深中通道副总工程师陈越:“超级工程”将成大湾区新地标 通车后将推动粤港澳大湾区城市群融合发展
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正在建设的深中通道是继港珠澳大桥之后的又一超级工程,预计2024年建成通车,届时深圳到中山的车程将从目前的2小时缩短至20分钟左右。不过,在著名隧道专家、深中通道副总工程师陈越看来,深中通道建设的意义不止于此,它对于推进珠三角东西两岸协调发展,推动粤港澳大湾区城市群融合发展,助推广东经济转型都具有重大战略意义。近日,本报记者实地踏访了深中通道施工现场,并专访了深中通道管理中心副总工程师陈越。

头顶是白云飞流,脚下是伶仃洋海水卷起白色的浪花,站在260多米高的伶仃洋大桥西塔顶,行驶在伶仃洋中的大船犹如火柴盒般大小。在这里,工人师傅们每天要乘坐约8分钟的施工电梯,到达伶仃洋大桥西主塔的塔顶平台上班。

   

陈越

至2022年3月已完成24个管节安装 

作为国内著名的隧道专家,刚刚参加完港珠澳大桥的建设,陈越又马不停蹄参加深中通道建设。早在2008年底,他就出任港珠澳大桥管理局总工办主任,全程参与了港珠澳大桥建设。他说,在自己的职业生涯中,能参与港珠澳大桥和深中通道这样的超级工程建设,作为一名土木工程专业技术人员,感到很幸运。

深中通道全长约24公里,设东、西两座人工岛、6.8公里海底隧道(沉管段长约5公里)、17公里的桥梁(含1666米主跨伶仃洋大桥、580米主跨中山大桥)及一座水下互通立交(东人工岛),项目按100公里/小时的高速公路标准设计,双向八车道。

“现在工期这么紧,没有压力是不可能的。你看,我的白头发都多出了不少。”陈越笑着说。虽然今年57岁了,但在工地上,他比一般小伙子都还拼命。

2022年是深中通道中工程任务极为繁重的关键年。“我们要趁着雨季到来之前,抓紧施工,最近天气好,我们的工地上,工人基本上早上7点就开工了,大型关键施工设备也是24小时不停歇。”今年以来,深中通道建设捷报频传,多个施工节点取得新突破。截至目前,深中通道沉管隧道已完成24个管节的沉放对接;东、西人工岛有序推进建设;项目关键控制性工程之一的伶仃洋大桥主塔、锚碇锚体完成施工,先导索也顺利过江,东西塔顺利“牵手”,正在进行猫道铺设及上部结构施工;中山大桥正进行箱梁架设及斜拉索挂设工作,随着主桥首片钢箱梁架设成功,深中通道中山大桥主桥上部构造施工也将提速,预计2022年实现合龙。3月份,深中通道在世界范围内首次实现同一施工窗口期沉放两个沉管管节。“为实现2024年建成通车的计划,深中通道近万名建设者正在全力以赴。”陈越说。

因为工期紧,今年春节期间,深中通道关键节点不停工,超1500名建设者坚守海上施工现场。

深中通道西人工岛

难度挑战“更上一层楼”

在国内桥隧建设领域,陈越是知名专家。他是我国内地的首座沉管隧道——广州黄沙至芳村珠江水下隧道的主要设计人之一,还参与了广州地铁工程的建设。2008年底,陈越离开广州地铁设计院,加入了港珠澳大桥前期协调小组办公室工程部,之后担任港珠澳大桥管理局总工办主任。在港珠澳大桥的技术管理工作中,陈越对隧道的线路纵坡提出了优化,将原设计的“V”型纵坡调整为“W”型纵坡,减少了工程投资,降低了工程施工风险。

同为跨海工程和超级工程,深中通道难免被拿来和港珠澳大桥做对比。陈越说,相同点是两者都是建造在珠江口,都是桥、岛、隧组合的跨海通道工程,并受到机场、航道的约束。但两者的差异也是很明显的。

第一个不同是,深中通道是8车道,港珠澳大桥是6车道。因通行能力要求不同,工艺也有所不同。深中通道隧道断面宽达到了46米。对比海底隧道工程的沉管法、盾构法、钻爆法3种工法,深中通道结合自身的建设实际需求,选择了沉管法。

第二个不同是,深中通道沉管隧道采用的是钢壳混凝土组合结构形式,港珠澳大桥采用的是钢筋混凝土节段结构形式。为何采用钢壳混凝土结构形式?陈越说,这是为了适应深中通道沉管隧道超宽、深埋、变宽、大回淤的建设条件,钢壳混凝土方案相对较优,该结构是国内首次采用、国际首次大规模应用。深中通道海底隧道长约6.8公里,沉管段长约5公里,由32个管节和1个最终接头组成。

第三个不同是,深中通道的东人工岛上,有一个水下互通立交。共有4条匝道处于水下,主线隧道和部分匝道还要穿越正在运营的广深沿江高速,保护广深沿江的安全要求极高。且东人工岛处在航空限高区,建设受限条件很多。

陈越向记者介绍,深中通道虽然只有20多公里,但它的构成却极为复杂。不仅穿越大海,而且规模宏大,桥、隧、岛、水下互通立交,一应俱全。受航运、防洪、水利、机场航空限高、海洋环境、通航安全等因素制约,建设条件异常复杂。

首先,双向八车道的海底沉管隧道在世界上没有先例,而且曲率变化最大的管节有接近4米的宽度变化,标准管节重量达到8万吨。深中通道共有23节沉管在桂山岛的智慧工厂预制,离深中通道项目隧址超过了50公里。为保证在超长距离下安全浮运沉施超大管节,深中通道研发了世界首艘管节运安一体船。2022年1月15日,在北斗卫星定位系统的指引下,管节运安一体船完成了深中通道E16管节的沉放对接。最终测量数据显示:首端偏差值3.4毫米,尾端偏差值9.8毫米,远远优于设计要求的50毫米误差值。在全球范围内首次实现毫米级测控的安装精度。

其次,5.03公里长的沉管隧道,不仅是目前世界上最宽的海底沉管隧道,且深圳侧的海底隧道具有 "超宽、深埋、变宽 " 的技术特点,极具挑战性。此外,其施工受制约因素很多。深中通道隧道东侧处于深圳宝安机场下游2千米,航空限高30多米,施工过程中还要下穿大铲水道、机场支航道、矾石水道。且施工现场作为重要航运通道,十分繁忙。”有时候我都慨叹,我们的施工空间都被卡死了,因为施工海域的船只很多,有时施工需要进行海上交通管制,陆地上施工也无法使用大型机械作业,施工起来需要协调的地方太多了。”他说。

再次,项目的关键性工程之一伶仃洋大桥也是”硬骨头“。主跨1666米的海中超大跨径悬索桥伶仃洋大桥,桥面高达90米,建成后将是世界最高通航净空尺度的跨海桥梁,处于珠江口开阔水面强台风频发区,抗风问题是极大的挑战。

陈越说,港珠澳大桥是“从无到有”,而深中通道则是在“有”的基础上再上新台阶。他打个比方,港珠澳大桥建设就好比进重点学校,深中通道则是进入重点学校后要进入重点班,要求更高。“进重点学校已经很难了,现在还要进重点班,就更难上一层楼。”

建设标准和环保要求极高

虽然陈越建设过港珠澳大桥这样的大工程,但深中通道建设还是让他“吃尽了苦头”。“作为重大工程,深中通道的建设标准和环保要求极高。”陈越说。

除了高标准施工外,陈越和团队还要与时间赛跑。按照计划,深中通道2023年下半年要安装完所有海底隧道沉管,桥、岛、隧,实现主体结构贯通。他举例说,东侧工程规模比较大,还要下穿正在运营的广深沿江高速。“隧道从高速下面穿过,需要万无一失的方案。并且,沿江高速二期也正在施工,需要交叉作业。所以东侧工程工期比较紧。”

“这些年来,交通运输部和广东省领导经常来工程现场考察,对工程质量和建设进度都提出了要求。为了如期在2024年将项目建成通车,我们要在2023年完成所有土木主体工程建设。”所以,陈越每周都有几天要到项目建设现场察看,现场解决问题,与工人们一起在建设工地用餐。这样的生活,他已经坚持了4年时间。

不止是建设标准高,深中通道对环保的要求也做到极致。陈越一直秉持一个理念,超级工程也一定要建成“绿色工程”,要尽量减少对海洋环境的影响。他说,从一开始,团队就要求所有的工程装备都要符合环保要求,生活垃圾、污水等都不能排入海里。比如在岛上建化粪池,将生活垃圾带到岸上处理等。

同时,项目通过优化设计、采用先进装备减少环境污染。深中通道建设者通过优化设计,将初步设计的9000万立方米的疏浚量,减少到约6000万立米,极大减少了对海洋环境的破坏。研发、使用沉管浮运安装一体船,相比传统的拖带方案,每一节就可节约燃油80吨以上。在沉管隧道基槽疏浚中,通过抓斗方式来进行清淤施工,也不会像采河砂一样把整个海区都搅成了黄泥带,污染就会小很多。

此外,隧道的基础处理、回填材料均是石料或砂这样的天然材料,也避免了对海洋的污染。“我们的人工岛建成了,实际上就是大型海洋礁石,增大了鱼类的栖息地,鱼类就可以在这里生存,有了家园。港珠澳大桥建成后监测显示,中华白海豚的数量比建设之前还增多了,我相信深中通道也是这样的。深中通道建成后将成为全寿命绿色公路示范工程。”

攻克多项“卡脖子”难题,实现多项世界级技术创新

“世界最高通航净空尺度的海上悬索大桥,世界最宽的海底钢壳混凝土组合结构沉管隧道,国内首座水下高速公路互通立交……”说起深中通道创下的“第一”,陈越十分兴奋。施工至今,陈越和团队已经攻克多项“卡脖子”难题,也实现了许多世界级技术创新。

第一个创新是,5.03公里的海底钢壳混凝土组合结构沉管隧道,为世界首次大规模、国内首次应用的钢壳混凝土组合结构形式。

第二个创新是,智能化浇筑系统解决了钢壳填充密实问题。“钢壳结构如何填充密实混凝土,是一个世界难题。”为此,深中通道通过大量科研试验和足尺模型试验,研发了专用智能混凝土浇筑装备,精准地对隔仓进行混凝土浇筑。一个标准管节里面有约2250个隔仓,自动浇筑系统可以自动寻孔进行浇筑。深中通道的钢壳自密实混凝土的浇筑质量和效率,都达到了世界领先水平。

第三个创新是,研发了沉管隧道全新的排烟方式。双向八车道超宽沉管隧道存在交通量大、货车比例高等火灾排烟技术难题,团队提出“主隧道顶部横向排烟联络道+中间管廊纵向排烟”新技术,一旦在隧道中发生火灾,可以赢得更多的人员逃生时间。

第四个创新是专用施工装备的研发。比如,管节运安一体船、碎石整平船、管节智能台车(200台阵列)、智能筑塔机等。其中管节运安一体船已经系统性革新了世界管节浮运安装技术。

第五个创新,则是创造性地解决了伶仃洋大桥的抗风、浪、流问题。陈越说,伶仃洋大桥位于珠江口台风频发区的宽阔海域,作为全离岸海中悬索桥,受风、浪、流影响特别大。同时,所处环境具有“三高一大”的特点:即高温、高湿、高盐,超大体积混凝土控裂难度大,对主桥钢结构长效防腐带来了挑战。主缆方面,施工团队在国际上率先研制出2060MPa大直径主缆钢丝,其耐腐蚀能力比现有的主缆钢丝耐腐蚀能力提高一倍。主梁方面,团队研发应用了U肋板单元组装焊接一体机、焊接机器人技术、全熔透焊接技术,采用双面埋弧焊全熔透U肋高品质焊接接头,实现“全熔透、可检测”,解决了正交异性钢桥面板疲劳耐久性的世界性难题。在抗风能力方面,通过四年多、上千次的平行研究,深中通道在世界上首次将整体式钢箱梁的抗风能力提高到88米/秒,一举攻克了大桥的抗风难题。在攻克大体积混凝土控裂的世界性难题上,建设团队进行了大量的科学研究,多管齐下,使深中通道大体积混凝土的裂缝较同类工程减少了50%以上,且没有发现一条有害裂缝。

深中通道总工程师宋神友也对工程施工中的技术创新表示赞叹。“我们研发了国内首条钢壳沉管智能制造生产线,在国内首次实现了块体智能焊接和智能涂装,同时在国际上首次研发了钢壳混凝土智能浇筑系统,研发和制造了世界上第一艘管节运安一体船。正是因为有这些智能化技术的应用,为这项超级工程按下了提速键。”

文/广州日报·新花城记者:肖欢欢 通讯员:曾倩莹

图/广州日报·新花城记者:肖欢欢 通讯员:曾倩莹

广州日报·新花城编辑:蔡凌跃