探秘港珠澳大桥的沉管隧道:交通工程中的珠峰
2016-10-08
（原标题：探秘港珠澳大桥海底已对接的沉管隧道：交通工程中的“珠峰”）
据央视新闻10月8日报道，今天早上7点20分，港珠澳大桥海底隧道首根曲线段沉管，同时也是自东人工岛向西开始安装的首根沉管E33成功完成对接任务。
E33沉管浮运对接用时超过26个小时，从7日凌晨5:30分开始，完成了海上浮运、沉管转向、沉放、拉合以及最终的对接工作。目前，港珠澳大桥海底隧道已经完成了29根沉管的安装，距离最终33根沉管全部对接完成只剩4根。
港珠澳大桥是超级工程，构建大桥海底隧道的33节沉管，每节超过100米长，四层楼高，隧道内宽可达到双向六车道，绝对是沉管中的巨无霸。港珠澳大桥海底隧道是我国第一条外海沉管隧道，也是世界最长的公路沉管隧道和唯一深埋沉管隧道，被誉为交通工程的“珠穆朗玛峰”。
这次安装的第33节沉管除了是东人工岛的首根沉管，它更是第一根曲线段沉管。
第33节巨型沉管浮运安装成功
港珠澳大桥总长55公里，大桥主体工程长约29.6公里，包括22.9公里的桥梁，6.7公里的海底隧道以及连接隧道和桥梁的东、西人工岛。其中，22.9公里的主桥桥梁已经于9月27日全线贯通。
而在建中的海底隧道总长5664米，由33节沉管对接而成，包括28节直线段沉管和5节曲线段沉管。之前，从西人工岛开始的第1到第28节沉管已完成安装。而刚刚安装成功的第33节沉管，也叫E33，是沉放的第一节曲线段沉管，要与东人工岛实现对接，此后将倒序，也就是按E32、E31的顺序安装剩余的沉管。
长135米、重达6万吨的E33看起来和普通沉管没有明显不同，但由于要安放在东人工岛岛头的位置、和东人工岛隧道无缝对接，地形的变化决定它必须达到5500米的曲线半径的弧度，因此每段22.5米长的管节都有细微的弧度的变化，最终拼装成135米长的曲线沉管。
沉管安装有什么难点？
这次安装的第33节沉管除了是东人工岛的首根沉管，它更是第一根曲线段沉管。之前成功安装的28根沉管都是直线段沉管，安装曲线段沉管，没有经验可循。多种因素叠加让E33的安装凸显出三大高风险点。
风险一：挑流效应
E33安装的位置位于东岛的岛头，东岛是人工在海中间建立的岛屿，海水流到这儿受到阻挡，就会改变方向。
海水遇到人工岛，水会集中从岛两端分流出来，所以岛头位置海流会特别集中，特别复杂，也就是大家说的“挑流效应”。而跟随“挑流效应”而来的就是回淤、水动力等一系列的问题。
风险二：浅水区作业
由于岛头位置水浅，E33需要安装在大约15米的水下，而15米的水深，很多大型作业船舶无法发挥作用，所以基床作业很大一部分是需要潜水员人工去完成的。
人工作业可能需要三到四倍的作业时间，而回淤量也会随之增加三到四倍，这也为E33的安装增加了不小的阻力。
风险三：曲线段沉管
E33沉管是第一根曲线段沉管，之前安装的28节都是直线段沉管，安装曲线段沉管，之前没有经验。E33要安放在东人工岛岛头的位置、和东人工岛隧道进行无缝对接，地形的变化决定它必须达到5500米的曲线半径的弧度，因此每段22.5米长的管节都有细微的弧度的变化，最终拼装成180米长的曲线沉管。而曲线沉管在水下受力不均，很有可能造成水的压载过程中偏心受压，引起管节的偏位。
海底沉管对接滴水不漏，是如何做到？
港珠澳大桥海底隧道的33节沉管几百道工序不仅环环相扣，还要重复千百遍，只要一个环节出问题，漏水将不可避免。那么海底沉管对接怎样才会滴水不漏？
为了精确控制在下沉过程中的姿态，沉管每下沉10到30米左右就要停下来，监测系统开始工作，测控当时海水流速变化和周边流速情况，了解下沉过程中沉管的封门等数据是否在正常范围内，监测沉管管内是否有异常渗水和沉管的运动姿态，这些方面有任何异常都要立即停止沉放、分析原因。沉管内9个摄像头组成的监控系统会连续获取实时监控数据。一切数据正常，再进行下一个10到30米的下沉。
即使有这些措施保障沉管姿态，对接前还要经过潜水员用沉管下面的微调系统多次微调，保证管节的精准对接，海底一万多吨的水压力会使两节沉管接头部分的橡胶止水带严丝合缝粘合在一起。
央视记者探秘港珠澳大桥沉管隧道
那么，这些沉入海底已对接好的沉管隧道内部是什么样的？来看看央视记者的探访。
为保证通车后驾驶员在进入隧道的第一时间不会被光线的突然变化所影响，港珠澳大桥海底隧道入口设计了高达15米的减光区域。
港珠澳大桥岛隧工程项目总经理部常务副总工程师尹海卿：“从太阳底下过渡到隧道里面比较暗，大白天很亮到很黑的地方要有一个过渡。中间这个中墙是减光罩的一个隔离墙，采用清水混凝土，一次性成型，平整度非常好。”
在最边缘的这个沉管内部，除了钢封门以外，记者还发现了一些在隧道内其它沉管已经拆除，现在看不到的特殊设备——压载水箱。据了解，在整个沉管中压载水箱会有六个，它也是沉管浮运中最重要的一个环节之一。
在沉管浮运安装过程中，压载水箱会通过调节自身容量从而达到增加或减少沉管整体自重的作用。在这个8万吨海上巨无霸浮运和最终对接的过程中发挥核心的作用。
港珠澳大桥为什么不跨海而过？非要建海底隧道？
港珠澳大桥的起点是珠澳口岸人工岛，珠澳两地的连接线在这里相交，再往东经过22.9公里的桥梁，就到达了东人工岛。从这里开始，车辆会钻进海底沉管隧道，再出来就是西人工岛，从西人工岛上桥就可以到达香港。东西人工岛之间的这片海域是伶仃洋的主航道，每天的船只通行量达到4000艘次，是珠三角地区最繁忙的航道。同时，这里也非常临近香港国际机场，周边建筑的限高是120米。
为了同时保障海空航线运行，在大桥跨越主航道的位置建海底隧道成为了最优方案。建设海底隧道的方法有很多种，但是考虑到港珠澳大桥的海底隧道位于深海区，又是繁忙的主航道，使用沉管来建设是最高效也是最可行的办法。
要在40多米深的海底建一条海底隧道，是一个世界公认难题。在攻克了沉管基槽泥沙回淤、人工岛快速成岛等技术难关后，港珠澳大桥的主体桥梁部分已经贯通，岛隧项目也进入冲刺阶段。继第33节沉管沉放后，海底隧道还有4节沉管需要安装，预计将在明年上半年可贯通。
港珠澳大桥东接香港特别行政区，西接广东省珠海市和澳门特别行政区，是“一国两制”框架下粤港澳三地首次合作建设的超大型跨海交通工程。大桥建成通车后，将大大缩短香港到珠海、澳门三地的时空距离，从香港到珠海澳门驱车仅需30分钟的车程。（原题为《我国再次攻克世界级难题！这是一个被誉为“珠穆朗玛峰”的交通工程》）
本文来源：澎湃新闻网
