從港珠澳大橋北上大連灣中交四航局完成我國北方首條跨海沉管隧道預製舾裝

近日,由中國交建聯合體投資、總部位於廣州的中交四航局參建的大連灣海底隧道沉管預製東塢完成最後一批次灌水作業,標誌著我國北方地區首條大型跨海沉管隧道全部沉管的預製及一次舾裝工作圓滿完成,實現了我國寒冷地區跨海沉管隧道建設零的突破。工程建成後,將為大連市增加一條縱貫南北的快速通道,對於緩解交通壓力、優化城市功能、改善城市生態、增進民生福祉具有重要意義。

自1988年起,作為中國大陸沉管隧道的第一支施工隊伍,中交四航局先後建設了廣州珠江隧道、洲頭咀隧道,“現代世界七大奇跡”之一港珠澳大橋沉管隧道,深中通道,沿江高速,廣州車陂隧道、會展西過江隧道等工程,在積累中沉澱、在創新中發展,如今已是沉管隧道建設的國家主力隊,擁有世界一流的先進沉管隧道技術和優秀團隊。2017年四航局積極響應國家東北振興戰略,履行“交通強國”的時代重任,派出優秀團隊,從港珠澳大橋出發,北上東北,參與建設我國北方首條海底隧道項目——大連灣海底隧道。

大連灣海底隧道和光明路延伸工程是又一項影響深遠、意義重大的超級工程,項目位於遼寧省大連市。大連灣海底隧道和光明路延伸工程全長12.1公里,工程主線5.1公里,其中海底沉管隧道全長3公里,共需預製安裝18節,其中標準節段每節長達180米、重達6萬噸的沉管;光明路延伸工程順接海底隧道,主線全長6.9公里。全線設計雙向六至八車道,時速60公里,計劃工期50個月,運營期20年。中交四航局負責海底隧道段全部沉管共18節沉管的預製、一次舾裝、幹塢灌排水等施工。該工程為國內首個大型跨海沉管隧道PPP項目,總投資222.9億元,採用“BOT+EPC+政府購買服務”模式。

從2017年進場開始,歷時4年多,中交四航局成功攻克了北方低溫環境下沉管預製的各種難題,安全優質的完成了18個沉管管節的預製和舾裝工程,建造了北方首條“滴水不漏”的沉管隧道,為東北的振興發展和跨海沉管隧道行業技術的創新進步做出了積極貢獻,也充分展示了敢闖敢試、務實拼搏的廣東建設者風采。

南方人到北方,攻克6萬噸沉管預製不裂難關

大連灣海底隧道是繼港珠澳大橋、深中通道之後,又一項技術條件複雜、環保要求高的跨海交通集群工程。2017年中交四航局建設團隊從港珠澳大橋島隧工地出發,從南到北,跨越山海,發揮世界一流沉管隧道施工技術和管理經驗的優勢,投入到大連灣海底隧道項目建設當中。四航局團隊秉持港珠澳大橋建設精神,採用沉管法修建大連灣海底隧道。根據設計,大連灣海底隧道共需安裝大型沉管18節,鋼筋混凝土結構,採用幹塢法施工。每個標準管節長180米,寬33.4米,高9.7米,重量高達6萬噸。相比于港珠澳大橋每個管節8萬噸的重量和工廠法預製,大連灣海底隧道施工同樣面臨著許多挑戰,而北方冬季低溫環境預製沉管則是中國沉管隧道建設史上的首例。

“大連冬季室外溫度接近零下20攝氏度,混凝土在澆築兩天過後內部溫度因凝結硬化後不斷釋放熱量最高可達到55攝氏度,內外75攝氏度的溫差。如果預製沉管養護不當,寒風將趁虛而入,使混凝土表面溫度急速下降産生溫差裂縫。”在大連灣海底隧道項目二工區總工申昌洲的施工日誌中寫到。為解決低溫環境下施工,大體積混凝土出現裂縫問題,建設團隊絞盡腦汁。首次在北方低溫環境下預製沉管,國內沒有現成的經驗可供借鑒,建設團隊只能摸著石頭過河。回想起在港珠澳大橋島隧工程建設期間,為解決混凝土控裂縫難題,四航局團隊從混凝土配合比上下功夫,最終配置出滿足沉管施工工藝性能要求的混凝土配合比,保障了大橋使用壽命120年的耐久性要求。時任項目經理彭遠續胸有成竹,帶領技術團隊結合當地氣溫、濕度等參數,進行了126次的混凝土配比模型試驗,最終選取出最佳設計配合比,打造百年品質工程。同時,為預先評估和解決好低溫環境預製沉管可能遇到的各種問題,項目副經理連建龍帶領團隊在現場進行了沉管足尺模型試驗,足尺模型試驗澆築混凝土方量近700立方米、時長達25小時。如果按常規方法進行養護,澆築的混凝土會因為內外溫差過大導致出現裂縫。為此,工區為模型搭建了長38.7米、寬24米、高13.2米,相當於5層樓高巨超級的“育嬰箱”,同時採用高溫蒸汽對沉管進行蒸養,從而實現適溫環境。團隊也摸索了出標準管節2700立方米的混凝土澆築防裂辦法,徹底掌握了冬季大體積混凝土養護的核心技術,保證了沉管的澆築品質和百年使用壽命。

從港珠澳到大連灣,精密舾裝確保沉管隧道“滴水不漏”

沉管預製僅是海底隧道建設的第一步,此後的出運,即一次舾裝作業對保證沉管浮運過程中的水密性及安裝過程中浮力的控制起到重要作用,是沉管隧道實現滴水不漏的關鍵工序。

中交四航局建設團隊充分吸收港珠澳大橋島隧工程沉管出運的寶貴經驗,並在大連灣沉管隧道工程建設中進行創新和發展,減少了沉管頂推環節。港珠澳大橋沉管預製採用的是工廠法,當沉管預製完成後,建設團隊還需要將長180米、重達8萬噸的巨型沉管從生産區頂推到淺塢區進行一次舾裝作業。到大連灣海底隧道建設時,則採用了幹塢法進行沉管預製,每批沉管預製完成後,只需開啟塢墩上的兩個閥門,海水灌入幹塢預製場進行一次舾裝作業,更加安全省時高效。

建設者在沉管舾裝施工中,抓住端封門施工這一關鍵,優化施工工藝和施工方案,確保了管節的密封性。大連灣管節兩端有近200平方米的空洞,要承受近40米的水深壓力,建設者用鋼梁牛腿、鋼梁、鋼封門、外側牛腿等構件組拼後形成端封門。為了確保端封門不滲水不漏水,建設團隊採用了預留溝槽防裂方案和採用環氧樹脂注漿法止水施工,為封端門的密封性定制“雙保險”,確保管節在灌水起浮作業及安裝過程中,管節端封門附近未出現滲漏現象,為完成一次舾裝保駕護航。(圖文：肖明葵、申昌洲、周海龍、陳興超、梁勝)