6月17日,深中通道沉管隧道首节沉管顺利实现与西人工岛暗埋段对接,对接精度符合设计要求,深中通道项目关键线路的核心控制性工程取得重大进展。由造船人参与建造的深中通道“海底钢龙”正式登台。
深中通道“东隧西桥”中的“东隧”海底隧道采用钢壳沉管隧道设计,即在管节钢壳的基础上进行水泥浇筑,进一步增强工程的各项性能指标和使用寿命。根据设计,沉管管节首先完成钢壳的制造,其后进行混凝土浇筑,在浅坞区、深坞区完成一次舾装和二次舾装作业后,再运至隧址进行沉放。
造船人为管节的整个建造、运输及安装奉献了智慧和力量。
“玩转”大体量钢结构制造
钢壳制造
深中通道沉管隧道钢壳由中国船舶集团有限公司旗下广船国际有限公司、中船黄埔文冲船舶有限公司承建。
沉管隧道长6.8公里,却并不是一条直线,而是要根据海底地形起伏,因此每一个管节的接口断面都要按照设计要求留有一定的倾斜角度。完成安放的首个管节(E1)端面横向垂直度为0.0037度,竖向垂直度为0.0162度,如果将之折算成长度单位,仅仅只有3毫米。而整个断面宽46米、高10.6米,在这么大口径的一个端面上,要在横竖两个维度上实现3毫米的倾斜。
为了实现高精度,中国船舶集团旗下上海船舶工艺研究所联合广船国际、黄埔文冲共同建设钢壳“四线一系统”智能制造车间,包括板材型材切割智能生产线、片体智能焊接流水线、块体智能焊接生产线、智能喷涂生产线及车间制造执行过程的信息化管控系统,全面提升钢壳制造工效和质量,信息化管控助力综合管理水平提升。
在E1管节钢壳的专家评审会上,高质量、高精度的建造水平获得了管节钢壳设计者之一、中交公路规划设计院有限公司深中通道勘察设计A合同段隧道专业负责人黄清飞博士的称赞:首个管节的487.6平方米钢壳端面平整度控制在正负4毫米以内、5685.6平方米的底部平整度控制在正负8毫米以内,在隧道沉管领域为世界首创,成功挑战了世界极限。
“巨无霸”出运
深中通道沉管钢壳尺度全世界最宽,黄埔文冲为了解决现有驳船浮箱之间的有效宽度不足的问题,对原有的“黄船030”号大举力下水驳船进行了全面改装,突破万吨管节下水、拖运、上岸等系列性难题。
沉管钢壳到了珠海,如何靠岸也十分有难度。桂山岛港池入口相对狭小,且入口东侧有一片礁石区,港池内回旋余地极小,拖轮无法拖带驳船在港池内转向,驳船要以两次倒车入库的方式才能进入港池。聪明的造船人在港池边设置了9个专用带缆桩,在驳船上安装了大功率卷扬机,以带缆的方式将驳船一点一点完成两次“倒车入库”。
混凝土浇筑
沉管管节的浇筑工作是在珠海桂山牛头岛深中沉管智慧工厂进行的,而管节浇筑的关键装备则是由船舶企业制造的。
黄埔文冲所属文船重工公司自主研发的智能浇筑台车,摒弃了传统的人工浇筑方式,能以稳定的速度、准确的定位,完成沉管管节的混凝土浇筑工作,浇筑效率可以达到29立方每小时,大大减少了传统浇筑的人工成本,提高了浇筑的效率与质量。
广州航通船业有限公司研发制造的智能台车,单台承载力800吨,200台小车编组,解决了沉管浇筑、舾装过程中的移动问题,把浇筑后总重6万吨的“庞然大物”“玩弄于股掌之间”。
最后封孔
船企除了要完成沉管钢壳的制造、运输外,在管节完成混凝土浇筑后,还需要负责管节混凝土浇筑孔、透气孔的封孔、焊接、密试及防腐涂装。E1管节在制作阶段预留了约18000个混凝土浇筑孔以及透气孔,由于每个孔的位置不同,孔径尺寸、钢板厚度都不一样,每块封板都有对应孔位。施工人员需要在随钢壳运输上岛的总重2吨的封板中,找到与每个孔位对应的那一块,才可以对其进行焊接作业。焊接完成后,还需要进行焊缝密试、防腐涂装等工序,最后完成封堵作业。
攻克超级工程“牵手”核心装备
广东省公路建设有限公司党委副书记、总经理陈伟乐介绍,深中通道沉管隧道比港珠澳大桥双向六车道钢筋混凝土沉管隧道断面还要宽,单孔跨度超过18米,沉放最大水深达到40米,沉管结构的受力非常复杂,是目前世界上最宽的海底沉管隧道。他表示:“深中通道沉管隧道的工程规模和技术难度前所未有,要攻克这些难关核心装备和核心技术是必不可少的。”
海底智能“铺路”
在沉管管节安放前,需要对基槽进行碎石整平。由中交第一航务工程局有限公司、中国船舶集团旗下上海船舶研究设计院、上海振华重工(集团)股份有限公司联合研发、设计、建造的自升平台式碎石铺设整平船“一航津平2”号上场。
该船集基准定位、石料输送、高精度铺设整平、质量检测验收功能于一体,主船体为箱型“回”字结构,总长98.7米,型宽66.3米,型深6.5米,桩腿总长75米(可根据水深工况环境接长至95米),铺设整平作业最大水深40米,每4个船位即可完成单个沉管的抛石整平作业。因铺设作业的高效率和自动化,该船被誉为深水碎石铺设的“3D打印机”。
据悉,上海船院采用了创新技术,在船身4个桩腿之间设计超大月池,形成“回”字形的船体结构形式,实现在不移动船身的情况下铺设碎石,铺设范围广、整平速度快、施工效率高,具备在16级风下本地站立自存的能力。
浮运安装一船“搞定”
在港珠澳大桥工程中,隧道沉管是由若干拖船组成的编队拖运,再由专门的安装船进行安装。不仅增加了运输成本,也加大了浮运安装操作的难度。
深中通道项目为了实现沉管水下的精准沉放与毫米级对接,沉管浮运安装一体船“一航津安1”号横空出世。中交一航局党委书记、董事长王洪涛介绍,“一航津安1”号是世界上第一艘集沉管浮运、定位、沉放和安装等功能于一体的船舶,具有系统集成度高、自动化程度高、安全控制性能高、施工精度高等优势。
这样一艘核心装备,正是由黄埔文冲所建造。
“一航津安1”号具备自航功能,配有2套9280千瓦主推进系统和8台大功率侧推,深水静水工况下拖带165米、72000吨标准沉管浮运航速可达5节,同时能够抵抗1.6节横流。该船具有带沉管出坞、带沉管浮运到施工水域进行沉放及安装作业的功能,实现了外海沉管机械化、自动化浮运安装作业,一艘船就起到了多艘大马力拖船、沉管安装船的作用,理论上实现了不依靠辅助船舶、可连续完成沉管的出坞、浮运及定位安装等施工作业,且施工效率较两艘安装船提升一倍。
6月17日上午10时,“一航津安1”号对E1管节缓慢下放和水平绞移,不断调整管节坡度,首节沉管成功着床于基底,完成沉放作业。随后,拉合作业迅速启动,通过其液压装置使管节E1与西人工岛隧道暗埋段进行“牵手”。拉合完成后,开启阀门排出结合腔内海水,海水巨大的压力推动沉管前压,再向管内压载水箱注水,保证沉管一定的抗浮安全系数。对接完成后,潜水员进行水下实际探摸,测量人员开展贯通测量,确认对接端水平偏差和竖向偏差严格控制在设计范围之内,管节纵坡符合设计要求。
在“一航津安1”号提带E1管节前往安放位置的路上,正巧遇上了从广船国际运载E5管节驶向桂山的“黄船030”号。两船交错而过,呈现出的是深中通道项目如火如荼的建设场面。
据了解,由黄埔文冲建造的E6管节计划在7月出运;由广船国际建造的E7管节第一个小节段已经进入总组阶段。
深中通道“超级工程”正在造船人及所有参建人员的努力下成型。
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