堪稱世界級超大集群工程的深中通道你聽說過嗎？

深中通道是連接深圳市和中山市的大橋，是世界級超大的"橋、島、隧、地下互通"集群工程。路線起於廣深沿江高速機場互通立交，與深圳側連接線對接，向西跨越珠江口，在中山市翠亨新區馬鞍島上岸，終於橫門互通。全長24千米。

工程包括：兩座人工島，東側島長625米、寬100米；西側島長625米，寬175米；沉管特長隧道，長6720米，下穿大鏟灣水道、機場支航道、磯石水；伶仃洋航道橋，主跨1620米、通航淨空76米；橫門西航道橋，主跨580米、通航淨空53.5米。

深中通道西人工島工程已於2016年12月30日正式施工。 2017年11月3日，深中通道橋樑工程施工圖設計已通過專家審查，橋樑工程在年底實質開工，項目建設全面轉入實質性的施工階段，預計2024年建成通車。

島

西人工島快速成島，如何做到的？

17年9月18日，深圳機場附近的礬石水道風平浪靜，正是適合振沉最後一個鋼圓筒的好天氣。5月1日，首個鋼圓筒在這片海域振沉成功，只用了4個月多的時間，深中通道西人工島快速成島，這項深中通道的先行工程進展順利，為後續工程建設開了個好頭。看著最後一個鋼圓筒精準振沉到位，中交一航局深中通道西人工島項目技術負責人心情愉悅，“西人工島目前相當於毛坯房建成了，下一步將進入精裝修階段。”

西人工島是如何快速成島的呢？

海床地質情況比港珠澳大橋更惡劣

深中通道西人工島的築島結構與港珠澳大橋人工島的一樣，都是採用“鋼圓筒圍島”。在港珠澳大橋人工島建設的時候，工程師對築島海底15米至20米厚的淤泥層做了一個形象的比喻——“水豆腐”。在“水豆腐”上築島，如果用常規的拋石斜坡堤或者重力式沉箱結構的話，拋石、沉箱一旦落到“水豆腐”上，就會滑出去，固定不了。

“鋼圓筒圍島計劃，用57個直徑28米的巨型鋼圓筒，直接固定在海床上，然後在中間填沙形成人工島。這個巧妙的方法，很快就能形成穩定的結構。”負責人表示，鋼圓筒圍島的施工結構，既避免了複雜海床結構對施工造成困難，對海洋環境的汙染也是最小的。

然而，西人工島的海底勘探工作完成後，給中交一航局施工團隊帶來了難題。“這裡的海床結構不僅有厚厚的淤泥，而且表面凹凸不平，有些地方很硬、有些地方很軟。”負責人表示，以前這裡是採海砂的地方，海底遺留眾多深淺不一的採砂坑，地質條件比港珠澳大橋人工島的施工條件更惡劣。這塊凹凸不平、軟硬不一的“水豆腐”，在振沉過程很容易造成鋼圓筒位置出現偏差，無法保證精準地到達設計預定的位置。

用“攪拌機”把“水豆腐”攪鬆拌勻

地質問題一天不解決，鋼圓筒振沉就無法施工。負責人指了指停泊在鋼圓筒振沉施工現場的DSM船（水下深層攪拌船）說，它是解決西人工島地質問題的功臣，現場施工人員習慣稱之為“沙樁6號”。“這條船本來是為香港機場施工準備的，主要作用是把軟土硬化加固處理。我們運用反向思維，把它應用於硬泥變軟。”

DSM船上有三根標誌性的圓筒，如果說DSM船是一臺巨大的攪拌機的話，這三根管就相當於攪拌機的攪拌鑽頭。“這三根管在海底，沿著將要振沉的鋼圓筒壁的位置，用鑽機深入砂層，人工注入泥漿作為砂礫間的‘潤滑劑’並攪拌，使施工區域地質更加柔軟，讓鋼圓筒更容易穿透硬質砂層。”負責人說，地質問題是西人工島施工的最大難點，DSM船施工技術的應用，對水下密實砂層進行預處理，使得振沉時水下地層岩土性質相對較均勻，便於鋼圓筒平整精確地振沉至設計位置。

“13號強颱風‘天鴿’襲擊過後，我們對每個筒進行測量，位置幾乎紋絲不動，說明了鋼圓筒的結構和穩定性都經受住了考驗，這種施工方式可行性也得到了很好的證明。”負責人表示，中交一航局已對DSM船施工技術申請了專利，這項技術使得鋼圓筒快速成島施工的應用範圍更廣了，有助於以後的推廣應用。

“天下第一錘”助力成島

“看到抓住鋼圓筒的黃色抓手了嗎？那是我們公司研發的十二錘聯動振動錘組。”負責人說，就是這組“天下第一錘”把57個平均重量超600噸的鋼圓筒成功打入海底。

“相較於港珠澳大橋，深中通道鋼圓筒更長的直徑，意味著更大的體積與重量，振沉作業所需要的動力勢必更強。”在接駁船船長駕駛室內，負責人隨手拿一個礦泉水瓶與一桶方便麵進行對比，“這就是港珠澳大橋使用的鋼圓筒與深中通道西人工島鋼圓筒在體量的不同。”

實際上，早在港珠澳大橋收尾階段，關於振動錘組改造事宜就被提上了日程。負責人介紹說，為保證鋼圓筒打設順利，項目在原有的“八錘聯動錘組”技術基礎上，選用集震力更大的12臺進口APE600型液壓振動錘聯動方案來實施振沉。

“單個錘從美國購買，但12個錘怎樣組裝起來，怎麼按預設的標準協同作業完成施工，是我們自己研發的。”負責人說，“例如在振沉時，設備受力不均衡，會產生輕微的抖動。在十二錘聯動錘組的設計與製造中，我們對之前發現的問題進行了系統梳理。”

從“八錘聯動錘組”到“十二錘聯動錘組”，振動錘結構進行重新優化改造。改造完成後，不僅在振沉力量上有了跨越式升級，最大的施重力達到5900噸，稱為“天下第一錘”當之無愧。

隧道

世界首例特長隧道，如何設計的？

深中通道管理中心副主任、總工程師，在手下工程師心目中是大神級的人物。他參與了深中通道項目設計的全過程，每當設計遇到瓶頸、受到質疑的時候，他總能提出可行性的解決方案力挽狂瀾，推動項目前進。他認為，深中通道的各個重點構築物中，6.8公里的特長雙向八車道海底鋼殼混凝土沉管隧道是最具技術創新性的。

隧道設計出動駕駛模擬器收集數據

這條雙向八車道的海底鋼殼混凝土沉管隧道具有五大技術難點，分別是超寬、變寬、深埋、回淤量大、挖砂坑區域地質條件差。其中“超寬”很好理解，雙向八車道設計標準，管節斷面寬度46米，為世界第一；而“變寬”，指的是隧道內部有615米的變寬段，在這裡將增加4條匝道形成水下互通立交，這意味著雙向八車道在這裡變為雙向十二車道，隧道內多次分合流，行車安全性問題突出。

隧道內部的設計互通立交，在設計階段就遭遇巨大的困難。

第一個“攔路虎”就是視距。“平常我們開車走互通立交橋，視野是很開闊的，坐在駕駛位置能連續看到前面的景觀和障礙物。但在隧道里面駕駛，司機視線是受限制的，看不到遠處的來車。”宋神友表示，匝道往哪個方向延伸最佳、怎樣設計保障行車順暢、安全？這些都是在設計階段工程師難以逾越的難題。

怎麼解決這個問題呢？工程師和他的團隊想到了使用駕駛自由模擬器的方法。這是一種類似虛擬現實的技術（VR），工程師在一個駕駛模擬器模擬行車，體驗虛擬的行車環境，收集視距的相關數據為設計提供支撐。

165米長鋼殼混凝土沉管全球首次採用

長6.8公里的雙向八車道海底隧道，採用怎樣的施工方法和結構進行建設？深中通道設計團隊經過反覆的比選，最終確定採用鋼殼混凝土沉管結構。該結構具有適應建設超寬、深埋、變寬等建設條件，承載能力、抗裂性能好，耐久性有保障，對海洋環境影響較小等優勢。

但是，雙向八車道海底沉管隧道世界上沒有先例，創新的結構方式鋼殼混凝土沉管，每個標準管節的尺寸為46*10.6 *165米，為全球首次採用，存在極大的技術挑戰。據介紹，深中通道鋼殼混凝土沉管隧道合計32個管節，每個標準管節長約165米，用鋼量超過30萬噸，體量巨大。

他告訴記者，由於面臨超寬、變寬、深埋、地層差異大、加淤強度大等複雜建設條件，隧道的鋼殼混凝土管節構件尺寸大大超出了既有國外工程案例的經驗範圍。，目前國內尚缺乏成套的鋼殼混凝土沉管隧道建設標準和規範，因此從結構理論、技術標準、設計方法、材料、工藝、裝備等方面都需要開展一系列的科技攻關。“預期成果是，我們將研發一種新型沉管隧道結構型式，填補國內鋼殼混凝土沉管技術空白，形成國家標準、行業標準。”

橋

海上超高橋面伶仃航道橋，將如何建設？

深中通道項目由東往西，重點構築物分別為東人工島、機場互通、海底隧道、西人工島、伶仃航道橋、萬頃沙互通、橫門東航道橋、橫門互通。由此可以看出，靠近中山這邊的西側，建設施工以橋樑為主。其中，主跨1666米的海上超高橋面懸索橋——伶仃航道橋，在國內並沒有先例，類似的工程建設經驗少，海中深水錨碇建設、超高橋面的抗風安全問題存在較大技術挑戰，目前仍處於施工設計階段。

伶仃航道橋的設計，受到防空限高和通航的限制。寶安機場決定了伶仃航道橋橋塔的高度以及施工裝備的高度；需要穿越兩條出海航道，伶仃洋航道和礬石水道，通航等級高，決定了伶仃航道橋的淨高。

“伶仃航道橋主橋的橋面達90米，主橋超高橋面將成為全球最高的海中大橋。”工程師說，這個高度相當於30層高樓，這意味著伶仃航道橋建成後，司機可以駕駛車輛體驗30層高樓上高速疾馳的感覺。“珠三角是颱風多發的區域，我們正在進行橋樑的抗風性能試驗。”

伶仃航道橋將採用什麼結構呢？他表示，伶仃航道橋將是一座門塔式懸索橋，兩座橋塔像兩道門一樣分別矗立在主跨兩側。記者採訪瞭解到，今年年初公佈的深中通道設計方案競賽第一名的設計稿中，伶仃航道橋是一座獨柱塔式懸索橋，後來根據設計要求，目前已經調整了設計方案，改為門塔式懸索橋。“中山境內現階段還沒有懸索橋，但是這種結構的橋珠三角的市民都很熟悉。目前珠江東西岸唯一的連接通道虎門大橋就是一座懸索橋。”