【故事】匠心“智”造精“隧”
文章來源：中國交通建設集團有限公司 發布時間：2023-03-22
前不久，湖北省襄陽市襄江大道魚梁洲隧道正式通車運行，作為國內整體規模最大的內河沉管隧道項目，兩次下穿漢江的沉管隧道全長1011米，由10節沉管組成。
在魚梁洲隧道建設過程中，中交集團所屬中交二航局聚焦技術創新研發，踐行生態環保理念，解決了一系列技術難題，打造了中國首條全產業鏈國產化沉管隧道。
技術引領，開啟“大國智造”新征程
沉管隧道誕生于20世紀40年代。在陸地上預制箱狀混凝土管，然后將混凝土管一節一節地沉放到水底，兩節沉管之間使用止水帶粘合，拼接連成整體通道。止水帶就像保溫杯密封圈，利用天然橡膠高彈性和壓縮變形的特點，防止沉管漏水，這是沉管隧道實現百年壽命的核心構件。
然而，魚梁洲隧道通車之前，止水帶的生產技術一直被少數國家壟斷。時任中交二航局魚梁洲隧道項目總工程師孫曉偉始終憋著一口氣：“止水帶一直依賴進口，制造技術和定價權永遠不可能握在自己手中。我們要掌握主動權?！睘榱藫屧隰~梁洲隧道管節下沉前，研發出國產止水帶，項目部成立了由材料、結構、土木等專業人員組成的7人技術攻堅小組和80余名技術人員組成的孫曉偉創新工作室，積極同國內廠家開展合作試驗。
止水帶壓縮量是考察沉管隧道能否實現永久密封的核心數值。受膠料的硫化程度、最小水密封壓縮量、100年應力松弛量、管節溫度位移、地震位移等多因素影響，其計算方法和經驗取值是技術團隊攻克的難點?！霸绞怯补穷^，我們越要啃下它?！睂O曉偉說。
項目團隊夜以繼日地開展技術攻關。膠料的硫化程度受溫度、能量方法設計和控制混煉工藝等因素的影響，直接影響到壓縮量的大小，項目團隊從試驗和建模入手，展開首個攻堅?？墒?，十幾輪試驗下來，沒有取得實質性的進展，大家有些沮喪?！懊看卧囼炇《家馕吨覀冸x成功更進了一步?！睂O曉偉安慰著疲憊的團隊成員。終于，第23輪試驗過后，技術團隊有了新發現，通過將硫化程度計算和硫化仿真分析相結合，成功實現了國產止水帶硫化參數的精準設計。
經過半年的研究試驗，國產止水帶在湖南株洲進行產品應力松弛、壓縮性能和水密封等試驗。結果顯示，國產止水帶的壓縮性能和水密性與國外公司產品基本相當，應力松弛試驗的平均衰減率為35%，低于國外公司的37.5%。專家組一致認為，沉管隧道應用國產止水帶，可滿足100年使用要求，但是平均衰減率仍有一定提升空間。專家評審的結果令團隊成員士氣大振。項目團隊乘勝追擊，對平均衰減率問題發起攻關。通過多次研討和試驗，成員們對橡膠配制和混煉工藝不斷優化提升，進一步提升了止水帶抗水、抗撕裂、耐老化等方面的性能。最終試驗結果顯示，所有性能全部達到國際標準。
止水帶的研發是魚梁洲隧道進行技術創新的一個縮影。項目團隊集合優勢資源，從關鍵技術、核心裝備、特殊材料、智能建造等多個領域入手，自主研發了全漂浮式高精度整平船，首創無焊接裝配式端封門結構，首次采用柔性壓載水袋進行管節壓載等，實現沉管隧道建設全產業鏈國產化的目標。
戰淤之路，創造沉管安裝“襄陽速度”
2021年4月8日，E4管節按照節點工期進行沉放對接施工。上午11點，沉放駁吊放沉管開始下沉，下午3點30分，沉放纜索的拉力值出現下降趨勢，定位監測數據顯示，管節實際下沉高度并未達到目標標高。
工區經理王金緒看著監控系統上顯示的異常數值，神情嚴肅。“這意味著沉管發出了提前觸底的信號，后續對接工作將可能無法進行?！彼忉屨f。
下水探摸沉管接頭及底面情況的潛水員發現，在E4管節底面與最終沉放的基床間發現淤泥沉積，平均厚度達10厘米，導致E4管節與擬對接的E5管節對接接頭垂直方向錯臺達10厘米，遠超設計及規范允許的對接精度要求。
“沉管基床遭遇異?；赜?。”現場總指揮、項目負責人孫曉偉眉頭緊蹙，思考再三之后，堅定地下達指令：“提起沉管，清淤后再對接！”
項目團隊隨即對異?；赜傩纬稍蛘归_分析。原來，E4管節所在的東汊沉管區域位于唐白河與漢江交叉口處，4月連續陰雨天氣，雨勢猛增，唐白河水從上游攜帶大量泥沙，在流入東汊沉管河段時，因水域突然擴寬，水流流速急劇減小，造成泥沙在東汊沉管河段淤積，基床局部形成急劇回淤。清淤中，項目團隊發現，氣舉泵的單點式吸泥和抓斗船的粗放式抓泥在吸泥效果和效率上都有改進空間。團隊攜手技術部門迅速開展科技攻關。半個月后，項目團隊自主研發的“回”形清淤平臺展現在團隊成員面前。“這個由底部鋼管作業平臺、可移動小車、氣舉泵三部分組成的平臺，可以精準定位與覆蓋單節沉管基床范圍，并通過移動小車上設置的聯排式氣舉泵，實現縱橫雙向高效吸泥。”王金緒介紹說。
一切準備就緒。項目團隊“整裝齊發”，再次開啟E4管節沉放對接施工。E4管節最終在漢江水下25米深處“安家”，對接精度達到7毫米，遠低于設計規定的20毫米，“真正達到毫米級對接?！蓖踅鹁w說。
同年7月，漢江流域再次迎來多場特大暴雨，漢江及其支流上游汛情十分嚴峻，5次大流量泄洪、3次封航停工，大量漂浮物聚集，高達1米的泥沙淤積填埋沉管基槽，迫使沉管施工不得不超長“待機”。有了E4管節的沉放經驗，在重重不利情況下，項目部在3個月時間里，先后進行了4輪基床清淤，對損壞的卵石墊層進行3次整平，總清淤量超過5萬立方米。之后，項目部采用東西汊沉管交叉安裝的形式，搶抓冬季漢江泥沙少的窗口期，在35天內順利完成了3節沉管的安裝。
“除去汛期的影響，相當于我們平均每26天就下放了一節沉管，可以說創造了沉管安裝的‘襄陽速度’?！睂O曉偉自豪地說。
環保先行，彈響生態保護“協奏曲”
魚梁洲素有“漢江明珠”美譽，是國家一級水源地保護區，水質達到可直接飲用的國家二類標準。魚梁洲隧道項目水上施工環節很多，為了盡可能地保護這一江凈水，項目部“煞費苦心”。
一方面，項目團隊創造性地運用各種裝置，構筑起隔絕施工水域與天然水域的堅固屏障。“物理阻隔是杜絕水上污染的最簡單直接的方式?！惫こ滩块L汪梓嵐介紹說。項目部使用的船用油水分離器，通過重力分離、纖維過濾、超濾膜滲透分離等三重“關卡”，大量減少船機艙底廢水中的油污含量?！叭绱艘粊恚廴撅L險幾乎可以忽略不計?！蓖翳鲘拐f。
另一方面，項目部不斷對施工工藝進行創新，減少對環境的干擾和資源的浪費。
根據國際通用做法，沉管施工前，需要使用碎石材料對開挖完成的河床基槽進行整平施工，或沉管安裝完成后在沉管與基地之間注漿壓沙填實。“隧道沉管段基槽范圍內地層卵石、圓礫含量較高，何不就地取材，把基槽開挖的卵石用來鋪設墊層？”考慮到魚梁洲河段體量龐大的卵石，孫曉偉大膽地提出了設想。
經過研究討論，項目團隊決定大膽探索一條環保和經濟效益一舉兩得之路。項目部對墊層厚度、壟溝尺寸、卵石粒徑、預壓荷載等變量進行調節，模擬出7種工況下墊層的變形位移、沉降量等要求，發現粒徑在2.36毫米至63毫米間的卵石符合施工要求，可以“變身”墊層。原本面臨廢棄命運的卵石，成功實現“就地轉崗”，大量減少了施工現場永久廢棄的土方轉運量，最大限度地維護了施工現場水土生態的自然原始風貌。
在工程建設期間，項目部積極配合地方政府，對禁漁水域實施嚴格保護，保護漢江水生生物資源，助推水域生態改善；從實際出發，通過材料創新、工藝創新等方式實現綠色創效，其中利用廢棄粉質砂性黏土生產止水帷幕塑性混凝土施工技術，減少二氧化碳排放量近5噸。
“金山銀山不如綠水青山，矢志不渝打造百年生態環保工程，是我們全體建設者不可推卸的責任！”孫曉偉感慨地說。
【責任編輯：家正】
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