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杏彩体育app用400多亿建一条跨海大动脉!值吗?
发布时间:2024-05-19 11:44:05

来源:杏彩平台客户端 作者:杏彩体育官网app

  3月3日17时,在伶仃洋水面下三十多米的深中通道海底沉管隧道内,压路机轰鸣不断,隧道沥青路面下面层首件段施工顺利完成,标志着项目全线路面施工转入冲刺阶段。历时8年建设的深中通道,将于2024年6月具备通车条件。

  深中通道全长24公里,集“桥、岛、隧、水下互通”于一体,投资约为446.9亿元。设计速度为100公里/小时,双向八车道,是当前世界上综合建设难度最高的跨海集群工程。

  从更高的视角俯瞰,深中通道北距虎门大桥30公里,南距港珠澳大桥31公里,是粤港澳大湾区“A”字形交通主骨架的关键“一横”。2024年建成通车后,中山至深圳车程将从一个半小时缩短至半小时左右,成为连通珠江口两岸城市群的交通大动脉。

  深中通道刷新了多项世界之最:世界最高通航净空的海中大桥,世界跨径最大的全离岸海中钢箱梁悬索桥,世界最高抗风等级钢箱梁悬索桥,世界最大体量海中锚碇,世界首例双向八车道钢壳混凝土沉管隧道,世界上最长、最宽的海底钢壳混凝土沉管隧道⋯⋯作为“基建狂魔”,中国的建设团队仍然面临种种工程挑战,如何破解多项“全球首次”难题?正式通车后,大湾区“1小时生活圈”是否能加速形成?

  从珠江口西岸的马鞍岛登上深中通道,沿着17公里的海上桥梁蜿蜒向东,直达一座菱形人工岛,前路突然“消失”。从空中俯瞰,这座如海上风筝一样的西人工岛东侧海面,是来往货船进出深圳港的必经航道,再向东则是深圳宝安国际机场,水域上方,平均每一分钟就有一架飞机起降。

  通航需求叠加航空限高,修建海底隧道成了深中通道在西人工岛东侧海域的唯一选择。工程建成后,日通车量预计将达到10万车次,为此,海底隧道采用了双向8车道的技术标准。港珠澳大桥被誉为现代世界七大工程奇迹之一,而深中通道的沉管隧道比它还宽出两车道。

  “海底隧道宽度增加1/3,顶板受力将增加约70%。”中交公路规划设计院有限公司隧道事业部总工程师黄清飞先后参与了港珠澳大桥和深中通道的设计建造。换句话说,同等条件下,隧道宽度增加,其自重和受力面积也随之增加,更易发生弯曲变形。

  由此引发的问题是,在深中通道项目上,港珠澳大桥隧道采用的钢筋混凝土沉管结构不再适用。黄清飞对记者解释说,按传统结构,钢筋配置数量非常多,既影响混凝土浇筑质量,给后期运营带来渗漏水等隐患,还会增加自重和体积,给预制管节的运输和沉放增加了难度。

  工程师们决定采用另一种钢壳混凝土结构。“最大的挑战是没有前例可供参照,这意味着风险未知。”黄清飞介绍。所谓沉管,是用混凝土或钢材建成的巨大中空管道,将其置入海底后连接形成隧道,汽车便可在其中通行。具体到钢壳混凝土结构,之前只有日本的两条长约几百米的隧道用过,而深中通道沉管隧道长达6.8公里,由32个管节及1个最终接头组成,标准宽度46米,异形管节最宽处55.46米,无疑对沉管承载能力提出了更高的要求。

  2017年,深中通道初步设计获得交通运输部批复后,黄清飞曾跟随团队到国外调研学习沉管隧道建设,但对方既不让靠近,也不准许拍照,可借鉴内容极少。公开出版资料可用来参考,但作为设计依据还远远不够。黄清飞回忆,出国调研前,深中通道管理中心已经开始组织产学研联合攻关。

  在一系列关键技术清单中,钢壳混凝土沉管隧道结构的合理构造研究被放在了优先位置。管节在水下完成对接,最终成型尺寸需达到毫米级精度,才能保证结构不漏水等最基本要求。然而,混凝土这种材料在浇筑过程中放热明显,导致浇筑过程中膨胀,浇灌结束后收缩。材料本身的特性决定形变几乎没办法消除,而这只是影响沉管尺寸的众多因素之一。

  海底隧道百年寿命的秘诀也藏在改进后的混凝土中。深中通道标准沉管的钢壳内部被划分成2255个相互独立且封闭的隔舱,就像一个放大的“冰格”,特殊结构导致其无法通过振捣方式将混凝土填充密实,一旦产生脱空,将导致不可挽回的后果。

  “在封闭隔舱里实现混凝土填充密实性是世界性难题,设计单位和施工单位此前都没有经验,大家就联合设计。”深中通道管理中心副总工程师陈越记得,当时还做出了两个1:1模型,仅试验就用掉几千吨钢材,不断优化结构和材料性能,最终研发出的自密实混凝土无需振捣,在重力作用下,凭借自身优良流动性便能填充钢壳内部。

  长达4 年的“产学研用”联合攻关基本集齐了国内相关领域的顶尖科研力量,组织了近百组模型试验,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性试验研究。最终,钢壳混凝土沉管隧道设计方法及合理关键构造被创造性提出,并形成技术标准,填补了国内技术空白。

  大型工程推动技术研发的同时,也要综合考虑运输建造等现实成本。黄清飞告诉记者,尽管钢壳混凝土结构的用钢量更高,价格更贵,但整体较传统构造更轻便,这样在运输沉放过程中,航道和基槽可少挖约1500万立方米淤泥,节省成本,同时节约工期,提高效率。

  2018年刚结束港珠澳大桥项目的建设工作,53岁的陈越无缝对接到深中通道项目,当时他最担心的就是管节浮运问题。首节沉管E1长123.5米、宽46米、高10.6米,仅钢壳就重达8000多吨,浇筑完成后,重量约6万吨,排水量如同一艘中型航空母舰。仅靠人造设备无法托运,必须借助水的浮力。

  “因此,必须在管节结构设计之初就将浮力纳入计算,使管节在托运过程中能浮起来,到沉放时还能压得下去。”陈越强调,这几乎是在临界状态下寻找最优解。从管节预制厂到沉放点要航行近60公里,沿线海水含盐量、悬浮质密度随季节更替而变化,对复杂水环境的密度测算工作就持续了一年。

  与此同时,项目工程师们发挥想象力,耗时三年制造出超级装备“一航津安1号”,这是全球首台集沉管浮力和安装于一体的隧道管节施工专用船。“原来做大型工程,只能有什么用什么,现在是需要什么造什么,有了足够经济实力,才能实现需求引导创新。”陈越说。

  依托项目建设,陈越和工程师们更关注的是,如何“攻克行业带有推广性的共性关键技术难题,形成可在行业内推广的关键技术成果”。双向8车道海底钢壳沉管隧道虽然是国内首次应用、国际首次大规模应用,但随着环保问题越来越受重视,未来如果加入碳排放交易成本,目前造价更高的钢结构因节能优势反而有更大发展空间。

  每天早上,深受广州食客喜爱的脆肉鲩鱼从产地中山装车,发往各地,日均往来深圳的生鲜冷链车就有至少20辆。正常路况下,冷链车约三小时才能将食材送抵深圳,如遇堵车,还要再耽误两小时。现有交通已无法满足跨珠江口日益增长的客货运需求。

  从地图上看,珠江口是标准的A字形内湾。长久以来,东西两岸陆路交通都必须向北从内湾顶端绕行。北部虎门大桥作为送给“香港回归”的礼物,如今已经开通24年,日均车流最高曾超过了19万次,是大桥最初设计日均通行量的两倍有余。

  包括虎门大桥在内,目前承担珠江口过江交通的还有黄埔大桥和南沙大桥,2021年的过江交通量日均达到约33万辆,且每年还在增长。陈越介绍,早在上世纪90年代,高速路网规划时,就曾有过建设跨海通道直接联通深中两地的设想。

  2004年,同样跨越珠江口两岸的港珠澳大桥建设前期工作先一步开始。“特区与内地的双向奔赴,需要通过地理位置上的互通带动各方的交融。”陈越说,港珠澳大桥开通后碍于通关要求,在相距虎门大桥70公里的区域内,现有通道仍不能满足经济发展需求。

  2008年12月,国务院批复同意实施《珠江三角洲地区改革发展规划纲要(2008—2020年)》,明确深中通道是重要交通基础设施项目。只不过,起止点选择什么位置、通道采取哪种方案技术,仍是沿岸城市争夺的焦点。

  2015年底,《广东省深圳至中山跨江通道可行性研究报告》(下文简称《工可报告》)获国家发改委批复,方案一锤定音。路线起自广州至深圳沿江高速公路机场互通,向西跨越珠江口,在中山马鞍岛登陆,采用“东隧西桥”方案。

  “项目的工程方案比选、通航安全影响论证工作被认为是中国交通行业最深入、最彻底的一次。”深中通道管理中心副主任兼总工程师宋神友在《深中通道工程关键技术及挑战》一文中坦言,项目建设条件极为复杂,线条航道,其中矾石航道、伶仃西航道是珠江口的出海主航道,通航等级高,这就决定了跨越航道的桥梁净高及隧道埋深。

  尤其是跨越伶仃洋航道的大桥,其通航净高决定了黄金内湾广州港造船高度的上限。伶仃洋大桥桥底到航道水面之间究竟该预留多高?经过多方博弈,通航净高从早期设计的73.5米提升至76.5米。“这一高度经过了国内外知名咨询单位论证,预留了未来50年的船舶发展趋势。”深中通道管理中心总工办工程师刘健曾对媒体说。

  为修建这座海上最高悬索桥,主塔将建到270米,相当于从海上拔起一座90层高的楼房。新的问题随之而来,伶仃洋海域每年风速超过6级的时间超过200天,台风更是频发,深中通道桥梁部分如何抗击强风?

  “为解决深中通道伶仃洋大桥在运营期间的抗风安全性和舒适性,中心联合组织了四所大学进行平行研究。”陈越介绍,根据物理模型和风洞试验成果,研发了新型气动控制技术,通过整体钢箱梁、水平导流板、上下稳定板和高透风率栏杆的组合,将整体钢箱梁的颤振临界风速提升至 88m/s,可抵御17级台风。

  “结合东隧西桥的整体设计,伶仃洋大桥的通航净高不可能持续增加。”黄清飞说,大桥最高点到隧道最低点高差130米左右,符合高速公路最大纵坡的设计规范,但仍可能存在一定风险,“实际运营过程中需要格外注意重型车下坡速度控制等问题”。

  2023年11月28日,深中通道主线公里,汇集了超宽海底沉管隧道、超大跨桥梁、海中人工岛和海域水下枢纽互通。对这个“综合技术难度非常之大”的跨海集群工程,宋神友还有更深远的期待,他撰文梳理深中通道关键技术时提到,不只要创珠江口百年门户工程,还希望通过项目建设新的中国标准,带动相关产业发展,提升国家竞争力,为交通强国建设等战略服务。

  作为翠亨新区第一批落地企业,鸿利达集团进驻马鞍岛时,深中通道正经历最为激烈的桥隧之争,项目最终登陆地点还没确定。

  “当时珠江口东岸已经很成熟,西岸正在发展,投资西岸会有更多机会。”鸿利达集团创始人、行政总裁蔡俊杰介绍。1988年,鸿利达在香港成立,主要生产模具和塑料制品,到1993年前后,为配合客户需。


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