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深中通道開通,看超級工程背後的“華工智慧”

作者:深圳商報

深圳商報·讀創用戶端駐穗記者 張瑩 通訊員 鮑恩

6月30日下午3時,粵港澳大灣區核心工程——深中通道正式通車試營運。該工程是集橋、島、隧、水下互通于一體的世界級跨海叢集工程,是環珠江口100公裡“黃金内灣”A字形交通網絡骨架的關鍵一橫,創下十項世界之最,是目前世界上綜合建設難度最高的跨海叢集工程之一。在這項國家重大工程的背後,華勞工的智慧和身影無處不在。他們深度參與,攻堅克難,勇于擔當,敢于創新,為工程的順利完工作出了重要貢獻。

“華工設計”點亮深中通道

深中通道開通,看超級工程背後的“華工智慧”

西人工島總體鳥瞰實景

華南理工大學建築設計研究院自2016年開始負責深中通道跨海工程全線房建與景觀工程設計。房建景觀項目總用地面積72公頃,涉及分布于中山、深圳及伶仃洋上的5個不同地塊,場地條件多樣,單體衆多,功能複雜。項目總建築面積74903平方米。

深中通道開通,看超級工程背後的“華工智慧”

深中通道管理中心與大橋

西人工島為深中通道集橋隧轉換、管理維護、消防救援、科教觀光為一體的功能樞紐。島上規劃有西島主建築、消防站、開關站、風塔及兩個雨水泵房等設施。以“灣區之翼”為主題的西人工島主建築橫跨于海底隧道之上,是集監控救援、辦公管理、科教觀光為一體的功能樞紐。其中主體建築面積約3.5萬平方米,總長度約390米,為國内最長的斜面清水混凝土建築;風塔高約55米,為國内首例高聳變截面清水混凝土結構。

西人工島主建築位處珠江口及整個粵港澳大灣區的門戶位置,被鄰近的廣州南沙自貿區、深圳前海合作區、中山翠亨濱海區環抱,無論在飛機、航船還是岸上都可目視,是粵港澳大灣區中心的地标性工程。建築設計以“兩觀三性”的建築理念為指導,以簡練的幾何造型融于山海環境的同時,也展現了基礎設施類建築的特性。建築設計注重以人為本,差別于國内外既有的海底隧道做法,創新性地将通風設施從隧道正上方移開,讓位給公共空間形成建築中心的景觀視線通廊;同時以厚重的清水混凝土基座将大型交通裝置藏于其中,并将公共活動層擡升至3層平台,使人們擁有更為廣闊而甯靜的海景。大平台之上有着舒适宜人的半室外花園,用現代結構形式營造出嶺南騎樓的光影氛圍。外飾面幕牆結合場地氣候,吸取海島棕榈葉的構造肌理實作通風與遮陽,提高使用舒适性的同時降低建築能耗。

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西島低點鳥瞰實景

西人工島建築在設計與建設過程中面臨巨大困難和挑戰,包括橋隧轉換帶來複雜的結構問題、隧道與兩翼的結構不均勻沉降、耐鹽堿性氣候腐蝕、抗強風與防海浪、複雜管線轉換等。團隊于2016年7月開展概念方案設計,直到項目竣工曆經8年時間,過程中的條件變化多、與主體工程交叉設計的配合周期長,華南理工大學建築設計研究院團隊中的深中通道房建與景觀工程設計負責人何鏡堂、丘建發、包瑩,主要專業負責任人郭遠翔、裴澤駿、伍朝晖,以及設計團隊30多位設計師,始終以大局為重,全力協作配合,逐一克服困難,最終成功完成了設計任務。

深中通道開通,看超級工程背後的“華工智慧”

西島主建築局部

深中通道開通,看超級工程背後的“華工智慧”

何鏡堂院士及部分團隊成員巡查工程現場

随着深中通道房建工程的竣工驗收,華南理工大學建築設計研究院團隊設計的西人工島主體建築“灣區之翼”,融合以海上鲲鵬為造型的西人工島,成為粵港澳大灣區中心和伶仃洋上的海陸空地标。

“華工技術”創新運用于深中通道

除“華工設計”外,深中通道還凝聚了華南理工大學多個科研團隊的“超級智慧”。他們結合學科前沿理論與一線場景應用,以精湛的科研實力和不懈的探索精神,攻堅克難,為深中通道提供了多項“華工技術”。

華南理工大學土木與交通學院土木工程系谷利雄課題組自2019年11月起,承擔深中大橋大節段整體吊裝鋼箱梁的施工監控工作。課題組師生解決了單片長度超100米、重量超1300噸的大節段鋼箱梁精确吊裝比對的關鍵問題,相關成果發表于國際權威期刊,并獲得發明專利授權2項。

團隊曆時4年,完成了共計92片總長逾10千米的超長特重大節段鋼箱梁的結構計算及線形應力監控工作,為深中通道實作高品質交工驗收及順利通車貢獻力量。

深中通道鋼橋面鋪裝總面積達到38萬平方米,相當于53個标準足球場,是目前世界最大規模的熱拌環氧瀝青鋼橋面鋪裝工程。在深中通道鋼橋面鋪裝過程中,華南理工大學土木與交通學院道路工程系張肖甯教授、徐偉副教授以及2018級博士生李偉雄正進階工程師、2020級博士生聶文進階工程師一起,參與了深中通道鋼橋面鋪裝設計專題研究、鋼橋面環氧瀝青鋪裝施工技術服務、營運期鋼橋面環氧鋪裝後評估等工作。

在建設過程中,團隊充分吸收虎門大橋、南沙大橋、榕江大橋等衆多熱拌環氧瀝青鋪裝項目的成功經驗,并創新應用于深中通道鋼橋面鋪裝施工過程品質控制,助力鋼橋面鋪裝工程品質提升。

深中通道沉管隧道是目前世界上單節管節最寬,同時也是單個行車道孔最寬的公路沉管隧道。其建設标準為雙向八車道高速公路,部分超寬段甚至超過雙向十車道,标準管節寬度為46米,最寬管節的最大寬度達55.467米。管節結構采用了在内外雙層鋼殼内填充高流動自密實混凝土的“三明治”複合結構形式,為此結構形式在中國的首次大規模應用。其管節預制精度要求高,在混凝土澆築階段的變形控制要求達毫米級。在混凝土澆築過程中,為将管節内淨空變形控制在10毫米以内,原設計要求在頂闆澆築過程中在管内行車道孔增設臨時支撐杆措施。

土木與交通學院徐郁峰課題組應用精細三維有限元模拟管節的澆築過程,考慮其三維力學效應及混凝土逐漸凝固後的承載能力,并結合混凝土澆築布料裝置的特點,尋求出滿足變形驗收條件和兼顧施工效率的最優澆築順序,并以此取消管内臨時支撐杆措施的制約。最後,該澆築順序在首節管節E32(同時也是最寬管節)的澆築預制中成功應用,實測結果與計算結果吻合,滿足驗收要求。

該技術精準控制了管節澆築階段的變形,優化了管節預制和舾裝的施工方案,取消了頂闆澆築過程的管内臨時支撐杆措施,使每節管節内的一次舾裝作業得以提前約1個月啟動,并可與牆體和頂闆澆築作業并行,進而縮短了管節預制塢期,保障了總體工期。

華南理工大學土木與交通學院土木工程系蔡健教授、陳慶軍教授,在2015年深中通道的施工方案優化階段,就與中交四航局第二工程有限公司進行了科研合作,完成了“外鋼殼沉管隧道結構力學分析及優化方法開發研究”的項目研究,提出新型包鋼闆沉管隧道結構中鋼殼與鋼筋混凝土的合理錨固形式,最終形成整套的新型沉管隧道結構的優化方法,為深中通道最終采用鋼殼沉管體系,提供了重要的理論支援及設計依據。該鋼闆殼方案可大大地提高施工效率,并為類似工程提供寶貴的設計經驗。

在深中通道的建設階段,繼續與中交第四航務工程局有限公司進行技術合作,針對“深中通道鋼殼混凝土沉管隧道結構施工仿真分析”科研項目,陳慶軍教授及蔡健教授帶領研究所學生,針對鋼殼混凝土沉管結構,進行多種混凝土澆築順序模拟,以求得使标準節沉管在水化熱作用下變形最小的澆築順序;計算多種支撐方式下标準節沉管的變形形态,分析可滿足頂闆最大變形限值的合理支撐形式。經過精密的計算,給出了合理的優化澆築方式,并大膽地提出了取消原施工方案中的内支撐支頂方案,同時保證了鋼殼變形在安全範圍内,大大地縮短了施工工期。

土木與交通學院交通運輸工程系林培群教授團隊承擔廣東省交通集團科技項目“智慧交通核心算法之交通流預測項目”和“高速公路網大資料運作評價名額體系關鍵技術研究項目”,實作深中通道及周邊路網交通流狀态感覺、節假日交通資料融合與趨勢研判,助力深中通道保通保暢及安全運作。

“華勞工才”聚力共築深中通道

作為“工程師的搖籃”,在深中通道建設過程中,還有一大批包括深中通道總工、副總工在内的華南理工校友也貢獻着智慧和力量。他們攻堅克難、默默奉獻,奮戰一線、為國建功,展現了華南理工大學人才培養的深厚底蘊和持續力量。

華南理工大學橋梁工程專業碩士校友宋神友,擔任建設公司副總經理、深中通道管理中心主任、總工程師,他2010年就加入深中通道項目的建設。作為深中通道“1号員工”,宋神友面對集“橋、島、隧、水下互通”于一體的世界級超級工程,帶領建設團隊求變創新,為實作“零”的突破,他與團隊曆時4年進行産學研聯合攻關,開展近千組模型試驗,攻關前沿性技術。填補鋼殼砼沉管隧道及離岸海中大跨徑懸索橋建設技術空白,形成了具有自主知識産權的跨海叢集工程成套技術和中國标準,引領大陸跨海通道工程技術實作新跨越,為中國式現代化及交通強國建設作出突出貢獻。

2024年1月,宋神友被授予“國家卓越工程師”稱号。

2018年,國内著名的隧道專家、華南理工大學1985級工民建專業校友陳越剛剛結束港珠澳大橋項目的建設工作,就無縫對接到深中通道項目,擔任了深中通道管理中心副總工程師。對于港珠澳大橋和深中通道的不同,他認為建設港珠澳大橋就像是進重點學校,而建設深中通道則像是進入重點學校後還要進入重點班,“進重點學校已經很難了,現在還要進重點班,就更難上一層樓。”

華南理工大學1996級水利水電建築工程大學生、2000級橋梁與隧道工程專業碩士研究所學生陳煥勇校友,任深中通道管理中心總工辦副主任,負責深中通道的全線橋梁技術管理(包括主跨1666米深中大橋)和BIM數字化建設。

華南理工大學土木工程(路橋方向)畢業生古世煌校友,2021年3月入職深中通道項目從事建設管理,先後深度參與了深中通道沉管隧道的自密實混凝土澆築、舾裝、浮運安裝及東、西人工島現場建設,并實作“同一視窗雙管齊下”的沉管安裝史新紀錄。

華南理工大學土木與交通學院2008級工程碩士唐淩炜校友,擔任保利長大工程有限公司深中通道S15标項目經理,是“全國五一勞動獎章”獲得者。自參建深中通道項目以來,面對目前最大規模的熱拌環氧鋼橋面鋪裝任務,唐淩炜帶領整個項目團隊,在華南理工大學徐偉副教授和廣州肖甯道路工程技術研究事務所專家們的指導與支援下,自主研發環氧瀝青鋼橋面鋪裝智能建造三大系統,開創了業内環氧瀝青鋪裝全環節自動化施工的先河,三次重新整理單日熱拌環氧瀝青鋼橋面鋪裝施工面積的世界紀錄,并突破性地實作熱拌環氧瀝青鋼橋面鋪裝“零鼓包”工程品質标杆,赢得了業界的一緻好評。

與此同時,華南理工大學橋梁工程專業陳偉樂校友、2004級工程博士潘放校友、結構工程專業碩士生肖飛等大批校友也都參與了深中通道項目規劃、設計、施工、管理等各個環節的工作;2017-2020級道路與橋梁班級近200名同學奔赴深中通道的建設現場,完成了調研、實習等實踐任務。

華工供圖

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