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去年6月，深中通道正式建成通车，打通了珠江口的关键一横，将两小时通行时间缩短至半小时内。
深中通道东起深圳，西至中山，跨过珠江口、伶仃洋海域，全长24公里，是当前世界上综合建设难度最高的跨海集群工程之一，集“桥、岛、隧、水下互通”于一体，其中，海底隧道全长6.8公里，是当前世界上最长、最宽的海底钢壳混凝土沉管隧道。
近日，关于这条隧道建设的关键技术与装备研发项目，获得广东省科技进步奖特等奖。
创毫米级世界安装纪录
车辆驶入西人工岛，一路向东，便潜入深中通道海底隧道。隧道内，车流滚滚，快速通行。
建设深中通道时，受水运通航以及航空限高制约，自西人工岛以东，只能选择修建海底隧道。隧道由32个管节和1个最终接头连接而成，最深处约在海底40米。
回想起两年前沉管隧道最终接头安装完成的瞬间，广东省交通集团有限公司原副总工程师吴玉刚依然难掩内心的喜悦。
与此前建成的港珠澳大桥海底隧道不同，深中通道的沉管隧道采用的是另一种结构——钢壳混凝土组合结构型式，这种结构是国内首次应用、国际首次大规模应用。“这个新结构具有承载能力大、防水性能好、利于工业化建造等优点，但面临国内全链条技术空白的巨大挑战。”吴玉刚说。
【深中隧道】长约6.8公里，包含沉管段约5公里，是世界上首例双向八车道钢壳混凝土沉管隧道。
【深中隧道】长约6.8公里，包含沉管段约5公里，是世界上首例双向八车道钢壳混凝土沉管隧道。
从零起步，项目团队联合6家设计及施工参建央企、3所高校、2家国家级研究中心，开展了千余组试验，系统性研究钢壳混凝土组合结构的受力机理、设计方法及合理构造等关键科学问题和技术问题，并通过足尺试验反复验证，历时4年，最终研发了超宽隔舱式钢壳混凝土组合新结构，首创了“纵横向隔板+栓钉+T形肋连接件”新型钢壳与混凝土高效界面连接构造系统，系统建立了设计理论，提出了钢壳100年耐久性保障体系，填补了国际技术空白，引领了世界组合结构新发展。
理论取得突破后，还须付诸实践。吴玉刚介绍，一节标准管节长165米、宽46米、高10.6米，内含2255个隔舱，需要填充2.9万立方米混凝土，足以灌满12个标准游泳池，其排水量达8万吨，相当于一艘中型航母的体量，用钢量约1.1万吨。若采用传统人工作业，质量与工效均无法满足项目需求。
为实现8万吨沉管高效高质量建造，项目团队以“智能制造”破题，在国内首次建设钢壳智能制造“四线一系统”，实现钢壳智能焊接、智能涂装，焊接一次合格率高达99%。同时，经过3年多的平行研究，成功研发了高稳健自流平自密实混凝土、混凝土智能浇筑机器人以及控制系统，智能机器人能自动行走、寻孔、控制浇筑速度，将单个管节预制周期缩短至29天，创造了一次填充密实度合格率高于99.95%、工效提升10倍等多项世界纪录。“实现了高精度、高效率、高质量智能建造，制造精度能达到毫米级。”他说。
光造好管节还不够，要把这些“巨无霸”安全运送到远在50公里开外的隧址，并使它们首尾相接、严丝合缝，确保“滴水不漏”，挑战前所未有。
为此，团队研发了世界首艘沉管浮运安装一体船，以及管节深水智能化安装控制平台等装备。一体船是世界上安装能力最强、沉放精度最高、施工作业最高效、性能最先进的海底隧道沉管施工专用船舶，相比传统管节浮运安装方式，大幅减少了浮运航道的疏浚量，更加环保、经济。
自2020年6月17日完成首节沉管安装，至2023年6月11日海底隧道合龙，前后历时三年，深中通道海底隧道圆满收官。建设期间，项目团队创下连续7节、累计17节沉管实现近乎零偏差的毫米级安装世界纪录。“这些世界纪录靠的是我们综合国力实现的，相关技术经验也将为其他工程建设提供宝贵经验。”吴玉刚说。
使用寿命可达100年
在海底40多米，隧道的运维面临着海水腐蚀、火灾风险等诸多挑战，如何保证巨型钢壳沉管“百年不朽”？
“前期扎实的工程建造、关键技术与装备研发，是为了保证海底隧道经得起时间的检验。”吴玉刚介绍，经过系列创新探索，海底隧道的使用寿命长达100年。建设团队在结构上创新采用“三明治”的设计，即内外双钢板做成隔舱，内部填充混凝土，加强整个结构的承载能力。此外，在常规钢结构防腐涂装基础上，沉管上还增加了牺牲阳极阴极保护和预留腐蚀厚度，提升整个结构在海水中的抗腐蚀能力。
实际上，长久的使用寿命，也离不开日常的严格管理与维护。广东省公路建设有限公司深中通道管理中心主任范传斌表示，通车以来，团队工作重心集中在管好、用好深中通道。
5月3日17时40分许，深中通道中山往深圳方向车辆行驶缓慢。
5月3日17时40分许，深中通道中山往深圳方向车辆行驶缓慢。
深中通道海底隧道内，安装有各类传感器，能够主动、快速发现事故。如发生火灾，可以在路网调度中心远程一键开启隧道顶部的高压水雾、泡沫灭火系统，同时自动向消防、交警报警。通行中，车辆一旦有停车、车窗抛物等异常行为，深中通道的异常事件监测系统会同步感知和自动预警，通知路政等人员赶赴现场处理。
此外，机电工程师、轨道智能巡检机器人日常开展海底隧道的检查、设备监测、防火监测等运维工作，能够及时发现并处理潜在隐患，确保隧道的安全和稳定。
范传斌表示，一年多来，智能预警系统监测显示工程设施健康状况良好，所有指标均在设计标准范围之内，接下来，将进一步利用人工智能大模型等数据化手段，提升系统监测预警水平与能力。
采写：南方+记者 吴雅楠
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