日前,由驻青央企中交一航局承建的我国北方首条大型跨海沉管隧道——大连湾海底隧道顺利实现全线贯通。在隧道施工过程中,国内首例“顶进节段法”最终接头顺利完成安装,安装精度控制在3毫米以内,实现了关键核心技术的创新升级与自主自控,进一步巩固了中交一航局在沉管隧道领域的领军地位,再次展示我国沉管隧道施工技术在世界上的领先水平。
大连湾海底隧道最终接头是完成18节航母级沉管安装后,将海底沉管段与陆域现浇段联通的过渡枢纽,主要由顶推节段、外部套筒、顶推装置和锁定结构组成。如果把最终接头比作一个万吨级“抽屉”,顶推节段就是抽屉屉身,“顶进节段法”就是将预制完成的顶进节段从外部套筒中推出,与E18管节紧密对接,实现海上沉管段与陆上现浇段的贯通。
大连湾“C”字形的地势走向造就了美丽蜿蜒的海岸线,但客观上也制约着这座城市交通的发展。年4月,中交一航局技术团队与设计方产生了联合研究全新的“顶进节段法”新方案的设想——“顶推式”最终接头施工,操作便捷、控制精度高、对接快速、过程可逆。
大连湾南岸围堰完成后形成的干施工环境更加安全,能将海况、天气等外部因素影响降至最低,安装无需使用大型船舶,效率高、风险小、效益好,为创新提供了条件。
年7月,最终接头试验正式启动。四年磨一剑从构想到成功实践,全新的“一航方案”,为跨海沉管隧道施工再次提供新思路。
“抽屉”拼接如何做到丝毫不差?顶推节段临时封门中,用24根大型顶推钢管支撑,同轴度偏差不得超过3毫米。
“一旦顶推钢管同轴度偏差超出要求,别说是后续顶推了,整个节段都得重新来过,后果不堪设想!”项目团队深知其中利害。不论是定位、安装还是对接、调校,每一个环节大家都如履薄冰,生怕出现任何纰漏。
施工过程中,项目团队通过反复研究、论证、试验,决定采用混凝土封门与24根钢支撑一次性浇注成型,钢支撑采用“临时钢平台+微调千斤顶”进行全方位调校、固定,并在现浇过程中进行全程监测,最终最大精度误差只有2毫米。
巨型“抽屉”在海底如何止水?最终接最终接头预制完成后,两道止水装置,伸缩止水带、注浆止水带“闪亮登场”,“双止水带”为最终接头的管内施工提供了“滴水不漏”的作业条件。
顶推“滑道”不光滑?要想顺利顶推,滑道是关键。与5架中型客机重量相当的顶进节段造成的压力和产生的静摩擦力不容小觑,常用钢轨滑道摩擦系数大,顶推过程中易变形,无法满足施工要求。项目团队查阅大量资料,结合工程实践经验,采用新型高分子聚合材料,将摩擦力系数降至0.1,相当于在光滑钢材的理想环境下完成顶推。摩擦力降低至理想状态后,还要考虑滑道的平整度。受热胀冷缩影响,普通钢板尚且不能保证焊接后平整度达到1毫米,更别说是一块厚度只有1厘米的超薄钢板。对此,项目团队根据滑道预埋件的整体尺寸,设计了与之相匹配的工装件,还设计了一套用于调节工装件标高的精调螺栓,最终精度误差仅为0.2毫米,实现了极易变形的预埋件精准安装。
遭遇千斤顶难题。水下推动一个吨重的“抽屉”必须有足够的推动力,并且精度要求高,国内施工建设领域罕见。项目团队在不断的学习和试验中逐步掌握操作要领,并按1:3比例做出缩尺模型进行两次顶推试验,取得试验成功的同时还自主完成程序更新,重置了控制模块可视化界面,实现了顶推系的国产化升级。
集成系统助力“毫米级”对接。最终接头安装精度要求极高,项目团队精心调配,三种高精度测量仪器实时显示顶进节段的三维姿态,保证顶进节段对接精度始终在设计要求内。同时自主开发信息化集成系统,将关键系统信息在施工现场的高分辨率大屏幕上集成显示,清清爽爽、一目了然。
四年来,项目团队在中交一航局强大技术力量支持下,实现了顶推、测控等关键核心技术自主自控。截至目前,已申报相关专利15项,8项已获认证。最终接头成功安装验证了“顶进节段法”工艺方案可行性,进一步巩固了中交一航局在沉管隧道领域的领军地位,在建设沉管隧道现代产业链“链长”单位的道路上又迈出了坚实的一步。
(大众日报客户端记者白晓报道)
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