大连:“航母级”沉管 “毫米级”对接
2021-12-01 11:35:39来源:大连日报编辑:黄非责编:冯薇薇

  原标题:全漂浮整平:追求超级工程的超高精度 “航母级”沉管 “毫米级”对接

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E12管节浮运安装。

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E12管节拖轮编队。

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E12管节浮运。

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大连湾海底隧道首节沉管碎石基床整平施工。

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整平施工压载水调节。

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沉放准备期间舾装件拆除及倒运。

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整平船移船定位。

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“津平1”与“拌和7”组成整平船组。

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安装船与整平船同框。

  11月27日19时26分,中交一航局承建的大连湾海底隧道完成年内第11个管节——E12管节的安装,这标志着项目超额完成年初制定的“保九争十”目标,也创造了由单个公司在同一项目全年安装管节最多的世界纪录。自去年12月9日首节沉管安装成功,12个月安装12个管节,也创造了沉管安装的“中国速度”。

  “由一家企业在一个项目上全年完成11个管节安装,我们中交一航局打破了新的世界纪录”,四工区经理王殿文自豪地说,当提及6万吨的庞然大物如何实现毫米级对接时,王殿文首先提到了基床整平:“毫米级对接的背后离不开整平团队误差不超过正负4厘米的高精度整平。”

  基床整平是通过“回”字形的整平船在海底铺设碎石,形成一道道等高的弯曲地垄,确保沉管沉放是在同一水平面上,进而保证沉管能够精确对接。一般而言,整平船将4条桩腿插进海底,将船体托出海面进行作业,确保船身不受海浪影响,以船体平稳度确保整平精度。然而,大连湾施工海域地质复杂,前9个管节的基床礁石遍布,需先期采用水下精准爆破炸除水下礁石。这样一来,就导致岩石出现大量裂隙,整平船桩腿插入带有裂隙的岩石易破损桩腿,更可怕的是桩腿一旦陷入裂缝,会造成船体的突然下落,给整平船和船上作业人员带来安全威胁。

  因此在项目策划阶段,技术团队便着手研究全漂浮式碎石基床整平的工艺,即不采用桩腿支撑,而是让船体漂浮在海面上作业。为了保证船体稳定,设计团队提出采用锚系稳定船身。在漂浮作业期间,技术团队通过GPS定位,采用船体诱导系统,将船身平面定位精度控制在正负100毫米以内,确保目标船位与实际船位相符。

  有了锚系固定还不够,海上浪大风大会导致船身摇晃。调节压载水保障船体平衡成为第二招。负责整平作业技术和现场施工的“整平专家”宋江伟解释:“就像跷跷板一样,船身向前倾,便向后舱加水,保持平衡。”与此同时,技术团队还开发出一套整平船体调平综合监视软件,将船舶压载调平系统与实时监测整平船姿态的姿态仪互联互通、数据共享。调载人员只需通过电脑屏幕就能掌握整平船所需调平方向与压载趋势,智能调配压载水量,将整平过程中船体的倾斜值控制在了正负0.08度,保证了船体始终在一个平面内。

  有了稳固的身躯,还要锻造一只灵活的手臂。抛石管是一个高约72米的“大柱子”,能将石料精准投放至沉管海底基床,是整平系统中最重要的机械装置之一。但因海水涨落影响,导致漂浮作业时,抛石管不能始终保持在相同的高度,需通过两条绞车牵引钢丝绳,升降抛石管来控制抛石高度,以追求高精度整平。但抛石管在上升或者下降过程中,因接触碎石,牵引钢丝绳可能发生断裂,抛石管失去钢丝绳拉力就会有跌落海床的风险。

  “两辆绞车钢丝绳连接部分是两个水平横向滑轮,可以在这一点受力上下文章。”王殿文想法引起大家共鸣。技术团队通过分析绞车受力结构,决定在水平横向滑轮之间增加夹绳板及其附属结构件,将抛石管重量“一分为二”到两侧绞车上,这样一来单侧发生钢丝绳断裂现象,另一侧的钢丝绳被夹绳板卡在滑轮上,不受断裂影响,一旦发生跌落,抛石管也能被拉回来,解决了抛石管坠落拯救难度大难题。

  2020年5月,国内首创的沉管隧道全漂浮整平试验顺利完成,当年12月投入到首节沉管的基床整平施工。在随后的一年里,81个船位、728条碎石垄,在沉管安装任务超过2/3之际,已安装的12个管节整平合格率高达96%以上。“12个管节的整平我们没有一次返工,为沉管的精准安装提供了先决条件。”项目经理王殿文对“毫米级”对接背后的整平团队竖起了大拇指。(文/田普江 潘婧雯 刘元强 大连新闻传媒集团记者 吉存 许晓楠 图/于振东 栾兆鹏 大连新闻传媒集团记者 钟启钢)

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