深中通道的世界之最:毫米級「火柴盒」對接 5萬根「筷子」鋼絲吊橋
深中通道即將於6月運營通車,意味著未來從深圳到中山,將從目前繞遠路的2個小時,縮短至30分鐘;為被港珠澳大橋「拋棄」的深圳和中山帶來新的城市脈動,加速大灣區11城「一小時生活圈」的願景成為現實。
為以最近的方式直線連接兩岸,深中通道的建設面臨著各項嚴苛條件,《香港01》率先探訪深中通道建設展館,建設者李佳桐介紹稱,深中通道攻克了無數世界級技術挑戰,尤其關鍵性的海底隧道工程和伶仃洋大橋,打破了多項世界紀錄,成就了橋樑建設中的世界之最。
【深中通道系列第三篇】
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北距虎門大橋約30公里,南距港珠澳大橋約31公里,深中通道全長24公里,是繼港珠澳大橋後,又一項集「橋-島-隧-水下互通」於一體的世界級跨海集群工程。採用「東隧西橋」建設方案,設計速度為100公里/小時,雙向8車道高速公路技術標準,設計日均車流量為10萬輛次,設計使用年限為100年。
由於東起深圳寶安區臨近機場;北部有廣州南沙港,需為船舶通航留出淨空高度;在天氣方面,珠江三角洲常遇颱風侵襲,深中通道從規劃建設之初便面臨覆雜的建設條件,為解決各種問題,深中通道建設者們以「自主研發自主創造」的超高技術,創下十項世界之最。
海底鋼殼混凝土沉管隧道破多項世界之最
為解決寶安機場限高問題,深中通道東邊深圳側為海底隧道,這段長達6.8公里的隧道,是工程中遇到的最大挑戰之一,打破了多項世界之最。
海下最長5035米,雙向8車道,標準管節長165米,寬46米最寬55.6米、高10.6米,深埋36米,是世界上首次大規模應用「超寬、深埋、變寬」特點的鋼殼混凝土沉管隧道。李佳桐表示,「這個沉管隧道,在我們國內來說是第一次使用,在全世界大規模使用也是第一次,其中的建設難度也是非常大的,尤其使用的技術都是我們自主研發自主創造的。」
海底隧道由32個管節加一個最終接頭組成,李佳桐表示,每個管節要在水下進行對接,國際合格標準為兩個管節對接實現10厘米以內誤差,但中國打造世界首艘「沉管浮運安裝」一體船,做到了毫米級精準對接。「猶如2棟55層的大樓,在水底進行拼接,誤差不會超過1厘米,這是我們沉管隧道的一個亮點。」
在組裝管節時,需要提前打出基槽,在基槽內打樁舖塊石,再沉入管節,最後將塊石填埋壓住。李佳桐用「火柴盒」舉例,「大家會好奇怎麼放下去,最開始建好之後,會把兩邊的門都封起來,就像火柴盒一樣,這里面有水箱壓載,運送到指定位置之後,會往里面灌水,它就會沉下去,之後再把水抽出來。將鋼封門打通,這樣如此便一節一節拼起來。」
此外,深中通道的海底沉管隧道還是世界最大單體鋼殼管節自密實混凝土澆築體量,單個管節混凝土澆築方量達到29000m³,累計910000m³;沉管最終接頭使用世界最寬的3米的可反覆折疊「M型」止水帶。
32個管節加1個最終接頭,深圳側與中山側同時施工。去年6月,最後1個管節與中間的最終接頭完成對接,當年11月份深中通道便全線貫通。
伶仃洋大橋:全球最高91米橋面 通航世界最大船舶
伶仃西航道是世界上最繁忙的交通航道之一。深中通道規劃之初,廣州曾擔心深中通道會阻礙通航;且位處颱風頻發區域,海中抗風設計亦面臨工程挑戰。
為滿足通航需求,主跨1666米的伶仃洋大橋,是世界最高橋面、最高通航淨空海中懸索橋,橋面高達91米。以香港青馬大橋為參考,橋面高度為62米。李佳桐表示,這意味著伶仃洋大橋可以通行30萬噸的船舶,「基本上世界上最大的船舶都可以從伶仃洋大橋底下通過。」
打破傳統懸索橋建岸上錨碇
細如筷子 5萬根鋼絲吊起整個橋面
為了讓如此長的一條懸索橋支撐固定在海面上,抵抗颱風以及海洋環境對橋樑耐久性產生的影響,技術團隊選擇將伶仃洋大橋將錨碇建在岸上,這兩座錨碇也是世界最大的海中懸索橋錨碇。「相比於傳統的懸索橋結構,他(伶仃洋大橋)的錨碇都是在岸上的。」李佳桐介紹,這等於需要先建造一座人工島,「把海域轉為陸域,之後再進行錨定的建設。」
此外,錨碇上需要吊起伶仃洋大橋的主纜,也是工程關鍵。伶仃洋大橋上共有2條主纜,一條主纜中有199股鋼索,1股鋼索中有127根細如筷子的鋼絲。而一根小鋼絲可以吊起3輛私家車。「一根主纜有25000多根小鋼絲,兩邊加起來5萬多根,它足以吊起整個橋面,還有以後通車的車輛的重量。」
高難度的建設,安全問題伴隨而來。最大錨碇、最強鋼絲主纜加持,伶仃洋大橋的抗風能力達到17級,臨界顫振風速能夠達到88米每秒。「我們17級的台風是60多米每秒,而大橋可以抵抗的風速達到88米每秒。」在隧道部份的防火方面,亦設置了24小時自動巡檢機器人,以及水泡沫等噴霧等消防措施,確保大橋萬無一失。
今年4月,深中通道橋樑工程通過「全身體檢」,136輛總重約5000噸的大貨車組的荷載測試在伶仃洋大橋完成動靜載試驗,這也是世界首次在全離岸海中超大跨徑懸索橋上完成的荷載試驗。
歷經7年多建設,李佳桐說,「目前深中通道會在2024年直線通車,現在進度主要的結構物都已完工。主體的工程都已經全線貫通,現在主要進行的是一些路面的附屬工程,也在加緊攻下,我們全力以赴做好最後沖刺,6月份會具備通車條件」。