探訪深中通道的雙島智慧

千萬IP創(chuàng)科普，共筑科技強(qiáng)國夢(mèng)。為普及科學(xué)知識(shí)，弘揚(yáng)科學(xué)精神，提高全民科學(xué)文化素質(zhì)，助力實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)，中國科協(xié)科普部與人民網(wǎng)聯(lián)合策劃推出“見證科技之路”主題報(bào)道，聚焦國家科技戰(zhàn)略政策、重要科技獎(jiǎng)項(xiàng)、“卡脖子”關(guān)鍵核心技術(shù)等，深入基層一線開展采訪調(diào)研，推出一批生動(dòng)鮮活的科普精品，大力弘揚(yáng)科學(xué)家精神，為建設(shè)科技強(qiáng)國匯聚磅礴力量。

歷時(shí)七年，世界級(jí)超級(jí)工程深中通道正式完工。作為國家級(jí)戰(zhàn)略項(xiàng)目，深中通道不僅貫通了珠江口兩岸，更助力粵港澳大灣區(qū)的一體化發(fā)展。

深中通道是環(huán)珠江口“A”字形交通主骨架最關(guān)鍵的一“橫”，是世界上綜合建設(shè)難度最高的跨海集群工程之一，它集“橋、島、隧、水下樞紐互通”于一體，其中“島”指的就是東、西兩座人工島。深中通道的東人工島海陸兩棲，是中國首個(gè)高速公路水下樞紐互通立交，也是整個(gè)深中通道的東端起點(diǎn)；西人工島臥于海中，一頭承著橋，一頭連著隧，運(yùn)用了中國人首創(chuàng)的造島工藝，實(shí)現(xiàn)了橋隧轉(zhuǎn)換。兩座人工島在建設(shè)時(shí)都遭遇了諸多世界級(jí)技術(shù)難題，近日，記者登上深中通道的東、西兩座人工島，深入探訪了“深中雙島”背后的科技力量。

“浪尖落子”——西人工島創(chuàng)快速成島世界紀(jì)錄

2016年12月，海上大跨徑橋梁與特長雙向八車道海底沉管隧道的重要過渡——西人工島率先開工建設(shè)。作為深中通道全線在伶仃洋上落下的“第一子”，西人工島對(duì)深中通道整體的穩(wěn)定性和進(jìn)展起著關(guān)鍵作用。

深中通道西人工島。深中通道管理中心供圖

由于西人工島施工海域水深泥厚，傳統(tǒng)的“圍堤吹填”工藝無法滿足工期要求，因此工程團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出了全新的大型深插式鋼圓筒圍島方案，將57個(gè)鋼圓筒打設(shè)入海，形成止水圍護(hù)結(jié)構(gòu)快速形成島體。中交一航局深中通道項(xiàng)目部工程技術(shù)部部長劉帥介紹說：“用傳統(tǒng)的成島工藝可能要2到3年時(shí)間，而我們使用的是快速成島技術(shù)，只用了四個(gè)半月就完成了西人工島的建設(shè)?！?/p>

雖然結(jié)果盡如人意，但是在建設(shè)過程中，難題卻一次次擺在大家面前。例如，團(tuán)隊(duì)在海底地形勘探后發(fā)現(xiàn)，珠江口水下軟土層厚達(dá)幾十米，其間還遍布著硬質(zhì)夾層，鋼圓筒振沉精度極難掌控。“西人工島地處珠江口采砂區(qū)，它的地質(zhì)是不均勻的，相當(dāng)于這一片土質(zhì)有部分是硬的，有部分是軟的，特別不適合大型鋼圓筒的打入?！被叵肫甬?dāng)初面對(duì)的施工困難，劉帥仍記憶猶新。

基礎(chǔ)不牢，地動(dòng)山搖。針對(duì)這一工況，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)研發(fā)出鋼圓筒基礎(chǔ)DSM預(yù)處理核心技術(shù)，通過專用船舶，像攪拌機(jī)一樣深入砂層，邊攪拌邊注入泥漿，降低硬質(zhì)土地層強(qiáng)度，使鋼圓筒工藝適用于軟硬不勻的地質(zhì)條件。

2017年5月1日，西人工島首個(gè)鋼圓筒振沉成功，同年9月18日，最后一個(gè)鋼圓筒振沉完成。這項(xiàng)技術(shù)先后“復(fù)刻”了57次，將全部57個(gè)鋼圓筒、116片副格振沉完成。在茫茫外海建成一座巨大的人工島，創(chuàng)造了快速成島的世界紀(jì)錄。

“技高膽大”——東人工島橋下建島達(dá)毫米級(jí)精準(zhǔn)

由西人工島隱入海底的沉管隧道，從位于深圳寶安機(jī)場南側(cè)的東人工島浮出水面。深中通道東人工島緊鄰福永機(jī)場碼頭，東連廣深沿江高速深圳段側(cè)接線工程，西接項(xiàng)目海底隧道，有4條匝道設(shè)在水下，是國內(nèi)首個(gè)高速公路水下互通立交，采用了“一體兩翼”的布局，與海底沉管隧道相連接，并實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目與廣深沿江高速等路網(wǎng)的高效順暢銜接，充分發(fā)揮水下隧道與路面道路互聯(lián)互通的樞紐功能。

建設(shè)中的深中通道東人工島。深中通道管理中心供圖

東人工島及堰筑段隧道處于既有廣深沿江高速下方，在其40跨橋墩承臺(tái)海域范圍內(nèi)填海筑島，為國內(nèi)首次采用深厚淤泥地層橋下回填砂施工技術(shù)。廣深沿江高速為珠三角東部城市群核心通道之一，交通運(yùn)輸壓力大，為確保建設(shè)過程中沿江高速橋梁的安全運(yùn)營，筑島施工對(duì)橋墩產(chǎn)生的位移允許范圍僅為5毫米，且在既有橋梁橋墩兩側(cè)進(jìn)行對(duì)稱分層填筑，必須做到受力均勻，否則很容易造成偏載，從而導(dǎo)致橋墩位移，這對(duì)技術(shù)和施工提出了極大的要求。

針對(duì)這個(gè)工程難點(diǎn)，中鐵隧道局深中通道東人工島項(xiàng)目工程部副部長林冰介紹說：“我們團(tuán)隊(duì)采取了‘抽條+裙邊’ 的高壓旋噴樁，進(jìn)行了土體加固，然后在基坑兩側(cè)進(jìn)行鎖扣鋼管樁以及止水帷幕施工。同時(shí)，在向下開挖的過程中，我們采取了鋼支撐伺服數(shù)控系統(tǒng)等一系列主動(dòng)控制措施，實(shí)現(xiàn)了廣深沿江高速橋梁變形值小于1.8毫米?！?/p>

從開工建設(shè)起，東人工島建設(shè)團(tuán)隊(duì)相繼攻克了海域深厚軟基超深超寬基坑集群工程施工階段防滲止水及回填均勻控制難題，破解了深基坑施工抵近構(gòu)造物小變形的世界難題。不僅如此，兩座人工島還承擔(dān)著運(yùn)營管理、應(yīng)急救援等功能，島上分別都設(shè)置了風(fēng)塔、開關(guān)站、消防站、越浪泵房等一系列設(shè)施。其中風(fēng)塔，是隧道的呼吸系統(tǒng)，可以將汽車尾氣等廢氣排出，保證隧道內(nèi)空氣有效流通。

作為粵港澳大灣區(qū)的又一超大型交通工程，深中通道的建成對(duì)于促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化，提升區(qū)域交通互聯(lián)互通水平具有重要意義。深中通道管理中心副總工程師陳越介紹說：“原來深莞惠和珠中江兩大組團(tuán)的聯(lián)系，需要到上游的虎門大橋、南沙大橋、黃埔大橋進(jìn)行繞行，深中通道的建成，實(shí)現(xiàn)了兩大組團(tuán)東西岸的快速聯(lián)通，從繞行兩個(gè)半小時(shí)，到跨江30分鐘，實(shí)現(xiàn)了一小時(shí)生活圈?！?/p>

深中通道雙島建設(shè)，秉承高端化、綠色化、智能化發(fā)展趨勢(shì)，引領(lǐng)技術(shù)攻關(guān)，推動(dòng)“海上絲路”建設(shè)，助力科技創(chuàng)新與藍(lán)色經(jīng)濟(jì)通道建設(shè)深度融合，讓交通更加高效，出行更加便捷。它的成功，是中國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的又一里程碑，必將載入中國乃至世界工程史冊(cè)。