深中通道:超级工程的非凡挑战

初冬暖阳 2024-11-04 09:27:15

深中通道作为世界级跨海集群工程,宛如一条巨龙横卧在粤港澳大湾区的伶仃洋上。它东起广东省深圳市,向西跨越珠江口,通过 6.8 公里的特长海底隧道,经西人工岛上穿出海面,与主跨 1666 米的伶仃洋大桥相连,跨越广州港航道,最后在中山市马鞍岛登陆,全长 24 公里。

深中通道是集 “桥、岛、隧、水下互通” 于一体的超级工程,对大湾区的意义重大。它不仅缩短了深圳、中山之间的车程,由原来的约 2 小时缩短至约 30 分钟,还将珠海和江门至深圳的时间从 2 小时以上缩短至 1 小时内,极大地促进了大湾区 “一小时生活圈” 的加快形成。

深中通道的建设,突破了城际交通瓶颈,对珠江三角洲的经济发展起到了重大推动作用。它连接了深圳、中山和广州南沙等大湾区重要节点城市,便利了人流、物流、信息流以及资金流等在两岸的高效配置,促进了产业链协同、产业集群建构。同时,它也为未来自贸区的建设提供了巨大的助力,对提升粤港澳大湾区基础设施 “硬联通” 和规则机制 “软联通” 水平,推进粤港澳大湾区市场一体化,把粤港澳大湾区建设成为新发展格局的战略支点、高质量发展的示范地、中国式现代化的引领地具有重要意义。

二、建设难度的多面体现

(一)复杂的工程方案抉择

深中通道最终采用 “西桥东隧” 方案并非偶然。一方面,在珠江东岸的深圳机场附近,项目建设面临航空限高问题,同时又处于南沙港下游,在这个区域有两条出海航道,项目建设必须满足通航需要。在上有限高下有通航的情况下,海底隧道是最佳选择。另一方面,隧道不能太长,否则施工风险和运营风险就会增大,所以在向西跨越伶仃航道的时候,只能选择桥梁方案。这种 “西桥东隧” 的方案是综合考虑了各种因素后的合理选择。

(二)桥梁建设的重重困难

伶仃洋大桥在建设过程中面临着诸多难题。首先,该区域台风频繁,超强台风给大桥的建设带来了极大的挑战。超大跨径悬索桥抗风难度大,需要采用先进的抗风御灾技术。此外,巨型锚碇施工难度也很大,海中大型锚碇基础施工条件复杂,对施工技术要求极高。同时,海洋环境对结构耐久性影响较大,需要采取特殊的防护措施来确保大桥的使用寿命。

(三)海底隧道的艰巨挑战

海底隧道的建设同样充满挑战。基床处理难,西岛斜坡段位于超大挖沙坑内,区域地层扰动严重,稳定性很差,对基槽开挖成槽及基础处理造成较大困难。来往船只众多,干扰大,项目横跨珠江口,涉海段长 22.4 公里,每天往来船舶约 4000 艘次,通航安全保障压力大。海底淤泥多且含水高,洪季回淤强度平均接近 2 厘米 / 天,台风期最大回淤强度超过 5 厘米 / 天,沉管沉放及沉降控制难度大。为了不影响白海豚,建设者们需精心选择施工方案,在保护海洋生态环境的前提下进行施工。

(四)水下互通立交的复杂工程

世界首例水下互通立交的建设难度极高。它在建设中需穿过高速公路多次,东人工岛承担着 “水下互通” 的重要枢纽功能,要实现深中通道与广深沿江高速、宝安机场、大铲湾港区、大空港区之间的快捷交通转换。这就要求保证桥墩位移和沉降很小,施工允许沿江高速桩基沉降位移 10 毫米、侧向位移 6 毫米,建设条件极为严苛。

(五)其他方面的建设难点

除了上述几个方面,深中通道在建设中还面临着其他诸多挑战。海上桥梁施工安全管控难,桥梁工程施工点多面广,工序转换频繁,涵盖 2 个大型海上生活平台、近 20 公里海上栈桥、183 个海中施工平台等海上临建,施工期长达 7 年,防船舶碰撞及台风破坏成为极大挑战。深水基坑动态风险管控难,海中深大基坑施工工况复杂,水压高,风浪流变化大,围护结构的稳定性是确保基坑安全的关键。既有设施建筑保护难,东人工岛与广深沿江高速 41 组桥墩立体重叠,保护难度极大。

三、创新突破成就伟大工程

(一)世界首艘沉管浮运安装一体船

深中通道核心装备 —— 自航式沉管运输安装一体船 “一航津安 1” 在建设过程中发挥了至关重要的作用。这艘船由深中通道管理中心牵头组织,历经 3 年艰辛研发,拥有完全自主知识产权。它主船体采用双体船船型设计,船长 190.4 米、船宽 75 米、型深 14.7 米,甲板面积相当于两个标准足球场,运载 80000 吨级沉管深水静水航速可达 5 节。每个片体各配备 4 台侧推,满足 DP 动力定位要求,具有航迹追踪及偏移纠偏功能,可严格按照设定宽度进行循迹航行,相比传统管节浮运安装方式,大幅减少浮运航道的疏浚量。该船配备沉管沉放姿态控制系统,可实现沉管水下 50 米的精准沉放与毫米级对接。它的成功研制,有效化解了沉管长距离运输的安全风险和航道疏浚等难题,在沉管运输安装方式上实现系统性革新,预计可减少沉管拖航航道疏浚挖泥量超千万立方米,同时理论上可做到不封航,极大缩短沉管浮运和航道封航时间,减少随行辅助船舶,为深中通道实现高质量建设提供了有力保障。

(二)世界首创结构装置

深中通道海底隧道采用的整体预制水下管内推出式最终接头,是世界首创的全新结构装置。这个 “巨型抽屉” 集成了千斤顶、止水带、滑轨等 11 套专用设备和系统。待 E23 管节沉放安装完成后,通过压载水系统和千斤顶系统来控制推出段结构缓慢推出,实现推出段与 E24 管节止水带初步压合,抽排 E24 管节与推出段之间水体,实现水力压接,在贯通测量确定对接精度后,对推出段剩余空格舱进行压浆密实处理。为确保这个 “巨型抽屉” 的滑轨平面精度,保障其伸缩自如,建设团队用了长达 9 个月的时间来制造最终接头,将巨型抽屉的滑轨平面精度做到正负 2.5 毫米,侧墙做到毫米级精度。同时,还提出了水力加上千斤顶推出这种耦合推出系统,仅需 400 吨到 500 吨左右的推力就可以顺利把它推出去。此外,在最终接头推出过程中,项目团队创新使用了水下双目摄影定位技术和水下拉线技术,通过两者相互复核、联合解算,为最终接头在海底安装对接提供了更高精度的定位数据。

(三)十项世界纪录

深中通道历时 7 年建成开通,创下 10 项 “全球之最”。它是全球首个集 “桥、岛、隧、水下互通” 为一体的跨海集群工程,拥有全球最高通航净空海中大桥、全球最大海中悬索桥锚碇、全球最长双向八车道海底沉管隧道等世界纪录。西人工岛刷新全球快速成岛纪录,深中大桥成为世界最大跨径全离岸海中钢箱梁悬索桥、世界最高桥面海中大桥,深中通道还拥有世界首艘沉管运装一体船、世界首例智能浇筑设备等创新成果,为世界跨海通道工程贡献了深中样本、广东经验和中国方案。

四、展望未来辉煌前景

深中通道的建成通车,对大湾区的经济发展、交通格局以及旅游产业等方面带来了极为积极且深远的影响。

在经济发展方面,深中通道成为连接珠江口东西两岸的重要经济纽带。它极大地促进了人流、物流、资金流和信息流的高效流动,为产业协同发展创造了有利条件。深圳的创新资源和高端产业可以更便捷地向中山、江门等西岸城市辐射,促进西岸城市产业升级。例如,深圳的高新技术企业可以在中山等地设立生产基地,充分利用西岸的土地资源和成本优势,实现深圳研发、中山转化的合作模式。同时,西岸城市的制造业基础也能为深圳企业提供配套支持,增强整个大湾区的产业竞争力。预计未来将形成多个千亿级产业集群,如电子信息、健康医药、新能源等,推动大湾区经济高质量发展。

在交通格局方面,深中通道完善了大湾区的交通网络,使珠江口东西两岸的交通更加便捷高效。它与虎门大桥、南沙大桥、广深高速等共同构成了大湾区的 “黄金通道”,将粤港澳大湾区城市群串珠成链。不仅缩短了城市之间的时空距离,还提高了交通效率,缓解了其他跨江通道的交通压力。以深圳、中山为例,两地车程从原来的约 2 小时缩短至约 30 分钟,未来广州南沙至中山仅需 15 分钟,珠海和江门至深圳也缩短至 1 小时内,真正实现了大湾区 “一小时生活圈”。这将进一步促进区域间的人员往来和经济交流,为大湾区的一体化发展提供坚实的交通保障。

在旅游产业方面,深中通道开通后,大湾区旅游市场热度持续高涨。珠江口西岸的中山、江门、珠海等地成为深圳、东莞等东岸城市居民的热门旅游目的地。东岸居民可以更方便地前往西岸欣赏美丽的自然风光、品尝特色美食、感受历史文化。例如,深圳人可以早上出发,到中山看日出、喝早茶,打卡网红村,游览博物馆,晚上再经深中通道回家。同时,西岸居民也可以通过深中通道前往东岸的旅游景点观光打卡。深中通道本身也成为大湾区的全新 “打卡点”,吸引了众多游客前来拍照留念。随着旅游市场的火爆,大湾区各城市可以进一步整合旅游资源,共同打造具有国际竞争力的旅游品牌,推动粤港澳大湾区成为世界级旅游目的地。

总之,深中通道的建成通车为大湾区的未来发展带来了无限可能。它将继续发挥重要作用,促进大湾区在经济、交通、旅游等各个领域实现更高水平的融合发展,为把粤港澳大湾区建设成为新发展格局的战略支点、高质量发展的示范地、中国式现代化的引领地提供强大动力。

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