【匠心智造】 打造我国寒冷地区首条海底沉管隧道

大连市地处东北，每年大约有四个多月处于冬季施工期间,并且当地平均风速较大，大风连续出现时期也较多，而北方寒冷地区的低温、大风以及干燥环境对于沉管预制施工质量的控制也具有重要影响。然而更大的困难是单个节段近2700立方米的大体积混凝土浇筑完之后如何在冬天进行温度保温，达到百年海工混凝土质量要求，这是首要考虑的问题。

与港珠澳大桥沉管隧道的工厂法预制不同，大连湾海底隧道项目建造了国内最大的沉管干坞“加工厂”，干坞的主体面积约为16万平方米，相当于22个标准足球场。在干坞内进行沉管节段预制，减少了沉管顶推、移至水坞这一步骤，优化了施工工艺，有效降低了成本，效率得到了很大的提高。

由于项目的施工面多，各项资源投入大，项目部对于沉管预制施工质量的要求十分严格。但由于大连及周边地区天然优质砂严重缺乏，这成为解决大连湾海底隧道工程定制混凝土配方的大难题。建成大连湾海底隧道需要近36万方的优质混凝土，如果考虑从再远处运来河砂，不但造价更贵，物资运输供应也难以得到保障，采用机制砂来代替天然优质砂成为解决原材料的一个办法。

然而要实现并不容易。大连市对于环保要求严格，机制砂生产线离得太远，不可控因素较多，碎石生产所需毛料开采离生产线现场较远，这对混凝土原材储备造成较大压力。最后，砂石供应商需要在施工现场旁建一条碎石、机制砂生产线，以供应满足沉管预制需要的机制砂。

采用机制砂配制沉管混凝土，这在国内寒冷地区沉管尚属首次应用，混凝土质量能否满足沉管预制需要，亟需验证。四航人结合大连地区多风的环境，综合营区绿化和厂区标准化建设需求，充分利用混凝土试验的材料。在制作花池和防撞墩的过程中，对机制砂混凝土工作性能、脱模剂选用、振捣棒选型、振捣时间等参数进行探索。

在120多个花池模板及多个防撞墩的试验下，机制砂混凝土性能得到初步验证，然而真正的难题——2700立方米的沉管节段浇筑如何在冬季施工保温并保证其质量摆在了建设者的面前

如此大范围的保温，足尺模型试验就非常有必要。足尺模型试验的开展，对于项目部全体人员来说像是一次模拟考试。

2019年12月16日，在历经25小时的连续施工后，大连湾海底隧道工程首个沉管足尺模型浇筑完毕，然而真正的考验才开始。室外接近零下十摄氏度的低温，混凝土内部温度最高可达到四十五摄氏度，将近五十五摄氏度的温差，只要保温篷布有一丝漏缝，寒风就能趁虚而入，从而使得混凝土的表面温度急速下降，产生温差裂缝，这对于沉管制作有着极高要求的四航人来说，是万万不能接受的。蒸汽养护，专人测温，检查，一项项严格把关，终于可以进行拆模了。

随着最后一个蒸汽养护的喷嘴停止了喷雾，篷布从足尺模型上掀开，完整的沉管节段暴露在人们眼前，足尺模型试验是一次成功的试验，混凝土质量等各项指标均满足要求，通过在足尺模型中埋设温度、应变传感器，监测试验全过程中温度及应力变化与分布情况，验证混凝土温控措施有效。

四航人凭借在港珠澳岛遂工程沉管预制的施工经验，在大连湾海底隧道沉管预制因地制宜，对其不断优化和创新，特别是将“穿孔塞焊”方案调整为“摩擦焊”方案，以及将中墙“S型”拉钩筋调整“C型”拉钩筋，不仅大大地提高了现场施工效率，降低了质量风险，还节约了大量的人力、物力的投入，得到业主和设计方的肯定。在不断验证中，建设者终于找到了适合大连地区的混凝土配方，并验证了冬季施工各项措施，尤其是冬季混凝土施工温控措施及温棚、蒸汽养护的施工效果，形成了大风寒冷季节施工操作完善的流程。