导读
6月30日,由公司主持勘察设计的深中通道建成开通。今天,《中国交通报》推出特别报道,全面回顾公司在深中通道建设中的创新突破。
长风浩荡越伶仃
世预赛直播观看免费创新突破助力深中通道高质量建设
中国交通报记者 李家辉
通讯员 杨帆
悠悠珠江口,滔滔伶仃洋。大河入海处,一湾碧水长流不息,凌空俯瞰,港珠澳大桥、虎门大桥、南沙大桥、黄埔大桥,由南往北,横卧其上,逐渐构建起粤港澳大湾区环珠江口“黄金内湾”的综合交通网络骨架。
沧海横流,砥柱巍然。今年6月30日,深中通道正式建成通车,再为“A”字形的珠江口添上关键一横。作为国家重大工程,深中通道是珠三角“深莞惠”与“珠中江”两大城市群之间的唯一公路直连通道,项目全长约24公里,按双向8车道标准建设,设计时速100公里,集“桥、岛、隧、水下互通”于一体,是当前世界上综合建设难度最高的跨海集群工程。
长桥卧波、水中筑岛、隧道潜底……在这片广阔的海域,每一个基建“奇迹”的背后,都有世界杯直播在线观看免费(简称世预赛直播观看免费)的智慧力量。无数“公规人”前后接力、迎难而上,实现了中国路桥建设的自我超越和极限挑战,为深中通道的顺利建设提供了坚实保障,构建起粤港澳大湾区高质量发展的交通脊梁,书写了新时代交通工程建设的崭新篇章。
“我们以重大工程为牵引,以技术创新为驱动,助力构建粤港澳大湾区立体化、同城化高速便捷的交通网络,深化珠江口东西两岸基础设施、产业发展、公共服务等对接融合,推动广东交通运输、粤港澳大湾区高质量发展。”世预赛直播观看免费党委书记、董事长宋晖介绍。
▲ 公司参建代表
设计是一门“打交道”的艺术
高塔耸入云端、人工岛屹立海上、桥梁仿若游龙,优美的线形让人不禁叹服。但如果你想真正了解深中通道这座“超级工程”,必须将时间轴往前滑动,从故事最开始讲起。
20世纪90年代,广东中山与深圳两地群众来往,距离最短、时间最快的交通方式是虎门轮渡。如果非要走陆路,那就要北上绕道广州,时间、距离不止翻倍。因此,在整个珠江口下游地区约65公里内,建设一条直连通道的想法便在珠江两岸人民心中生了根。
进入新世纪,构想开始落在纸上。2002年,广东省启动“深圳至珠海过江隧道”方案的研究工作,2010年成立深中通道前期工作办公室。后续,世预赛直播观看免费参与其中,牵头开展相关研究工作。
2015年12月,国家发展改革委批复项目工可;2017年6月,初步设计获批;2018年6月,项目全面开工……为了推动深中通道立项,世预赛直播观看免费系统、高效、有序地组织完成了深中通道项目的工可编制、52项专题论证、29个过江通道方案比选、19个通航专题研究及各项审批工作。
从数据上看,这是一座规模不亚于港珠澳大桥的“超级工程”。深中通道总长24公里,在伶仃水道设置主跨1666米悬索桥深中大桥,在横门东水道设置主跨580米斜拉桥中山大桥,在矾石水道、机场支航道设置总长6.84公里的海底隧道,两侧设置两座人工岛。
“相比港珠澳大桥,深中通道建设条件更为复杂,施工限制条件更多,是一个更具挑战性的跨海通道工程项目。”世预赛直播观看免费副总经理、隧道与地下工程事业部总经理徐国平曾参与负责港珠澳大桥的深化研究及初步设计工作,他也是深中通道工可和初步设计、岛隧设计的总负责人,“相较港珠澳大桥,深中通道在某些方面建设挑战更大。”
最初,深中通道的设计方案意见不一而足。“各种桥梁隧道组合方案我们都考虑过,并经过多路线线位比选,在充分论证后,才最终选择了目前的东隧西桥设计方案。”作为深中通道的桥梁设计总负责人,世预赛直播观看免费业务总监、副总工程师吴明远表示,深中通道的设计工作最为不易,必须同时满足航空限高及通航净空的要求,并尽可能减少阻水率和建设投资。
深中大桥主跨1666米,为世界最大跨径全离岸海中钢箱梁悬索桥,同时通航净高76.5米,为世界最高通航净空海中大桥;深中隧道长6.84公里,为世界最长的双向8车道海底沉管隧道,也是世界最宽的海底钢壳混凝土沉管隧道。
或许从设计的角度出发,才能更好理解,为何深中通道创造了那么多世界之最。
从位置上看,深中通道处于珠江口,是船舶进出我国南方最重要的港口广州港(南沙港区)、深圳港、中山港等的必经之地,穿越了7条航道,其中两条出海主航道。为确保不影响通航要求,项目开展了合理净空尺度研究,深中大桥采用极端高水位标准,允许目前已有的和可预见到的大型邮轮和集装箱船,在最小的航行吃水状态下通过桥梁,并且有足够的通航富余高度。同时,沉管隧道设计上也充分考虑到通航需要,优化结构,限制了管节高度。
深中通道线位布置方案充分考虑了伶仃洋的滩槽分布特点、泄洪纳潮条件和水运发展需求,在西槽和东槽采用大跨度桥梁或隧道结构,在浅水桥段则采用降低承台和扩大跨距方式降低阻水率。
东岸,深中通道紧邻深圳宝安机场,这就要求深中大桥桥塔高度及桥梁跨径要适应深圳机场航空限高275米。
▲ 线型优美
整体线形上,深中通道在伶仃洋面上呈现优美的“S”形,这并非随意为之。深中通道工程位于珠江口东四口门出海口的河口湾,是保障珠江河口泄洪安全、维持河口潮汐动力的关键断面,深中通道线位要尽量与水流保持垂直,控制工程阻水面积,减少对水利的影响。
就深中通道前期规划而言,最难的就是要和水运、航空、水利、既有路网等“打好交道”,自然地融入既有环境,尽可能满足各方诉求,最大程度减少干扰,寻求最优方案,这便是设计工作者的朴素追求。
将创新基因印在江河湖海上
站在深中大桥望向两侧海岸线,远处港口繁忙,近处巨轮驶过。海风拂面,吴明远思绪一下子回到了深中大桥建设初期到现场的感受。
“那时候海风挺大,海面上只有远远近近的船,不知道自己具体在哪儿,现在不一样,桥这边是中山,桥那头是深圳,一下子有了方向。”吴明远说,伶仃洋的海风平时吹着舒服,但狂暴的时候是另一幅景象。
▲ 深中大桥
深中大桥地处珠江口开阔水域,是频繁发生强台风的区域。强风吹来时,桥面附近会形成漩涡,导致周期性向上向下的吸拉波动。当波动的频率和桥自身频率重合时,就会产生共振,桥便如同秋千般激荡起来,这对大桥抗风性能提出了极高的要求。
吴明远介绍,为攻克这一难关,项目组织了同济大学、长安大学、西南交通大学、湖南大学开展风洞实验室平行研究,经过多年研究,研发了“整体钢箱梁+水平导流板+上稳定板+检查车轨道合理位置+高透风率栏杆”组合的新型气动控制技术,让大桥颤振临界风速达到了每秒88米,攻克了超大跨径整体钢箱悬索桥在强台风区域的风致振动难题。
“用开放的态度、发展的眼光开展设计,带动行业技术突破,这是我们的价值所在。”世预赛直播观看免费副总工程师、深中通道桥梁设计副负责人徐军介绍,深中通道的各项技术突破符合一个简单逻辑,即根据需求开展设计、发现问题实验论证、创新突破实践应用。
一般来说,桥梁跨径在1200米以上时,悬索桥是首选桥型,它具有跨越能力大、受力合理、最能发挥材料强度等特点。为满足通航等需要,深中大桥设计主跨1666米,那么悬索桥就成为了必然选择。
“桥型确定后,随之而来的就是海中锚碇、缆索防腐等问题。”徐军表示,锚碇是悬索桥的关键性受力构件,用来锚固主缆,其作用就像两个秤砣,传导主缆荷载。“锚碇除了竖向受力外,还受主缆带来水平方向的力,如何确保锚碇基础稳定是重中之重。我们的思路是要把海中施工转化为陆地施工,先筑岛,再将海床岩石‘升’起来。”
没有同等类型的桥可以参考,没有成熟的经验可以借鉴,深中大桥首次采用了“锁扣钢管桩+成品索围箍围堰筑岛+地连墙”基坑支护新型全离岸海中巨型锚碇集成建设技术,解决了海中深厚软基地质锚碇建设难题。经测算,基坑深度46米,整个围护结构累计位移不超过9.6毫米,远小于报警值25毫米,并有效解决了锚碇防腐问题。
同样受伶仃洋海域腐蚀问题困扰的还有大桥缆索。缆索是悬索桥受力的关键构件之一,也是悬索桥的“生命线”。“深中大桥主缆钢丝采用了6毫米直径、2060兆帕的锌铝多元合金镀层钢丝。”吴明远介绍,项目开展了海洋环境下新型镀层主缆钢丝的腐蚀疲劳破坏机理研究,锌铝多元合金镀层超高强度大直径主缆钢丝及索股开发,自感知、自调节、自保护功能的主缆耐久性保障技术研究,解决了海洋环境下大型悬索桥主缆腐蚀疲劳问题,保障主缆钢丝有效使用100年。
发展之势,绝不会事事皆顺;前路所向,不可能处处坦途。但攻坚克难、开拓创新的基因早已融入建设者的血脉之中,书写在江河湖海之上,篆刻在深中通道的钢铁结构中。
“钢铁长城”是如何“炼”成的
深中通道之美在桥,之难更多在岛隧工程。
深中通道海底隧道总用钢量约32万吨,是国家体育场“鸟巢”用钢量的3倍。其中钢壳混凝土沉管段长约5公里,分为32个管节(26个标准管节、6个非标准管节)和1个最终接头,标准管节长165米、宽46米、高10.6米,立起来就是一幢55层高的大楼。
“为何深中通道沉管隧道没有像港珠澳大桥一样,采取钢筋混凝土结构?”说起海底隧道设计,徐国平一下子打开了话匣子。一方面,港珠澳大桥为双向6车道,深中通道为双向8车道,沉管隧道总宽度为46至55.5米,行车道单孔跨度达18.3至24米,沉管隧道宽度及跨度均居世界之最;另一方面,深中通道日通车量预计达10万辆次,荷载量目前来看也远超港珠澳大桥。“深中通道结构受力比港珠澳大桥大30%以上,若采用钢筋混凝土结构,配筋将超过5层,混凝土浇筑困难,控裂难度及质量控制风险较高。”
▲ 海底隧道
为解决结构受力难题、降低工程风险,世预赛直播观看免费提出沉管隧道管节采用钢壳混凝土组合结构方案,这也是国内首次、世界大规模首次采用钢壳混凝土组合结构的沉管隧道。
“在没有规范、标准可循的情况下,我们牵头联合高校首次对钢壳混凝土组合结构的受力机理及设计方法进行了系统的试验研究,揭示了钢壳混凝土组合结构抗弯、抗剪受力机理,提出了相应计算方法。”世预赛直播观看免费副总工程师、深中通道岛隧设计副负责人刘洪洲介绍。
同样,伴随采用钢壳混凝土组合结构,混凝土浇筑又是一项新挑战。“管节混凝土通过浇筑孔进入钢壳封闭隔舱内,无法振捣,必须采用高强自密实混凝土。”世预赛直播观看免费隧道与地下工程部总工程师、深中通道设计服务现场负责人黄清飞表示,为提高混凝土浇筑质量,降低工程风险,世预赛直播观看免费配合相关单位针对自密实混凝土开展了系统试验研究,并形成了《深中通道钢壳沉管自密实混凝土配制及施工关键技术指南》。
沉管隧道单个标准管节含2255个独立密闭的仓格,钢壳混凝土沉管预制完成后,全部管节检测出超过脱空标准需要补强的测点为2个,占比不到万分之一,质量保障率达到99.99%。
发展篇章在接续奋斗里书写,从2017年10月施工图设计首次提出,到2023年11月沉管隧道主线贯通,深中通道沉管隧道水下推出式最终接头方案尘埃落定,总共花费了约5年时间。
最终接头方案包括水力平衡加千斤顶推出两套系统,需要共同发挥作用。世预赛直播观看免费联合承包商及千斤顶生产厂家攻关研究,专门研制特殊的千斤顶装备;联系专业实验室,做了室内的物理模型实验;联系滑轨特种材料厂家,将滑轨的平整度误差控制在上下1毫米之内……在最终接头的狭小空间内,一共集成了11套专用设备和系统,基本都是定制的。“前后3年的实验论证,只为了最后一刻的顺利对接。”徐国平介绍,能实现最终接头推出过程平面精度在2.5毫米以内,最终实现高精度推出对接。
“从觉得能做好到真正做得好,是一个不断实验到成功应用的过程,以深中通道作为收官之作,很荣幸。”即将退休的徐国平说,自己赶上了交通运输建设“黄金时期”,参与设计了港珠澳大桥、深中通道两座“超级工程”,为行业带来一些创新突破,已经没有遗憾了。全力以赴,不留遗憾,或许设计师的浪漫就在于,看到自己近乎偏执的想法,能够照进现实、落地生花。
让“智能医生”实时“问诊”
打开深中通道桥岛隧一体化结构健康监测管理平台,简洁集约的界面直接跃入眼帘,该平台可以实时监测伶仃洋上这座“超级工程”风荷载、车辆荷载、构件位移、缆索受力、结构振动等系列涉及结构安全承载的关键参数,为一体化结构应急管理、日常管养科学决策直接提供数据支撑。
▲ 西人工岛
世预赛直播观看免费副总工程师、大数据公司总经理李娜举了一个形象的例子,可以把结构监测类比成医生使用现代医学仪器对人类进行的体检,通过声、光、电、磁、视频、雷达等一系列现代传感技术,达到望、闻、问、切土木结构整体及局部缺陷或病害的目标,从而诊断结构构件的健康状况,并根据单项或整体检查结果对症下药,有针对性地开展科学维养。
“问诊”情况如何,和传感器精度以及数据处理水平息息相关。以结构腐蚀分析为例,世预赛直播观看免费开展了深中通道桥梁混凝土结构耐久性专项监测,通过多功能传感器测量腐蚀电池电化学参数和致蚀物质浓度,进一步计算腐蚀状态和速度,对传感器数据采集能力提出了更高要求。
“传感器远程自动化采集面临着电流、电位信号微弱的问题,如何减少远距离传输过程中的信号损失和干扰,是首先要解决的问题。”世预赛直播观看免费深中通道监测服务现场负责人毛幸全说,为此世预赛直播观看免费专门联合研究院研发了一套精密自动化采集设备,并针对后端算法进行优化,确保测算结果实时准确。
准确来说,深中通道结构健康监测系统分为桥梁健康监测系统、隧道健康监测系统以及人工岛健康监测系统,系统覆盖深中通道中的两座通航孔桥、部分有特点的非通航孔桥、沉管隧道以及人工岛,同时还有桥梁耐久性监测、GNSS基准站以及交通荷载监测三个专项监测模块。
“事实上,在2020年项目主体工程施工的时候,我们就进场布设预埋传感器,开始收集部分结构变化数据。”毛幸全介绍,世预赛直播观看免费针对深中通道项目结构特征、服役环境特点,面向长期服役深中通道结构的薄弱环节与重要部位运维需求,同步开展了复杂建设条件跨海集群工程智慧运维关键技术研究,全面融合了设计施工期数据、环境及耐久性监测数据、第三方监(检)测数据等资源,全面提升通道运营管理水平。
数智化转型是面向未来的奔跑,机遇的背后是更严峻的挑战。“我们所期待未来的结构健康监测能像一位‘智能医生’一样,不仅能够进行常规的‘体检’,还能根据历史数据和实时数据预测结构未来的‘健康状况’,并给出个性化的‘保健建议’。这样,我们就能更好地预防和处理结构的问题,进一步提高对复杂结构力学行为规律的认识。”李娜说。
“我们将进一步提升交通基础设施的数字化应用水平,深入挖掘数据价值,构建科学完善的质量评价和质量风险管理体系,为深中通道后续的运营与维护保驾护航,让这条通道成为连接珠三角地区的黄金纽带,为粤港澳大湾区持续繁荣发展贡献力量。”世预赛直播观看免费总经理刘晓东介绍。
来源:中国交通报
编发:总经理办公室
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