海底绣花看不见的精雕细琢(施工企业管理杂志).doc
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海底绣花:看不见的精耕细作——记港珠澳大桥岛隧工程沉管隧道基槽精确开挖2011年4月13日,当中交广航局30方抓斗船“金雄”船长唐少鸣右手握着操作手柄轻轻往前一推,“金雄”110吨重的巨斗稳稳张开没入海水中,开始港珠澳岛隧工程第一节管节E1段精挖,船上加装的数十个与7台计算机相连接的传感器也在迅速运转。唐少鸣来回观察在他左前方的监视器和左下方的深度计,“金雄”钢丝卷筒发出几声巨响后,他将手柄轻轻往回一拉,吊着抓斗的钢丝绳迅速开始回收,挖泥室所处的转盘开始向右转,“哗啦”一声,“金雄”船体猛然往上一抬,卸泥完毕,一斗泥挖完!唐少鸣左前方的监视器上,留下了刚才那一斗的下放轨迹和挖深数据,他长长地吁了一口气。这一次挖泥非同寻常,它是港珠澳大桥岛隧工程沉管隧道基槽实施精确疏浚的“第一挖”,也是挑战世界级施工难度的“第一挖”!110吨“巨手”深海“绣出”5664米隧道基槽港珠澳大桥被誉为“超级工程”。何谓“超级”?其中一个重要因素在于,设计师敢于提出比普通工程更高的技术要求和验收标准!中国工程设计大师、港珠澳大桥主体工程设计联合体的设计总负责人孟凡超表示,港珠澳大桥作为当前我国交通领域建设的世界级的跨海通道,有不少技术是国内甚至是世界首次应用。其中海底隧道工程为我国第一条在外海修建的海底沉管隧道,沉管隧道水下埋深达45米,沉管隧道长度及规模居世界之首,这在施工技术上具有世界级难度。首先,港珠澳大桥整条海底沉管隧道基槽并不如人们想象中那样位于同一水平面上,而是整体呈一个“锅底型”。出于隧道基槽底部土质承载力和确保通航安全等综合因素考虑,整条隧道基槽都具有纵横向不同坡度的变化,无论是横切面还是竖切面,这个“大炒锅”的断面图都是不同的,这种作业难度远远超出了平整开挖。它要求在海上风浪中作业的挖泥船“慢功出细活儿”,在海底一点点地挖出一条5664米长,且具有不同坡比、复杂多变的“锅底型”海底基槽。其次,沉管隧道基槽开挖是一项在水下作业的“隐蔽工程”,需要挖泥船在完全封闭的“看不见”的海底作业,无法用“看得见”的方式去衡量和控制深度问题。最让人挠头的是:这“看不见”的“每一抓”,都要求“下手”力度必须“刚刚好”,误差不能超过0.5米!0.5米的误差范围,这是一个什么概念呢?按照目前中国水运工程质量检验标准,在离岸500米以上水域用斗容18立方米的抓斗开挖基槽,其平均超深为1米,最大超深约2米;而当挖泥水深大于等于20米或抓斗大于18方时,其平均超深可根据实际情况适当加大,依此类推,根据本岛隧工程工况,如隧道基槽开挖允许平均超深2米,最大超深3米,也不足为奇。可见,这个“误差水平”,已经远远超出了目前的疏浚工程技术规范,也被称为目前世界同类工程中施工难度最大的。实际在,早在2008年12月,受港珠澳大桥前期工作协调办公室委托,中交广航局成立了由总工程师曹湘波牵头的科研团队,历时2年多开展了“港珠澳大桥沉管隧道基槽开挖工艺及回淤观测试验研究”专题研究(一、二期),主要包括成槽工艺及设备功效试验、试挖槽边坡稳定分析、现场回淤实测与分析以及回淤数值模拟分析等四项子课题,该项研究为港珠澳大桥初步设计选定沉管隧道方案以及施工组织设计提供了重要的参考依据,荣获了中国水运建设科学技术一等奖。针对港珠澳大桥岛隧工程开挖精度要求,经过繁琐的比对和试验,在隧道基槽精挖施工船型的选择上,广航局决定选用国内自主设计建造的最大型抓斗式挖泥船“金雄”进行“精挖”。“金雄”的抓斗重达110吨,相当于100辆小轿车的重量,斗身高近4层楼,巨大的抓斗张开时最大宽度可达9米,一斗下去,30方的斗容量“可以把一个10方的房间都填满泥”。可以想象,在海底这样一个受水流等自然条件影响极大、变幻莫测的世界里,“金雄”这只“巨手”只要伸到海底“随便一抓”,都很可能会出现一两米的误差。历史上,无论人类如何不断发明创新,应用先进的技术去改变自然原来的面貌,但大自然仍然会如同生物条件反射式地进行“反抗”。岛隧工程施工区域地处内伶仃洋海域,距离陆地约14海里,属于外海施工。“外海施工,意味着将面临洋流以及热带风暴等诸多不确定因素的影响,岛隧工程中的沉管隧道为东西走向,与广州港出海航道几乎垂直,这就意味着施工船需要顶流作业,该施工海域洋流湍急,最大时速高达4节。‘金雄’在如此湍急洋流中施工,用4个相当于16辆一吨重的小汽车的施工锚进行定位,也得时刻防止因洋流原因导致走锚造成定位不准、出现定深偏差等情况!”中交港珠澳大桥岛隧工程Ⅳ工区(疏浚分项工程)常务副经理陈林说。“我们是用的是庞然大物,干得是‘海底绣花’的细活儿!这好比6、7级大风下,好比是让一个干惯了重活儿的粗汉,在黑灯瞎火中拿着1斤重的粗针,在一块巴掌大的布上熟悉地绣出各种精致的花草鱼虫,且不能出现