港珠澳大橋打破世界紀錄
全世界任何一個隧道所有者和設計師都明白,，建造100%水密的隧道意味著什么樣的挑戰(zhàn),。一位歐洲著名島隧專家曾說，全世界的節(jié)段式沉管漏水率平均值為10%左右,，目前尚沒有沉管隧道100%不漏水的紀錄,。
“奇跡”在港珠澳大橋沉管隧道中出現(xiàn)了：這條5.6公里的海底隧道，在攻破重重技術(shù)難關(guān)之后,，保證了40米水壓下的“滴水不漏”,，打破了世界紀錄。
南方日報記者多方采訪,，力爭解開沉管“滴水不漏”的密碼,。
海底鋪上“席夢思”
“沉管隧道為什么漏水？歸結(jié)到底,，都是基礎出了問題,。”島隧工程項目總工程師,、總經(jīng)理林鳴說,。為了使沉降標準達標，工程師在如何使軟土層變硬上做文章,，進行多項有價值的創(chuàng)新,，用技術(shù)突破打破隧道漏水的天花板，在40多米的深海底下,，為沉管鋪上“席夢思”床墊,。
作為沉管隧道基礎設計組分項負責人，設計師張志剛起初覺得這些工作應該非常輕松簡單,。隨著研究深入,，張志剛逐漸認識到，一項前所未有的世界難題擺在面前,。
經(jīng)過無數(shù)次工法比選,、理論計算和試驗驗證，幾種在地基處理的教科書工程中耳熟能詳?shù)牡鼗幚矸绞奖怀晒σ浦驳竭@里,。工程師們在40多米深的水下為沉管基床底部鋪上2米到3米的塊石并夯平,，創(chuàng)造一種新的復合地基,，使沉管的沉降值大大縮小，平均沉降值控制在10公分以內(nèi),，而國外的同等數(shù)據(jù)是20公分左右,。
剛與柔之間
自1928年人類工程史上修建第一條鋼筋混凝土沉管隧道以來，沉管制作的“工具箱”里只有剛性和柔性兩種方法,。
由于周圍環(huán)境和水陸空交通的要求,，港珠澳大橋島隧工程成為了世界上第一個也是唯一的深埋沉管隧道。在教科書上,，沉管隧道被定義為淺埋隧道。但港珠澳大橋隧道的最大特點和最大挑戰(zhàn)就在于深埋,。
工程師們通過大量計算分析發(fā)現(xiàn),，在20多米的覆蓋層、超過傳統(tǒng)概念沉管5倍的荷載情況下,，采用傳統(tǒng)的剛性或柔性結(jié)構(gòu)體系,，沉管結(jié)構(gòu)安全得不到保障。在剛與柔之間,，能不能知道一個平衡點,？
2012年11月17日凌晨，劉曉東收到林鳴的短信：“嘗試研究一下半剛性,?！彼岢龅陌雱傂越Y(jié)構(gòu)設想，是保留甚至強化串起小管節(jié)之間的鋼絞線,，加強小管節(jié)之間的連接,，使180米長、由8個小節(jié)段連接而成的標準管節(jié)的變形受到更大的約束,，增強深埋沉管的防錯位能力,。
設計團隊用30多天完成《半剛性沉管結(jié)構(gòu)方案設計與研究報告》，為了證明“半剛性”結(jié)構(gòu),，工程師們又經(jīng)歷200多個備受煎熬的日子,。此后，他們邀請國內(nèi)外6家專業(yè)研究機構(gòu)進行“背對背”的分析計算,，從模型試驗及原理上驗證“半剛性”的結(jié)構(gòu),。研究論證結(jié)果趨同，“半剛性”被證明是從結(jié)構(gòu)上解決沉管深埋的科學方法,，最終得到各方一致認可,。
經(jīng)過兩年努力和堅持，“半剛性”花費極小的代價把沉管深埋的構(gòu)想變成現(xiàn)實,。目前,，港珠澳大橋海底隧道已經(jīng)是世界上最長的公路沉管隧道,。
尋找混凝土配方
沉管試驗室主任張寶蘭與混凝土打了30多年交道，但面對近六公里的海底沉管隧道,，要配置出強度,、耐久性、施工性,、抗裂性都符合設計指標的混凝土,，壓力前所未有。
為了尋找混凝土配方,，張寶蘭帶著試驗主管李超等試驗人員一起進行多方位的試驗,。沉管預制廠位于孤島上，島上氣候環(huán)境和陸地不同,。相同的一堆材料,，前一罐和后一罐的狀態(tài)相差都會較大。
在耗時近一年,、用壞4個混凝土攪拌機進行海量試驗后,，基礎配方終于出爐。試驗團隊再經(jīng)過上百次試驗調(diào)整,，開展6次現(xiàn)場小尺寸模型試驗,，2次足尺模型試驗，18個人工島沉箱混凝土驗證,，最終配制出滿足沉管施工工藝性能要求,、具有低水化熱低收縮的沉管施工混凝土配合比，提高了混凝土的抗裂性能,，從而使沉管混凝土不出現(xiàn)裂縫具有可能性,。
“奇跡和美麗都源自每一個工程師追求極致的態(tài)度，配合比秘方也成了我們試驗人員的傳家寶了,?！睆垖毺m笑著說。
歷經(jīng)156道工序
位于珠海牛頭島的港珠澳大橋沉管預制廠,，是世界上最大的沉管預制工廠,。從一根鋼筋、一方混凝土到一個180米長的巨型沉管,，需要經(jīng)過鋼筋加工,、鋼筋籠綁扎、混凝土澆筑,、管節(jié)一次舾裝,、深淺塢蓄排水及管節(jié)起浮橫移等156道工序。每一道工序都關(guān)系著120年的使用壽命,，每一個過程都充滿風險,，每一個環(huán)節(jié)都關(guān)乎產(chǎn)品質(zhì)量,。
為了讓每個崗位上的人員都有操作標準，項目總部和工區(qū)共同制定出《港珠澳大橋島隧工程沉管預制質(zhì)量控制點管理》體系文件,，文件包括6個大項,、23個子項、116個小項,。
2016年12月26日,，隨著最后一方混凝土在港珠澳大橋珠海牛頭島沉管預制廠中澆注結(jié)束，港珠澳大橋使用的33節(jié)海底隧道沉管全部完成施工,。6年時間,，建設團隊創(chuàng)造了百萬方混凝土無裂縫、在40多米水壓下“滴水不漏”的奇跡,。