《天开海岳》
上期提要:港珠澳大桥是海底隧道,盾构机用不上,直径15米的隧道也不符合双向6车道38米的隧宽。怎么把事先已经制造好了的33节沉管依次放入海底,不漏水,也不能被海水给冲断、泥沙给压垮?
港珠澳大桥的建设者们,十几年设计、七年施工,和大海打交道,他们对海水不陌生,对海底世界也越来越熟悉——
为了弄懂什么是“复合地基+组合基床”这个港珠澳大桥建设的又一项中国对世界的贡献,一天下午,摄制组专门请来了“岛隧工程”的副总经理尹海卿为我们做解释,摄像机在身旁架设着,尹总一点也不紧张:
“首先我们要说沉降,”尹总说,“我们这个沉管隧道要求是什么?要求在120年的使用寿命里边,它的沉降不能大于20厘米,差异沉降不能大于2厘米。沉管的事,沉管安装的事,一出事就是大事。”
啊?尹总不慌,我却心紧。
我问:“您指的是由沉管连接在一起组成的隧道,这隧道不是一个平面的基础?”
尹总说:“对,5．6公里的隧道不可能是一条直线,不可能是平的,对吧?那么沉管从高到低,从人工岛经海底再到人工岛,是带曲线的。这岛与隧结合的地方就很难搞。”
“好比是脖子的地方?”
尹总:“对,就是接驳的地方,两个人工岛与隧道对接的这一段是提前预制好了的沉管和现场浇筑的‘暗埋段’的对接,难度很大,所以地基就要特别结实。那你怎么能让又厚又软的淤泥变得结实而有硬度?我们就用了一种叫‘挤密砂桩’的技术,就是不挖走淤泥,而是‘掺沙子’,通过一根根又大又高的钢管往海底里压沙子,先慢慢挤走海底的淤泥,然后扩径,把一个个‘沙柱’变成一块块‘沙饼’,这样,慢慢地,地基就牢了,就硬了。”
哦,“神奇”又来了!
问:“那人工岛和隧道总共用了多少根‘挤密砂桩’?”
“几万根吧。”
“哇,几万根?”
一根钢管从水面打到海底想想都不容易,几十米的水深哪。
当钢管穿透淤泥层,一个砂桩打完了,管子还要拔出来再打下一个。打了颈部,围着两个人工岛还要再各打一圈。总之“挤密砂桩”越多,人们越放心。所以当时工人都吃住在船上,打砂桩也在船上,疲劳、辛苦,海风、海浪,枯燥也是挺难对付的一件事。
当然,这些都是后来我在岛上听工人师傅们说的。
对于沉管隧道的沉降控制,港珠澳大桥“岛隧工程”其实使用的不仅仅是一个“挤密砂桩”,还有“基槽精挖”“抛石夯平”“基床清淤”以及“碎石整平”等好几项技术。
这些技术都是被需求拉动的。没有需求人就不会去“创新”。
“而人工岛两头的地基有办法搞好了,海底的基槽,这个难题是不是也同步地出现了?”我问。
尹总说:“是,这就是第二种‘基础’。5．6公里的隧道,这么一大段,我们的基础决定着整条隧道的使用寿命,能不能满足120年?这条隧道不是桥面甚至桥梁,可以在120年当中不断地检查、维修,甚至更换。这一长条沉管埋到海底就是永久性的存在,你不可能说哪一段几十年后发现有问题了还可以‘拿出来’,修好了再‘放回去’吧?一劳永逸,就是为了这‘一劳永逸’,我们采用的技术是‘复合地基+组合基床’。”
哦,这下“复合地基+组合基床”不得不面对了。
这是两项技术,都是世界首次使用。怎么做的,具体指什么?
尹总告诉我:“首先是我们要开挖基槽。我们先用‘抓斗式’挖泥船,用它巨大的抓斗在水下挖出一条48米宽、最大48．5米水深的垄沟。在这个基础上,铺满2米厚的大石块,然后用振动锤把大石块夯平,再平整铺上一层1．3米厚的小碎石。这样,一条5664米长的沉管基床才算完工,需要铺设的碎石方大约是多少?你都想不到,56万方左右!”
嗯,从“基槽”到“基床”——动静好大,但听着,似乎并不困难?
“不困难?你听我往下说——
“开始,我们要求工人开挖的精度是50厘米以内,就是说设计底线是50厘米以内,多挖也不行,少挖也不行。如果不这样,基槽被挖得坑坑洼洼,高高低低,以后基床的刚度就不一样,抗沉降的能力,特别是‘差异沉降’能力就不一样。所以后来我们干脆开发出了一种大型的新设备,精挖系统,或者说造出了一条精挖船。”
“又造了一种船?精挖船?”我问。
“对,专门为大桥沉管隧道造的。”
尹总轻描淡写地回答,我也并不惊讶,因为港珠澳大桥,为了它中国诞生的新技术、新装备、新的生产工艺多了去了,对此我已经不觉得稀奇。当然如果说讨论这么众多的“新”,它对提升中国装备制造业的整体水平,那无疑是一个很大的推动。这倒是事先人们没有预料到的。
回到“精挖船”,好。
尹总说:“这种精挖船最大的好处就是它的抓斗不再是过去的那种有角度的大挖斗,一斗下去就是9米,几十方泥沙,高低差度能有3米,根本不能满足我们50厘米的要求。这次新造的船,抓斗是平的,挖一点、提一点,再挖一点、再提一点,这样50厘米就可以做到。”
有了“精挖船”,我理解,港珠澳大桥的隧道沉管就有了基槽内的深挖和找平的保证,不过这时的基槽对沉管还只是一个“床”,硬板床,还不是褥子。设计者们还要让它软,让33节沉管在海底有一种睡“席梦思”的感觉,这样做当然不是为了让沉管真的睡起来只感到舒服,最主要的是减震、抗压。因为将来沉管一旦被埋入20多米深的基床,头顶首先要铺上2米厚的碎石,算作“被子”,然后还要承受大约22米厚、120年会越积越厚的淤泥,这些荷载沉管都得受,而且都得受得起!
作为一篇报告文学,我想我能用文字把“复合地基+组合基床”解释到这一步也许就已经够了,其实对于这两项技术,难以操作的地方还很多。比如说往基槽里面铺碎石、建基床,那石头大小也有讲究,都是精选的,大了不行,会影响整平精度；小了不行,成形后的抗冲刷能力不够。这道工序叫“抛石夯平”,大家别忘了,海下几十米的深处,石头抛下去会漂,怎么能准确识别位置,抛得准,还要放得平,这真的很难,搞不好就“天女散花”了。所以设计人员想到用“抛石管”,海面上一个斗,下面连着一根管子漏石头,管子快到基槽里面了,水流变小,距离也短了,然后碎石抛下,就会相对准,所以后来有人形容“抛石管”说,这玩意就像老式打字机的打印针,嗒嗒嗒地来回移动,在深海里“打印”出一条条规规整整的石垄。再加上在这一步上,工程技术人员又开发出了一种“液压振动锤”,锤的能量是多少?振动的时间是多少?夯成的石量又是多少?计算机都能控制,这样获得的参数准确,效率也比过去在海面上盲锤,提高了整整10倍。而经此工艺完成的沉管后来经过实测,沉降均在5厘米,差异沉降竟然能够保证在了1厘米!
天哪!1厘米?一根小手指的宽度!
赞,海底深赞!
下期看点:两万名港珠澳大桥的建设者,每一位英雄的心里也都有一座丰碑——既属于国家,又属于自己的丰碑。只不过那丰碑不单是光鲜亮丽的,更有着风吹日晒、电闪雷鸣雕琢的痕迹。
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