來(lái)復(fù)雜的地質(zhì)破碎并拌合，形成質(zhì)地均勻的“橡皮泥”。正是這種創(chuàng)新手段的加持，西人工島創(chuàng)下了4個(gè)半月即落成的新紀(jì)錄。

智能打造鋼殼—混凝土沉管隧道

深中通道地處粵港澳大灣區(qū)繁忙的航道上，進(jìn)出深圳的貨輪必經(jīng)于此，并且上空時(shí)有飛機(jī)起降。此段的設(shè)計(jì)方案是在海底修建鋼殼—混凝土沉管隧道。具體做法是：將制造好的鋼質(zhì)夾層管節(jié)作為模具，澆筑好混凝土，一并沉入海底，最后拼接成隧道，全程實(shí)現(xiàn)智能化作業(yè)。

制造管節(jié)時(shí)，20多萬(wàn)噸鋼材被切割成上百種所需形狀，再由焊接機(jī)器人自動(dòng)拼合，并進(jìn)一步組裝成管節(jié)，接著，智能機(jī)器人在鋼殼表面噴上5層納米級(jí)玻璃鱗片涂料，確保100年不腐蝕、不變形。

智能化澆筑手段提高了工效和質(zhì)量。整個(gè)海底隧道全長(zhǎng)6.8千米，沉管段則占5千米，混凝土澆筑量超過(guò)百萬(wàn)立方米，單靠人工完成很困難，而智能澆筑機(jī)的使用讓一切變得輕松。這臺(tái)酷似巨型蜘蛛的自動(dòng)化設(shè)備，可在管節(jié)底板和頂板上按預(yù)定路線自主移動(dòng)，精準(zhǔn)巡控，自主完成澆筑作業(yè)。在此過(guò)程中，它能憑著自備的無(wú)線液位傳感器，隨時(shí)感知澆筑進(jìn)度，適當(dāng)調(diào)節(jié)注漿速度。

技術(shù)人員耗時(shí)3年，研制出全球首艘集沉管浮運(yùn)和安裝功能于一體的施工專用船——航津安1號(hào)。它能自動(dòng)定位、抵抗洋流、自動(dòng)循跡，以及原地旋轉(zhuǎn)等，可輕松載著巨大的管節(jié)在海上自如轉(zhuǎn)換航道，順利到達(dá)預(yù)定地點(diǎn)。船上配備的導(dǎo)航系統(tǒng)和158個(gè)傳感器，為沉管浮運(yùn)和沉放對(duì)接適時(shí)提供精準(zhǔn)定位數(shù)據(jù)。

2020年8月27日，首個(gè)深水區(qū)管節(jié)抵達(dá)沉放水域。對(duì)接時(shí)，有人發(fā)現(xiàn)GPS定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有較大出入。多次核算證明北斗數(shù)據(jù)更優(yōu)，于是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)被成功引入跨海沉管隧道施工領(lǐng)域。

智慧管理服務(wù)系統(tǒng)提供安全保障

深中通道隧道的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，共有14臺(tái)智能機(jī)器人來(lái)回巡檢。它們?nèi)缤”M職守的監(jiān)管員一樣，例行檢查、疏導(dǎo)交通、維持秩序，確保各項(xiàng)施工有條不紊地進(jìn)行。

為保證隧道內(nèi)的人員和設(shè)備安全，科技人員還研發(fā)了智慧交通管控系統(tǒng)和安全監(jiān)管系統(tǒng)，能夠自主工作，對(duì)潛在險(xiǎn)情及早預(yù)警，并第一時(shí)間有效處置。特別是安裝在隧道內(nèi)的各種傳感器，能自動(dòng)探查安全隱患、察覺(jué)突發(fā)事故。

一條巨龍騰空入海，科技助力功不可沒(méi)。深中通道的順利通車，是高新科技與綜合國(guó)力的雙重展示。它用非凡的成就證明，科技創(chuàng)新在打造復(fù)雜地段交通要道中作用巨大，并將推動(dòng)未來(lái)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)飛速發(fā)展！