深中通道將建世界首例雙向八車道海底沉管隧道
發(fā)布時間:2018-07-10
參與項目設計全過程的深中通道管理中心總工程師宋神友認為,深中通道是世界級“隧-島-橋-水下互通”集群工程,項目6.8公里特長雙向八車道海底鋼殼混凝土沉管隧道具有五大技術難點,分別是超寬、變寬、深埋、回淤量大、挖砂坑區(qū)域地層穩(wěn)定性差,極具技術挑戰(zhàn)性,是目前為止世界技術難度最大的工程之一。
“超寬”指隧道采用雙向八車道技術標準,管節(jié)斷面寬度46米,為世界首例,設計及施工難度大。
“變寬”指隧道為滿足交通功能需求,設置615米的變寬段,由雙向八車道加寬至雙向十二車道,管節(jié)斷面寬度由46米變寬至約70米,在隧道內(nèi)多次分合流,目前國內(nèi)缺乏規(guī)范標準,帶來行車安全性問題突出。
“深埋”指沉管隧道埋置深度深,最深位置沉管底標高距水面接近40米,管節(jié)結(jié)構(gòu)設計難度高。
“回淤量大”指洪季回淤強度平均接近2厘米/天,臺風期最大回淤強度超過5厘米/天,沉管沉放及沉降控制難度大。
“挖砂坑區(qū)域地層穩(wěn)定性差”指西島斜坡段位于超大挖沙坑內(nèi),區(qū)域地層擾動嚴重,穩(wěn)定性很差,對基槽開挖成槽及基礎處理造成較大困難。
為攻克五大技術難題,打造安全舒適、優(yōu)質(zhì)耐久、經(jīng)濟環(huán)保、和諧美觀的品質(zhì)工程,深中通道管理中心組織設計、科研單位經(jīng)過反復的比選,擬采用鋼殼混凝土沉管結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有能適應超寬、深埋、變寬等建設條件,承載能力、抗裂性能好,耐久性有保障,對海洋環(huán)境影響較小等優(yōu)勢。另外,項目使用8自由度駕駛模擬器開展行車安全性評價優(yōu)化水下互通立交總體設計,即一種類似虛擬現(xiàn)實(VR)的技術,保障行車安全性。同時,挖砂坑區(qū)域采用DCM基礎加固方案,是國內(nèi)首次在海洋環(huán)境采用DCM技術,并且優(yōu)化碎石墊層級配及參數(shù)設計適應大回淤的建設條件。
事實上,雙向八車道海底沉管隧道在世界上沒有先例,創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)方案鋼殼混凝土沉管,每個標準管節(jié)的尺寸為46×10.6×165米,是國內(nèi)首創(chuàng),國際上也是首次大規(guī)模應用,存在極大的技術挑戰(zhàn)。
宋神友表示,鋼殼混凝土沉管結(jié)構(gòu)的管節(jié)構(gòu)件尺寸大大超出了既有國外工程案例的經(jīng)驗范圍,目前國內(nèi)亦缺乏成套的鋼殼混凝土沉管隧道技術標準和規(guī)范,加上項目共32個管節(jié),每個管節(jié)用鋼量約1萬噸,體量相當于一艘中型航空母艦的船體,1節(jié)/月的工期要求對鋼殼制造能力提出了很大的挑戰(zhàn),受航道水深條件及干塢預制場制約,管節(jié)浮運距離遠、沿基槽橫拖距離遠,浮運安裝風險大。
為應對以上技術挑戰(zhàn),管理中心秉承創(chuàng)新驅(qū)動建設理念,從結(jié)構(gòu)理論、設計方法、技術標準、材料、施工工藝、智能制造、裝備、檢測方法等方面開展一系列的科技攻關,取得了豐富成果,不僅為沉管隧道施工圖設計及項目建設提供技術支撐,還填補了國內(nèi)鋼殼沉管隧道建設技術空白。
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