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质量为先赢得国优大奖——洲头咀隧道工程

2022-06-20  09:22:26 作者:四航二公司点击:1771次

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2015年1月28日,洲头咀这条造福珠江两岸的幸福隧道、幸福桥建成通车。这条 “幸福通道”是四航人用八年的奋斗搭建而成的,八年时间他们将芳村拉入广州城市半小时城市圈内,将海珠内环段与芳村行车距离缩短至2公里、行车时间缩短至2分钟,带动海珠两岸经济发展。

选择隧道连通两岸是深思熟虑后的最优解。“洲头咀地处三江交汇处,是珠江沿线重要景观节点,其中的沙面地区还是近代历史保护区,如果建特大桥梁,净高很高,引桥也会很长,经过专家论证,为更好地保护沿岸景观和减少拆迁量,最终选择建下穿隧道。” 时任广州市中心区交通项目办工程部长宋志国介绍道。但对于工程人员而言,最大的困难和挑战恰恰都来自于珠江水面之下,但这都难不倒四航二人对品质工程的追求,经过2500多天的安全生产,项目获得了全国市政工程建设优秀质量管理小组称号,并被被评为国家全过程质量控制试点项目之一。

攻克“变截面”过江难题

2008年10月20日,公司承建的洲头咀隧道工程二标段工程正式开工。二标段是整个项目中最晚动工的部分,却是洲头咀隧道系统工程最核心标段。二标段工程全长750米,建设内容包括西侧芳村岸暗埋段、兼容沉管预制的干坞工程、沉管隧道段及东边海珠岸暗埋段。采用沉管隧道建设,由四节钢筋混凝土管节组成,平均每节高9.68米、长85米、重约2.5万吨,其中最重的一节将近2.68万吨,这四节沉管比之前广州市生物岛隧道工程的沉管重一倍多。

从设计到建设,洲头咀隧道都以100年使用寿命作为考量基准。其中,许多新技术、新方法、新工艺当时在国内都是首创。如隧道沉管段与岸上段连接处为变截面管段,横断面标准宽度31.4米,变宽段最大宽度39.4米,这也是当时亚洲最大的变截面过江沉管隧道,无论是管节预制模板的制作、管段起浮的干舷控制,管节浮运和沉放的稳定性控制,以及管节对接后的受力平衡控制,都是一道道难题,而变截面沉管的设计又将这些难题放大了。

同时,这也是公司首次独立承揽沉管隧道业务,项目被赋予为后续工程积累经验的重任。为此,四航局为洲头咀项目抽调精兵强将,梁杰忠为第一任项目经理,罗超飞为第一任项目书记,技术专家余青山为第一任总工程师,并成立“沉管技术梯队”与中山大学、华南理工大学、武汉理工大学、四航研究院等研究机构合作,在充分熟悉设计图纸前提下,对管节预制的重点、难点进行分析、讨论,确定了分两层预制管节的主方案,沉管预制模板方案、沉管预制施工方案等多个配套方案。洲头咀这些技术经验不仅为现场施工提供了坚强的技术支撑,并汇编成了两本厚厚的论文集,为世纪工程港珠澳大桥沉管预制奠定了坚实基础。

调配百年防水沉管 “秘方”

大体积混凝土施工容易产生裂缝,洲头咀隧道沉管混凝土结构裂缝宽度要求小于2毫米,抗渗等级要求不小于P10(能抵抗1兆帕静水压力而不渗水),2009年时任项目总工程师欧伟山介绍说:“钢端壳及面板安装精度要求极高,是做好防水最关键的一环,最大横断面宽39.36米、高9.68米的沉管,钢端壳安装时每延米平整度要小于1毫米,整体小于3毫米。误差偏差大小会影响到管节的预制精度,可以说决定了沉管安装的成败。”

沉管防水主要依靠管段结构自防水和管段接头防水。为保证沉管结构的自防水性能,满足沉管的抗渗性能,减少大体积混凝土的裂缝,洲头咀隧道工程对沉管混凝土配合比进行了长达8个月研究,分别对水泥、骨料、外加剂等83组配合比进行比选,试验测试。针对混凝土的强度、抗渗、水化热、和易性、收缩值、重度等比较和论证,并设置物理模型进行验证,采用“双掺”技术,以满足沉管预制施工工艺要求。为保证管段接头防水性能,工程还采用先进的接头止水带——GINA止水带,材料的抗渗性能、耐久性能、使用寿命均超出普通橡胶材料。 另一方面,沉管在接头时还使用钢索连系,由钢索连系固定的隧道整体可以随着水流变化时微调角度、高低。

最终,项目部确定了分两层预制管节的主方案,沉管预制模板方案、沉管预制施工方案等多个配套方案,通过优化混凝土配合比、控制高支模制安质量和严控混凝土浇筑过程工序等三方面来确保预制管节混凝土的抗渗、抗裂性能。

为了实现毫米级的质量控制,施工计划被分解至每一天,甚至以每10厘米设计预制方案,利用三维管节图定位交底,现场每车原材料必须分毫不差。正如2013年时任项目经理曾尚松所言:“只有深化做好每一个细节才能做好每一道工序,每一节管节。”

精准对接凝结建设智慧

洲头咀位于海珠岛西端三江交汇之地,这里有着广州市区里最为浩瀚的江景。即便如此,江面距离也不过三百余米。高峰时,江面上施工船只能满足15艘的运作,起重船、安装驳船、炸礁船在江面上停得满满当当。如何将2.5万吨的沉管在350米水域中完成一系列动作实现精准对接、安放在挖好的基槽内考验着建设者的智慧。

项目部打破常规思维,借鉴水利筑坝工艺。采用模袋砂围堰施工,相对于传统的吹填,模袋砂围堰施工投入设备少,提高了安全系数,能节省3个月工期。不过,一般膜袋沙结构围堰只有7至8米,洲头咀首次就达到14米,而二次围堰超过200米,欧伟山说:“要做成这样的围堰,很不容易。”项目不断优化提升安全性,一年时间三次优化打磨着每一个人的抗压能力。其中对E4沉管安装、芳村二次围堰增加包括坞口增设挡水墙、旋喷桩止水等一系列的施工设计变更和施工措施,大伙仍需要保持小心谨慎,控制一切设想范围内的变量,细致到施工基础清理,清洁度不达标会造成平移,环环相扣愈加不可控。 

沉管制好后,围堰缓缓打开,将干坞内放满水,沉管在水的浮力下,开始由牵引船助力拖放,浮运到江中规划线位后再进行沉放安装。沉管的浮运安放要尽可能做到稳、准、快,而沉管对接安装精度却是以毫米计算。

“科技+人工”结合,将首段沉管安放轴线偏差控制到8毫米。沉管对接采用2个行程为1米的1500千牛拉合千斤顶及配套设施进行,沉管拖运沉放及验收采用无线传输的“三维实施检测系统”,并配以全站仪岸上测量控制和GPS定位测量两种相结合的测量定位方案,同时,采用潜水员水下探摸的辅助手段,以保证管段安装符合设计和规范要求三维实施测量将把它变成三维立体显示,保证了高精度完成对接。

八年磨砺铸就精品工程,四航二人用实际行动践行“让世界更畅通,让城市更宜居,让生活更美好”的企业愿景,兑现了向广州市民交一份满意答卷的千金诺言。