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沉管隧道:滴水不漏背后的选择

2018-01-10 央视新闻调查 央视新闻调查

在中国珠江口之南的伶仃洋海域,深埋着一条5664米长的海底沉管隧道,它是即将通车的港珠澳大桥的重要组成部分。港珠澳大桥通车后,从香港到珠海的时间将从过去的4个小时缩短到30分钟。车辆从这片海域通过时,将会有近6分钟的时间行驶在海下几十米的隧道中。



这是世界上最长的公路沉管隧道,也是唯一的一条深埋沉管隧道。未来穿行在这条隧道里的人们不一定知道,建成这样一条海底隧道到底要解决多少世界级的难题?


刚,还是柔

 

在港珠澳大桥之前,全球的沉管隧道已经有100多年的发展史,修建数量超过150条。在这百余年的历史上,沉管只有刚性和柔性两种结构。刚性结构好比是一整条长条积木,柔性结构好比乐高小块积木拼接的长积木条。


刚性结构接头少,漏水概率小,但是如果出现沉降或受载过大,大体量的沉管出现受力不均匀出现开裂漏水的概率也会随之增大。



柔性结构是用小管节串成一个大管节,比刚性结构应对沉降的优势更为明显,但接头多,也是不小的薄弱点。 



然而,无论刚与柔,都无法胜任港珠澳大桥的挑战。


为了给珠江海域航道预留出30万吨级的航道,这段沉管需要深埋在海床以下至少20米,最深处达47米。这意味着,隧道需要头顶着五倍于自身重量的压力荷载。传统的结构体系,无法保障沉管的安全。


国际的权威隧道专家曾给出过深埋浅做的方案,按照此方案,需要增加十多亿元人民币的投资,且工期也将被延长。有没有可能找到一种替代性的结构,为港珠澳大桥埋入海床下20多米的深度量身打造一条不漏水的沉管隧道,是港珠澳大桥总工程师林鸣和他的同事们必须完成的突破。


在长达一年的时间里,林鸣深陷在出路难寻的绝望中,直到一天凌晨。



“早上大概五点多,他给我发的短信,当时也是灵光一现,他说能不能尝试一下半刚性。”港珠澳大桥项目总部设计负责人刘晓东说。


刘晓东所说的半刚性,是像串糖葫芦一样把各个管节用钢绞线穿起来、拉紧,让它可以相对运动一点,但不动得太大。


在刚性与柔性之间,林鸣选择的是中庸的平衡。

 

去,还是留

 

2013年5月,首节沉管E1安装。


刚一开始,就遇到了基床的回淤。这直接导致了E1的与西人工岛的暗埋段对接发生了偏差,由于E1的管体需要保持要求的斜度,加上作业空间有限,只能采用人工作业,靠22名潜水员轮流下海用双手一寸一寸清理淤泥。


这一挖,挖了96个小时,整整五天四夜。


首节沉管的沉放过程让所有参与者都感受到了身体和心理上的极大压力。


然而,随着隧道铺设一步步逐渐迈向深水区域,世界范围内也尚无深水深槽沉管的施工经验参考,工程进入未知领域之后,每一节沉管都将面临更大的挑战,很多人选择了离开。


这些离开的背影,搅动着身后人的心。


面对镜头,港珠澳大桥岛隧工程项目总部设计负责人刘晓东没遮掩他的真实想法:“说老实话,能走我也走,确实当时对这个工程没底,2013年的时候对这个工程真的没底。”


对当时的刘晓东而言,当逃兵比在工地熬,更能让他看到希望,至少,失败跟他没关系了。


在去与留之间,刘晓东和林鸣最终选择了后者。



一年半后,E15节沉管安放。


差不多就好,还是冒险重来


从2013年5月6日至2017年3月7日,在近四年的时间内,E1至E29、E33至E30沉管管节依次被沉放入海底基槽。如果说沉管隧道是一条线,E29与E30管节之间等待接入的最终接头,就是决定沉管贯通、合龙最关键的一步。


2017年5月2日,接头顺利沉放, 33节沉管顺利合龙,完全不漏水。但忙碌了一天一夜的林鸣一直没有闭眼,他在等待着他最期待的安装精度反馈报告。

 

“那天夜里到了四点来钟,他们没给我电话,我就有一种不好的预感。”林鸣说。

 

根据最终安装精度报告的反馈,最终接头与管节之间横向偏差超出规定的标准,但是对于双向六车道的海底隧道来说,偏差控制在十几厘米之内已经非常不易,更重要的是,它已经实现了结构安全且滴水不漏,并不影响隧道的使用。


这个偏差超出了林鸣的预计,早上6点他召集所有人紧急集合,商议是脱开重做,还是维持现状。

 

全程参与沉管项目的港珠澳大桥副总工程师高纪兵不赞同脱开。

 

“这个顶推系统如果脱开的时候出现什么意外的话就不可能安回去了。就是相当于一个两断的绳子,最后就靠它把这个结打起来,如果这个结出任何问题,整个工程就是两段,永远接不上。”


维持现状,可以得八九十分;脱开重做,或许功亏一篑,连及格线都够不到。


但在林鸣看来,120年设计使用寿命的超级工程对应的必须是超级质量,不能留下任何遗憾。



听取了多方的意见并根据各项指标的可行性,会议决定对最终接头进行精调,也就是对已经实现对接的最终接头移开重新对接一次。



近40个小时的连续施工后,重达6000吨的最终接头精调顺利完成。贯通测量后数据显示:东西向偏差0.8毫米,南北向偏差2.6毫米。这个数据,比精调之前的误差降低了60多倍。


林鸣:“这个当中你真觉得人生很有意义,你可以把你的智慧得到最好的实现,你会发现原来人生的智慧是那么地美妙”。


 



节目主创:编导/惠郁 记者/长江  摄像/王忠新 毕英汉  录音/呼和  制作/张小美 吕亚楠

新媒体:主编/谭芸  编辑/吕亚楠 王昱




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首播时间:周六21:30 - 22:15

独播频道:CCTV-13 新闻

                  

   


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