“施工教学,这里是最好的课堂。”我校土木工程学院席永慧老师感慨。她的话说出了12月28日深中通道工地参观者、同济大学近20位教学科研一线教师的心声。
利用学期末课程告一段落的间隙,我校施工教学管理室的教师在该学院徐伟教授组织下,会同上海建工集团同行来到了深中通道施工现场,展开教研活动,感受目前世界上最繁忙的工地之一、大国重器琳琅满目的海上工地景象,研讨施工教学的最新技术成果。

岛、錨碇、桥墩,一天一个模样
依旧是茫茫大海,浩渺苍茫,海天相接,但我们的船行到海天深处,远远地就看见一抹橘黄如眉似黛,摇曳于翠浪玉涛之中,那是錨碇圈定的“山头”,已经耸出浪涛昂起了头,宛如霸王莲、面积超过25000平米的施工场地上机器轰鸣、车辆忙碌。
走近了,碧波温柔地抚摸着浸水处已经苔藓满满的护坡堤。堤坡的构筑十分先进:先把特种网格化编织袋铺在砂石坡上,然后灌装水泥,一道坚如磐石的防浪坡就做好了。凑近看,那筑墙的筒,一律是鲜艳的黄色,主筒之间两根细细的小筒握着一片同样黄黄的隔水板,如此反复,就构成了围堰。然后抽干堰里的水,填进粗砂,就可以开展“8”字形錨碇的施工作业了。“錨碇是目前世界上海上錨碇之最,总重量将超过90万吨。悬索桥两头,一边一个,挽起长度超过1600米的大桥。”徐伟介绍。
放眼望去,面积超过25000平米的錨碇人工岛上已经不见了长臂接天的大吊机、大型铣槽机,“8”字型大錨碇犹如“王莲”的花蕊,谦虚地敞露着浅浅的槽。“那槽内的地下连续墙深入岩石,墙体用大型铣槽机铣出槽后,采用水下浇筑混凝土工艺,一圈圈浇筑上来的。你看,这里的浅槽,是地连墙上端不合要求的混凝土,清理后留下的。”工程师指着覆盖着铁灰色淤泥的槽介绍,清理干净后,将要浇筑地连墙的帽梁。

听讲解中
再往前走,就是悬索桥的引桥桥墩了。14根棕褐色的钢管规律地插在如镜的水中,那是桥墩下钻孔桩施工使用的钢护筒,外面围以宛如“大圆缸”的钢套箱,将珠江口的波涛轻轻分开,缸里就变成了一片硕大的“圆镜子”。眼尖的徐蓉老师兴奋地说:“你看你看,那是鱼,好大!”我们跑过去看,“缸”里的鱼早已不见了踪影。徐老师描述的鱼,大约四五十厘米长,是被钢套箱围堰圈进来的。现场工程师介绍,施工前,我们会设法把这些鱼儿捞上来,这个过程很有意思的。
正感慨着,一台高高的吊机挡住了去路。原来,那是一台挖泥机,正在挖14根钢筒中的淤泥,我们站在十米开外,看着它宽大的嘴巴正在张开,泥浆“哗哗——噼噼啪啪——”掉入海中,看情景,吐出来的泥浆至少有数百公斤。

抓斗挖泥中
“挖不动怎么办?”老师们问。
“看见这根长管子没?它可以进入管中,用管头上的一、二、三、四根旋齿啃松泥浆,然后大抓斗就可以轻松抓取了。”现场工程师仿佛在讲邻居的故事,表情很是轻松。

哦!整明白了
雨雾中越发浩渺鸿蒙的珠江口上,坐着电瓶车,沿着长长的钢构栈桥,我们一边感慨中国当代奋斗者的神奇本领,一边感慨“书本是静态的,工地是鲜活的”。很快,到了主墩施工工地,当初的莲花朵朵早已没有了踪影,深藏坑底的“妩媚莲花”已换装成了钢筋铁骨的“斗士硬汉”:密密匝匝的钢筋,犹如受阅的士兵,昂首挺胸、兵刃刺空,场面整齐划一、阵列铿锵如雷,那是主桥墩的“骨”,现已经迈步向苍穹。工程师说,接下来就要往“骨”里注“肉”——混凝土。再过几个月,“硬汉”就会成为皮肤白皙的素颜美少女,身形坚定、身姿轻盈地“钉”在主墩承台之上,踏浪凌波伶仃洋。
舾装沉放船、海底打印机、12联动振沉锤……大国重器棋布海上
“你们看,那就是‘海底打印机’。”坐在船上的我们,被徐伟的声音吸引,全都望向海上那艘四根立柱上的大平台。这台“打印机”的学名叫平台式整平船,专门为深中通道海底隧道底床铺设、整平而研发的。稍稍了解港珠澳大桥建设的人都知道,一节八万吨的沉管,面积比一个足球场还大,放入海底,万一不平整、歪着斜着,那就惹大麻烦了,因为它是要用于行车的。所以,我们的施工单位在汲取港珠澳大桥建设经验的基础上,经过数年的努力,研发出这种具有自主知识产权的“打印机”。

海底“打印机”
上了西人工岛,看着“打印机”的介绍,作为深中通道沉管隧道碎石垫层铺设的专用船舶,这台耗资5亿的整平船,实现了定位、碎石输送、下料、整平刮道、水下目标的高程动态定位等的自动化、一体化。工程师介绍:“作业时,船的四根柱子在海底精确定位,船浮在水面,完成定位扫描等工作后,停在它边上的砂石船开始喂料,砂石沿着这条运输皮带上船,顺着中间这根细长的、白红色的管子均匀地洒在隧道床上。一切都是受控的,一次吃完这船砂石,正好铺毕一节隧道。”

西岛上的隧道口已出雏形
“港珠澳的时候,还没有这种先进完善的设备,隧道整平、铺设克服了很多困难。”徐伟感慨地说。
人工岛上,工程师指着牌子,继续介绍:“针对港珠澳大桥施工碰到的种种难题,比如沉管舾装、沉放问题,我们还研发出这种舾装、沉放一体的船舶,它集沉管浮运、定位、沉放和安装等作业于一体。该船能够在指定环境下自动保持位置及航向,实现快速浮运、水下精准无人对接。”随着介绍,我们看到外套湛蓝、甲板海碧的大船分为长长的两体,两体之间就是长近170米隧道管节临时的“家”;甲板上,三层的塔楼、黄色的柱子、白色的吊机,还有各种红红的轮盘,它们都是为了那巨大的沉管而生。

听工程师介绍

人工岛上的展板介绍
图板上,舾装船边上的就是那巨大的液压振沉锤了。这套超级振动锤系统由振动锤、动力柜、液压夹头系统、集中控制台、液压油管、数字监控系统、共振梁、吊架等组成。美国APE、美国ICE、荷兰ICE等公司都参与了工程竞标。建设方最终选择了美国APE公司作为12台振动锤的供货商,而重达150t的振动梁则由振华重工制作。“12连锤,在世界上首次应用,它可确保我们筑岛的顺利进行。”工程师说。
还有体量巨大的隧道道床挖掘船,远远地就看见一只橙黄色大手捧着黑乎乎的一团徐徐出了水面,转身、摆头,松开,至少20多吨黑色的泥沙就进了载泥船,那船眼见着、眼见着就矮下去了。“港珠澳大桥建设,为深中通道提供了丰富的工程经验,催生了众多大国重器的问世。而这些是现有的文献资料中学不到的,只有到现场来感受祖国科学技术发展的日新月异。”徐伟说。

海底挖泥船
参观的过程变成了研讨的现场
“围堰的钢筒是要嵌入泥土中一二十米的,但不嵌岩;地连墙是要嵌入岩石中的,深浅不一,深的二十多米,浅的也要十几米以上。”海中平台的会议室里,等船的间隙,徐伟就给年轻教师们讲开了,从地连墙、施工平台,讲到钢浮筒、钢吊箱,站在小白板前画着、比着、说得神采飞扬、如数家珍;说到精彩处,他话打住,眼镜后面的眼睛眯成一条缝,笑眯眯地看着大家。

听讲解中
他说,深中通道海中人工岛的构筑,为了保证水域中施工地连墙的密实和强度,要清理岛域范围内海底的淤泥,填筑细砂,做好地连墙两侧的槽壁加固,以便地连墙墙体施工。用于筑岛的钢管打下去,钢管的管底不到岩石层;地连墙要到,因为地连墙中的錨碇要承重数十万吨的,必须生根。做好岛,接着展开錨碇施工,这必须要有一个干的环境。于是,在地连墙护壁内开挖土方做内衬。做逆作内衬时,一圈圈做下去,每圈都做个喇叭口(外形如芽。以方便浇筑,又形成圈内人员、材料上下的便捷台阶),这样工作人员就能方便地走上走下,是个很好的平台。武汉阳逻大桥,我们顺着这个“芽”爬下去,进到48米深的井里。通常的錨碇都是圆形,深中通道设计了一个“8”字形,但“8”字形中间有一个隔衬,这个隔衬就是“腰”。“8”字如果正对主塔,受力便露出“软肋”。深中通道悬索桥錨碇改为“侧身”对着主塔。我们的设计轻轻转了90°,“软肋”立刻变成了“铁肩”。
“本世纪以前,所有的水上施工都要做施工平台的。”徐伟指着白板上的示意图介绍,苏通大桥施工平台,我们经过测算,采用了直径1.5米、长度数十米的钢管,来做平台支撑的桩。第一根打下去,一阵浪来,桩随即歪向一边,茫茫水中就像一根无助的“面条”。怎么会这样?接着打了第二根,依然如故,第三根还是一样。这样的平台怎么展开施工?当时我们都快绝望了!一眼看见船上有几根直径2.8米的钻孔桩钢护筒,试试?钢护筒打下去,没有摇晃,再打一个,接二连三打下去,随后在钢护筒上搭建施工平台,展开施工。这样一来,因难得福,省下了搭建施工平台的钢管桩费用2千多万。苏通大桥之后,这种工法慢慢地就铺开了。
“水中的钢套箱万一被水顶上来怎么办?”听讲解的人中,有人发问。
“这确实是个大问题。正因为如此,我们设计出抵抗浮力和重力的拉压杆,它的使用,很好地保持钢套箱与周围水域潮涨潮落的动态平衡,能承受箱内浇筑混凝土的重力作用,钢套箱始终保持既不浮起来也不沉下去的状态。”徐伟说。
讨论从海上延续到东岛。“东人工岛区域水不深,但淤泥深厚处超过20米,浅处也有十几米。这里原来是渔港,又有沿江高速通过。”东岛工程部部长介绍,并且表面平静的东人工岛水下有暗流,潜水员下去,一会儿安全线就被汹涌的激流卷走了;他说,深圳希望把东人工岛建成深圳的西大门,人工岛的设计方案还在优化中。

东人工岛示意图
“你们在沿江高速桥墩所在水域填岛。桥墩那一带原来只有水,压力荷载是平衡的。现在变成了陆地(东岛),沉降有无问题,桥墩的稳定性会不会破坏?” “万一碰到这些问题,有没有预案,如何解决?” “填岛后,岛沉降了,旁边不沉。怎么办?”徐伟等纷纷提问,现场气氛十分热烈,讨论你来我往,直击问题。
“这里是宝安机场航空线的飞机降落路线,高度超过高速桥上电线杆的设备都禁用。你们看,现场只有小型设备,不见了海中錨碇施工工地那样的大型设备。”“再过一些时,你们看到的‘深圳西大门’就已西施出浴了。”“再往南,不到港珠澳大桥的海上,将来还将有一条跨海大桥——深珠跨海大桥。”……
“这样的工地教研活动,我们都希望经常有。”大家纷纷表达着学习的愿望。(程国政)