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突破钢壳“芯”技术 搬动万吨“巨无霸”

作者: 中国建材网 发布时间: 2019年12月12日 21:41:48

突破钢壳“芯”技术 搬动万吨“巨无霸”

深中通道首节钢壳沉管完成浇筑。中新社发

12月10日,粤港澳大湾区重大战略项目深中通道隧道工程首个钢壳沉管在珠海完成浇筑,并顺利攻克沉管纵移难题移至浅坞区进行下一步作业,为世界上首例双向八车道海底沉管隧道安装打下了坚实基础。

今年6月,总重达8716吨的深中通道首个钢壳管节顺利从广州南沙出运至珠海桂山镇牛头岛沉管预制智慧工厂进行预制。首个沉管混凝土浇筑及纵移成功,攻克了项目钢壳沉管混凝土施工关键技术难题,标志着深中通道隧道工程钢壳混凝土沉管正式进入流水线生产。

自主研发专用混凝土及智能浇筑装备系统

深中通道沉管隧道采用钢壳混凝土组合结构形式,该结构为国内首次应用,国际上首次大规模使用。“简单来说,这种结构形式就是钢板包着混凝土,类似‘三明治’结构,具有承载能力大、防水性能好等优点。但浇注隔仓多,每个标准管节由2250个约4立方米-16立方米封闭隔仓构成,预制厂需要完成4万个不同规格隔仓施工,高流动性自密实混凝土总用量达66万立方米,在封闭隔仓里实现混凝土填充密实性是世界性难题。”深中通道管理中心副主任、总工程师宋神友表示。

为了突破钢壳“芯”技术,早于2015年,在广东交通集团领导下,深中通道管理中心组织产学研用联合攻关,联合四航局研发中心等单位,历时三年多,进行了上百次隔仓模型浇筑试验,突破了封闭式隔仓混凝土填充密实度等“卡脖子”难题。据宋神友介绍,一是研发了新材料,研制出了高稳健、自流平、自密实混凝土;二是基于自流平混凝土流动的工作原理,提出了合理的工艺孔构造设计,保障浇筑时排气的通畅性;三是形成了项目专用自密实混凝土浇筑质量控制指南,明确了浇筑速度等工艺指标;四是世界上首次研制了钢壳混凝土智能浇筑装备和系统,该系统具有自动控制浇筑速度、自动感应液面上升速度、自动提升导管等功能,有效保障了钢壳混凝土浇筑质量。

智能编组小车可搬动8万吨管节

深中通道沉管隧道每个标准管节的尺寸为165×46×10.6米,用钢量约1万吨,其排水量超过了“辽宁号”航空母舰,浇筑混凝土后重达8万吨。“此次转运的E1管节,是连接人工岛和海底隧道的首节沉管,尺寸为123.8×46×10.6米,浇筑后总重量为6万吨。”深中通道管理中心岛隧工程师杨福林补充道。

沉管预制施工包含两次沉管纵向移动、混凝土浇筑、两次舾装等繁复流程。对工程师们来说,关键在于如何将浇筑后最重达8万吨的“巨无霸”钢壳从预制车间安然无恙地运送到浅坞区。

“这种运输最适合的方式就是智能编组小车,但国内现有的智能小车承载力均远远达不到要求,必须重新研发。”据中交四航局深中通道S09标项目部总工程师黄文慧介绍,在港珠澳大桥期间,单节沉管预制需要72天时间,1节沉管每天顶推约30米,完成单节转运需要7天。为满足工期要求,加快粤港澳大湾区基础设施建设,深中通道全部沉管预制工作计划于2022年底完成,因此要保证每月生产1节沉管,就必须在1天之内完成钢壳沉管在预制厂内的纵向移动。

“起初,我们找了业内共11家高规格、实力雄厚的设备制造商,但由于项目规模大、难度高、技术复杂,没有一家单位能保证完成,我们只好自主研发。”黄文慧说。历时一年半,终于攻克难关,研发出了单台承载力达到800吨的台车和智能移动系统,采用“多点支撑、三点平衡、同步行走”原理实现平稳移动,速度每分钟可达0.2米至1米。

目前,深中通道建设顺利。桥梁工程已完成全部主桥桩基工程,正在进行承台施工作业;西人工岛已完成筑岛,正在进行岛上暗埋隧道CW2段主体结构等施工;东人工岛已完成堰筑段临时围堰结构施工、沿江高速保护钢板桩及钢管桩施工等工作。沉管隧道核心装备方面,已完成运安一体船(一航津安1)、碎石整平船(一航津平2)及供料船、起锚艇等装备建造任务,项目预计2024年建成通车。据央广网