海底“绣花开路”！深中通道沉管隧道“水下3D打印机”来了

来源：南方网

6月21日，从广东省交通集团获悉，深中通道沉管隧道工程核心装备之一、由交通运输部广州打捞局联合中船708所、华南船舶机械有限公司及天津水运工程研究院自主创新、共同研发的“水下3D碎石整平清淤船”正式开工建造。这个被誉为“水下3D打印机”的“神器”，预计于2020年建成投产，将用于解决深中通道沉管隧道所有超宽变宽沉管管节基槽碎石铺设难题。

给海底“做磨皮美容”，解世界最宽海底沉管隧道基槽整平难题

深中通道连接珠江东西岸，是承接粤港澳大湾区产业转移打造的交通大动脉。作为世界级超大型“桥、岛、隧、地下互通”集群工程，该工程的海底沉管隧道长约6.8公里，为双向八车道超宽钢壳混凝土沉管隧道，具有“超宽、变宽、深埋、回淤量大、挖砂坑区域地层稳定性差”五大技术难点，工程规模和技术难度前所未有。

据悉，深中通道沉管隧道将由32节深埋在伶仃洋海底40多米深基槽内的沉管组成。除尺寸为46×10.6×165米的标准管节外，项目还包括5个总长为615米的变宽管节，其断面宽度从46米逐渐变宽至最宽的55米。建成后的深中通道沉管隧道将是世界上最宽的海底沉管隧道。

在40多米深的海底，放入最宽达55米的管节，如何解决基槽整平，给管节一个安全的环境，成为一大难题。在实际的作业中，碎石整平清淤船的功能相当于海底铺路机，通过抛石管精准定位，向海床投入碎石并铺平，大型海底隧道的沉管就铺设在碎石面上，高效率的作业速度可以解决受海底水流影响在碎石上产生回淤量大的难题，保障沉管快速安装。“此次开工建造的‘水下3D碎石整平清淤船’，将主要解决项目超宽变宽管节基槽碎石整平的难题。”深中通道管理中心副总工程师李进表示。

据了解，该船集基准定位、石料输送、高精度铺设整平、质量检测验收功能于一体，因其铺设作业的高效率和自动化，被形象地称为深水碎石铺设的“3D打印机”。


“传统管段都是矩形，而我们这个标段中有一半管段为不规则形状——梯形，基础最宽处达60米，国内外现有碎石基础整平船都无法满足要求。”广州打捞局深中通道项目部经理孔维达介绍，建成后的“水下3D碎石整平清淤船”由主船体、水下整平架两部分组成。主船体为箱型“回”字形结构，船长62米、宽55.6米，整平作业设计水深60米，最大水深可突破100米，是当前世界上作业水深最大的碎石基础整平船。

　　

特别版“津平2”7天完成近1万方碎石基础铺设任务
“水下3D碎石整平清淤船的创新，将把我国沉管隧道施工技术水平提上新台阶。”孔维达说。如果说“津平2”是港珠澳大桥深水整平的功勋船舶“津平1”的升级版，那么“水下3D碎石整平清淤船”就是“津平2”的特别版。

特别版“津平2”有何特别之处？
据了解，建成后的“水下3D碎石整平清淤船”与传统整平设备相比，其分体式水下整平系统可大大降低海况对作业的不利影响。该船采用船、架分离的设计，直接把整平架下放到开挖好的基槽面进行碎石基础铺设，避免了风浪流对碎石基础铺设作业的影响，克服了水深限制、提高了作业效率和精度，解决了E23-E32管节沉放隧址邻近深圳机场侧航空限高问题。同时，该船碎石整平精度可达±2.5厘米，为国内碎石基础整平精度最高的船舶，在国际也属于领先水平。

根据技术要求，在管节沉放对接之前，如果已经铺设好的碎石基础面回淤超过一定厚度，则需要进行清淤工作，但是又不能破坏碎石基础。为了提供工作效率，“水下3D碎石整平清淤船”集作业母船、供料、整平、测控、清淤功能于一体，“利用整平架可下放靠近碎石基础面的优势，在整平架上配置了高功率的清淤泵，配合设计巧妙的清淤结构，便可通过精准控制清淤高度，一次性实现对碎石基础表面及垄沟淤泥的高效清除，且不会对已铺设的碎石基床造成破坏。”孔维达介绍。

另外，该船所采用的高精度水上水下定位控制系统，将碎石供应系统、高精度铺设整平系统、质量检测控制系统和精准清淤系统融为一体，即使在基槽底部能见度为零的情况下，也能实现智能自动化控制，由供料系统自动输送石料，通过铺设整平系统和测控系统根据海床情况自动进行3D碎石整平作业，7天即可完成单节管近1万方的碎石基础铺设任务。

深中通道首个管节于6月下旬浮运浇筑
目前，深中通道沉管隧道工程进展顺利。本月初，深中通道沉管预制智慧工厂已正式完成改造，预计项目首个管节将于6月下旬从广州南沙出运至珠海桂山岛进行浇筑。另一方面，“津平2”自升平台式碎石铺设整平船已于今年4月正式下水，依托深中通道工程研制的另一个核心装备、世界第一艘且唯一一艘沉管浮运安装一体船也已于6月出坞，预计两艘设备船将于今年下半年运抵深中通道现场进行调试，为力争年底实现首个管节浮运做好准备。“水下3D碎石整平清淤船”则预计于2020年6月建成投产，建成后将首先服务于深中通道项目。