【本報記者熊君慧、張廣珍、李望賢 珠海報道】伶仃洋上,海面闊藍平靜,每天數千艘海船往來穿梭,其中不乏數十萬噸級遠洋貨輪。在這條世界上最繁忙的黃金水道上,一場凝結人類智慧與汗水的「深海之吻」即將上演——港珠澳大橋西人工島島隧結合部基坑正式開始蓄水,首節沉管與西人工島現澆築段將在海平面下13米深處進行對接,耗時3年的港珠澳大橋深海沉管對接也由此拉開帷幕。記者走訪了各個關鍵環節,為讀者揭秘這一世界性工程的全過程。
港珠澳大橋的沉管隧道是目前全世界綜合難度最大、唯一一條深埋沉管隧道,也是中國第一條外海沉管隧道,全場5.6公里,其長度與規模居世界之首。無論是沉管預制、隧道基礎的均勻沉降控制、浮運安裝等均達世界級難度。港珠澳大橋島隧項目部副總工程師劉亞平稱,「『深海之吻』的難度可與神九與天宮一號「飛天之吻」相提並論,甚至更難,對接在環境複雜的海底進行,受多種環境介質影響,共需對接33次,耗時3年,堪稱『馬拉松賽跑』。」
沉管隧道是指在海底挖一條深溝,將由鋼筋水泥澆注的隧道管節沉入海底的溝槽中。隧道管節由33節沉管組成,將耗費230萬噸鋼筋混凝土。每個標準管節長約180米,重約7.4萬噸,比一艘遼寧艦還重,因此也被稱為「沒有動力的航空母艦」。這些「航空母艦」將在海底實現精密的無人對接,劉亞平將這個過程形象地比喻成「海底繡花」。
首節沉管春節後開始對接
由120個巨型鋼圓筒圍成的大橋西人工島上,工程車夜以繼日將東側三個鋼圓筒的泥沙挖走。這三個鋼筒猶如水閘,護著大橋的「入海口」——也就是沉管對接的起點。蛙人們潛到水下將鋼圓筒上半部分切割移走,「入海口」就將完全沒入水中,正式進入「深海之吻」的倒計時。
按照工程計劃,沉管將從人工島上的現澆築段開始向東逐段安裝對接,直到第29段,與從東人工島逐段對接過來的第30段合龍,形成海底沉管隧道。首次對接時間初步定於春節後,但從蓄水開始,整個項目工作人員已經高懸的心,將更加緊張萬分。
在港珠澳大橋島隧項目部總負責人林鳴看來,建設海底隧道並不困難,但以往海底隧道都是淺埋,隧道上只有2到3米的覆蓋層。而在伶仃洋軟弱的地基上建設至今世界上最長、埋深達40m以上的海底沉管隧道,深埋段將有 22米的覆蓋土層。這意味著2000餘米的深埋段沉管頂上大概每平方米要承受16噸荷載,這是世界級的挑戰。此外,隧道長距離通風及安全設計、沉管浮運和沉放安裝接、隧道軟土地基不均勻沉降控制等的技術要求均達到世界最高水準,一切都沒有先例可循。而對環境的一點點判斷誤差都有可能給工程帶來毀滅性的影響。這對於工程設計人員來說,確實「壓力山大」,港珠澳大橋島隧項目部設計負責人劉曉東跟記者打趣, 「跟大自然打交道,真是讓人睡不著覺的」。
7步驟實現對接 6拖輪拖動「航母」
7海里外的珠海桂山島的沉管預制廠中,澆築好的沉管也已經準備就緒。記者看到,首批2節沉管已完成第一次�繡芊A並已從淺塢區起浮橫移至深塢區,準備第二次�繡芊C頂著猛烈的海風,劉亞平給記者講解著這艘「沒有動力的航母」如何航行到12公里外的西人工島,並在2-3的厘米誤差之內吻上西人工島的對接口。
整個過程可以簡單分解為7步:沉管起浮、出塢、浮運、系泊、錨固、沉放、對接,其挑戰主要在於浮運與沉放對接。浮運需要6艘5200至6900馬力的大功率拖輪同時拖運,6個小時左右沉管就可以到達西人工島。但水流、波浪,甚至風向都可能沉管的浮運有影響。國外曾出現沉管浮運過程中,水流、波浪將鋼封門損壞,致使沉管大面積漏水,最後沉至海底的嚴重事故。因此窗口時間選擇十分苛刻,要提前一個星期預測出相關水域的水流、波浪的具體值,再選擇一個連續3天天氣晴好的窗口時間。按照計劃,一個月只能完成一個沉管對接,共需對接33次,至2015年完成。
對接受環境影響大 首次對接預留雙倍時間
兩個航母般的沉管在海平面以下13米至44米不等的水深處進行無人對接,這一難度可與神九與天宮一號的交會對接相提並論,甚至更難。相較於太空對接,海底沉管對接要面臨更複雜的環境,潮汐、水流、泥沙、波浪、船行波、附近密集的航道等因素都可能造成影響。
劉曉東指,最大的意外是沉管『不聽使喚』,讓它沉反而浮起來,或者系泊在固定的點等待對接時發生走錨,萬一與附近航行的船舶發生碰撞,後果不堪設想。
據悉,為將誤差控制在2-3厘米內,工程使用了大量專業化設備,包括深水無人沉放定位測控系統、世界上最大的外海沉管隧道安裝船等。工程人員測算,對接的過程大約需要36小時。但首次對接每一個步驟都將經過小心翼翼的檢測,確保萬無一失後才繼續下一步,因此這次對接預留了72小時。