自主创新破解钢壳预制核心难题 提升工程质量

最近几天，位于珠海牛头岛的深中通道沉管智慧预制厂内热闹非常，所有人都沉浸在巨大的喜悦中。工作人员回忆说：“随着总指挥一声令下，重达6万吨的首节钢壳沉管横移开始了。只见4台卷扬机同步用力，50分钟后，‘巨无霸’沉管在缆绳牵引下，缓缓移入深坞区指定作业位置。此举标志着深中通道项目建设进入了一个新阶段。”

　　深中通道是集“桥、岛、隧、水下互通”于一体的超大型跨海交通基础设施，是国家“十三五”重大工程和粤港澳大湾区重要过江通道，项目整体预计2024年建成通车。其中，沉管隧道项目由曾经参与港珠澳大桥建设的中交四航局承建，全长达到6.8公里，由32个管节加一个最终接头“搭积木”连接而成，为世界首例双向八车道海底沉管隧道。其首个浇筑完成的E1管节是非标准管节，长123.8米，重达6万吨，可比肩“辽宁舰”的重量。

　　自主创新，破解钢壳预制核心难题

　　深中通道沉管隧道采用的是钢壳混凝土组合结构形式，该结构为国内首次应用。

　　“简单来说，该结构就是用钢板包着混凝土，就像一个巨大的‘三明治’。要在这样一个‘庞然大物’里完成混凝土浇筑工作，意味着要在封闭且非可视环境下作业，而且还必须保证浇筑完成后的混凝土与面板紧密贴合，难度可想而知。”深中通道项目总指挥、深中管理中心主任王啟铜说，为直观获取混凝土在钢模中的流动状态，早在2015年，广东省交通集团、深中通道管理中心和中交四航局就联合组建了技术专家攻关小组。该小组历时4年多，开展了上百次隔仓模型浇筑试验，最终突破了封闭式隔仓混凝土填充密实度等“卡脖子”难题。

　　面对传统浇筑设备适用性差、沉管预制工期紧等问题，中交四航局技术团队整合工程机械技术资源，自行设计出一款智能化浇筑装备。这款为深中通道量身定制的智能浇筑装备具备卓越的越障能力，可灵活移动，还可实现各种复杂工况下的稳定控制，并最终实现隐蔽工程可视化、传统工程智能化、土木作业精细化目标，为沉管预制的质量和效率提供可靠保障。

　　据悉，相关成果填补了行业空白，形成了相应的行业标准及核心关键技术。技术团队自主研发的高稳健自密实混凝土，在智能机器人的自动化控制下，圆满完成了首节沉管的浇筑任务，这也是世界上首次大规模采用自密实混凝土浇筑钢壳沉管，奠定了中国钢壳沉管隧道预制的基础。

　　智能台车，实现8万吨沉管平稳移动

　　深中通道沉管是目前世界上最宽的海底沉管隧道。沉放最大水深达40米，沉管结构受力情况异常复杂，这些都是中交四航局面临的急迫考验。

　　为此，项目团队灵活运用“三点成面”原理，将4条轨道的200台台车串联成3个支撑点，确保钢壳沉管“水平面稳定”。同时，团队还完成了台车的智能化改造，可实现200台台车同步前进、升降和自动纠偏智能控制与管理，最终创新研制出适合深中通道钢壳沉管移动系统，攻克了8万吨沉管移运难题。

　　“虽然我们已经调试过很多次设备了，但毕竟没有真正用台车运过6万吨重的东西。在沉管移运完成前，心一直都是悬着的。不过，功夫不负有心人，我们成功了！”项目设备部部长赵国臻告诉记者，相较港珠澳大桥沉管移运用时7天的探索，深中通道首节沉管移运仅仅用了4.5个小时，运转速度提升了几十倍。

　　争分夺秒，完成二次舾装改造

　　深中通道项目钢壳海底隧道在国内首次采用双向八车道设计，断面宽度达46米。因此，能否拓宽牛头岛预制厂二次舾区出海通道、及时完成坞门新造工作是沉管起浮坞的关键工序。

　　实际上，临时围堰，深坞排水，坞内拓宽，新建舾装平台、水泵房、坞门、坞墩等均是二次舾装改造的重点工作。其中，2万吨巨型坞门建设是挡在钢壳沉管出海安装关键线路上的一道坎，必须在3月底前预制完成。

　　然而，突如其来的疫情打乱了建设者们的计划。为此，项目班子带头组成党员骨干突击队，在做好疫情防控工作的基础上，白天抢抓岛屿作业窗口期，铆足干劲抓紧施工，晚上就聚在办公室，闭门研讨坞门闭合技术风险、质量风险。

　　历时96天“双班倒”，重达2万多吨的巨型预制构件——坞门如期建成了。3月27日，坞门的转向、移动工作开始了。随着坞门被钢缆绳慢慢迁移到坞墩，灌水“坐底”，整个二次舾装改造作业正式结束。项目团队终于把工期抢回来了。

　　目前，首节钢壳沉管顺利下水，下一步将开展E1管节二次舾装工作，预计5月份便可打通沉管出海通道，6月底前即可开始首节沉管安装作业。至此，中交四航局深中通道牛头岛预制厂圆满完成了钢壳工厂的流水线作业。

　　专家表示，中交四航局牛头岛沉管智慧工厂创新推出的自动化生产线，智能化移动装备、混凝土浇筑机器人系统、智慧工地调度系统代替了传统以手工操作为主的生产模式，大大提高了钢壳沉管的质量和稳定性，使深中通道在港珠澳大桥跨海通道建设水平基础上攀上了一个新台阶，有望带动整个行业技术水平再上一层楼。