深中通道的世界之最:毫米级「火柴盒」对接 5万根「筷子」钢丝吊桥

撰文: 郑宁 蔡苡柔 林芷莹
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深中通道即将于6月运营通车,意味著未来从深圳到中山,将从目前绕远路的2个小时,缩短至30分钟;为被港珠澳大桥“抛弃”的深圳和中山带来新的城市脉动,加速大湾区11城“一小时生活圈”的愿景成为现实。
为以最近的方式直线连接两岸,深中通道的建设面临著各项严苛条件,《香港01》率先探访深中通道建设展馆,建设者李佳桐介绍称,深中通道攻克了无数世界级技术挑战,尤其关键性的海底隧道工程和伶仃洋大桥,打破了多项世界纪录,成就了桥梁建设中的世界之最。

【深中通道系列第三篇】

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深中通道中山大桥及万顷沙互通部份。(香港01 周智坚 摄)

北距虎门大桥约30公里,南距港珠澳大桥约31公里,深中通道全长24公里,是继港珠澳大桥后,又一项集“桥-岛-隧-水下互通”于一体的世界级跨海集群工程。采用“东隧西桥”建设方案,设计速度为100公里/小时,双向8车道高速公路技术标准,设计日均车流量为10万辆次,设计使用年限为100年。

由于东起深圳宝安区临近机场;北部有广州南沙港,需为船舶通航留出净空高度;在天气方面,珠江三角洲常遇台风侵袭,深中通道从规划建设之初便面临覆杂的建设条件,为解决各种问题,深中通道建设者们以“自主研发自主创造”的超高技术,创下十项世界之最。

海底钢壳混凝土沉管隧道破多项世界之最

为解决宝安机场限高问题,深中通道东边深圳侧为海底隧道,这段长达6.8公里的隧道,是工程中遇到的最大挑战之一,打破了多项世界之最。

海下最长5035米,双向8车道,标准管节长165米,宽46米最宽55.6米、高10.6米,深埋36米,是世界上首次大规模应用“超宽、深埋、变宽”特点的钢壳混凝土沉管隧道。李佳桐表示,“这个沉管隧道,在我们国内来说是第一次使用,在全世界大规模使用也是第一次,其中的建设难度也是非常大的,尤其使用的技术都是我们自主研发自主创造的。”

海底隧道由32个管节加一个最终接头组成,李佳桐表示,每个管节要在水下进行对接,国际合格标准为两个管节对接实现10厘米以内误差,但中国打造世界首艘“沉管浮运安装”一体船,做到了毫米级精准对接。“犹如2栋55层的大楼,在水底进行拼接,误差不会超过1厘米,这是我们沉管隧道的一个亮点。”

在组装管节时,需要提前打出基槽,在基槽内打桩舖块石,再沉入管节,最后将块石填埋压住。李佳桐用“火柴盒”举例,“大家会好奇怎么放下去,最开始建好之后,会把两边的门都封起来,就像火柴盒一样,这里面有水箱压载,运送到指定位置之后,会往里面灌水,它就会沉下去,之后再把水抽出来。将钢封门打通,这样如此便一节一节拼起来。”

此外,深中通道的海底沉管隧道还是世界最大单体钢壳管节自密实混凝土浇筑体量,单个管节混凝土浇筑方量达到29000m³,累计910000m³;沉管最终接头使用世界最宽的3米的可反复折叠“M型”止水带。

32个管节加1个最终接头,深圳侧与中山侧同时施工。去年6月,最后1个管节与中间的最终接头完成对接,当年11月份深中通道便全线贯通。

伶仃洋大桥:全球最高91米桥面 通航世界最大船舶

伶仃西航道是世界上最繁忙的交通航道之一。深中通道规划之初,广州曾担心深中通道会阻碍通航;且位处台风频发区域,海中抗风设计亦面临工程挑战。

为满足通航需求,主跨1666米的伶仃洋大桥,是世界最高桥面、最高通航净空海中悬索桥,桥面高达91米。以香港青马大桥为参考,桥面高度为62米。李佳桐表示,这意味著伶仃洋大桥可以通行30万吨的船舶,“基本上世界上最大的船舶都可以从伶仃洋大桥底下通过。”

打破传统悬索桥建岸上锚碇
细如筷子 5万根钢丝吊起整个桥面

为了让如此长的一条悬索桥支撑固定在海面上,抵抗台风以及海洋环境对桥梁耐久性产生的影响,技术团队选择将伶仃洋大桥将锚碇建在岸上,这两座锚碇也是世界最大的海中悬索桥锚碇。“相比于传统的悬索桥结构,他(伶仃洋大桥)的锚碇都是在岸上的。”李佳桐介绍,这等于需要先建造一座人工岛,“把海域转为陆域,之后再进行锚定的建设。”

此外,锚碇上需要吊起伶仃洋大桥的主缆,也是工程关键。伶仃洋大桥上共有2条主缆,一条主缆中有199股钢索,1股钢索中有127根细如筷子的钢丝。而一根小钢丝可以吊起3辆私家车。“一根主缆有25000多根小钢丝,两边加起来5万多根,它足以吊起整个桥面,还有以后通车的车辆的重量。”

高难度的建设,安全问题伴随而来。最大锚碇、最强钢丝主缆加持,伶仃洋大桥的抗风能力达到17级,临界颤振风速能够达到88米每秒。“我们17级的台风是60多米每秒,而大桥可以抵抗的风速达到88米每秒。”在隧道部份的防火方面,亦设置了24小时自动巡检机器人,以及水泡沫等喷雾等消防措施,确保大桥万无一失。

今年4月,深中通道桥梁工程通过“全身体检”,136辆总重约5000吨的大货车组的荷载测试在伶仃洋大桥完成动静载试验,这也是世界首次在全离岸海中超大跨径悬索桥上完成的荷载试验。

历经7年多建设,李佳桐说,“目前深中通道会在2024年直线通车,现在进度主要的结构物都已完工。主体的工程都已经全线贯通,现在主要进行的是一些路面的附属工程,也在加紧攻下,我们全力以赴做好最后冲刺,6月份会具备通车条件”。