6.8公里钢壳沉管隧道怎样穿过伶仃洋?
——中铁十二局集团深中通道项目机电一标项目建设掠影
3月28日,伶仃洋万顷碧波之上,可见桥塔巍峨矗立。与平静的海面形成鲜明对比,海面下20米至30米深处的深中通道海底隧道内一派繁忙景象,中铁十二局集团有限公司深中通道项目机电一标项目部百余名建设者正在加紧推进机电设施安装,为深中通道6月达到通车条件努力。
深中通道机电工程作为全国智慧交通体系最大的高速公路机电项目,对深中通道实现智能化、数字化运营意义重大。“智慧大脑”怎么建?建设过程克服了哪些挑战?如何确保施工安全?笔者走进该建设项目探访。
建智能运维平台,为数据接入做足准备
深中通道横跨珠江口东西两岸,串联起广东深圳、中山两座城市,集“桥、岛、隧、水下互通”于一体,全长24公里,是当前世界上综合建设难度最高的跨海集群工程,其中海底隧道长6.8公里,为世界首例双向八车道海底钢壳沉管隧道。中铁十二局集团电气化工程有限公司作为中铁十二局集团全资子公司,以6.99亿元中标额中标深中通道机电工程。该工程主要工作包括全线系统集成平台开发,全线通风、消防、给排水、综合管线系统及北斗导航、雷达车辆监测等部分通信系统、监控系统的硬件安装与调试,将建成集物联网平台和综合管控平台于一体的智慧交通建设体系。
作为深中通道项目机电一标项目部总工程师,赵文广参与建设过海沧隧道(厦门西海域一条联通岛内外的交通大动脉),具有较丰富的海底隧道建设经验。他介绍,深中通道海底钢壳沉管隧道中管廊作为深中通道的重要组成部分,有上中下三层。其中,底层铺设电缆、光缆、给排水、消防主干管道,是深中通道的神经中枢系统,中层是设备层,上层是排烟通道。海底钢壳沉管隧道中管廊上部是供车辆行驶的高速公路通道。
深中通道运营后,预估日车流量将超过10万辆,通道安全运营、事故快速发现处置、拥堵预判、快速引流疏导等都需要依靠智能运维平台有效解决。为此,项目部与设计方、监理方、业主方深入对接,形成详细的开发过程文档。设计方、监理方、业主方走进项目部搭建的联合实验室,最大程度还原真实使用场景,进行系统互联互通前期验证,为实现智慧应用落地提供支撑。
“由我们建设的智能运维平台,未来能实现主动预警防范融合通信指挥调度、应急救援辅助决策与调度、机器人智能疏散诱导的一键式一体化应急指挥响应。”赵文广说。
不断优化升级技术,最大限度满足防火要求
赵文广第一次参与建设世界级超级工程,他说,过程中面临不断的技术升级转型、优化调整,处处都是挑战。
深中通道海底钢壳沉管隧道找不到一个钻孔,也不允许有任何钻孔,这是为满足隧道结构安全、防水、防火等各方面要求必须做到的。以防火要求为例,机电一标项目部探索在海底钢壳沉管隧道内采用非常规机电安装的模式,所有机电设备全靠预埋件连接,既保证连接的精准和稳固,又保证钢壳达到防火要求。
与此同时,机电一标项目部首创在海底钢壳沉管隧道顶部安装“横向排烟道+侧壁排烟口”的重点排烟新技术,使排烟效率提高42%。
“我们联合专业研究机构,对耐火隔热材料进行1200摄氏度高温下火烧120分钟的试验。”赵文广说,“为降低火灾对隧道结构的影响,规避热桥效应对钢壳的影响,保证深中通道百年工程安全运行,项目部依托试验确定了最终使用的隔热材料,最大限度满足防火要求。”
直面管理难题,保护桥体人员设备安全
除在技术升级转型上攻克难关,机电一标项目部还针对大工程建设必须在安全上做到万无一失的要求,适时调整现场管理模式。
深中通道项目建设采用跨海大桥加人工岛的结构模式,这使得建设过程面临交通、人员部署、材料运输、机械配置方案等多元挑战。机电一标项目施工高峰期,参与建设的人员达300人。该项目部提早制定出行规划,严控上桥车辆、人员,每天早晨七点用班车将管理人员和施工人员送到人工岛,再按工种有序开展施工作业。同时,该项目部对机械设备、交通设备和作业人员进行集中管理,确保桥体、人员安全。
海底钢壳沉管隧道中管廊宽度仅4.8米,如何确保大型构件安全安装,该项目部形成了一套全流程机械化运输安装方案。
“每根消防管道重达400公斤,施工中极容易出现管道与钢壳主体磕碰。”赵文广说,“为做到安全运输、安装消防管道,加强对钢壳沉管成品的保护,项目部对管道运输、安装方案进行系列优化。”该项目部在吊运过程中采用橡胶吊钩保护管道,在管廊门口等易碰撞位置覆盖防撞垫进行保护;结合沉管预埋件特点,通过BIM模拟演练及现场试装,因地制宜设计管道输送平台、吊装转向平台、管道运输滑轮组、管道万向调整作业平台等多款专用施工机械,形成全流程机械化运输安装,工作效率提升80%,安全性大幅提高。
深中通道海底隧道为特长隧道,空间相对封闭,一旦发生事故,得不到及时处置将造成严重后果。除依赖全隧道多方位无缝监控防范事故发生外,该项目部在隧道内相关部位放置了14台智能巡检机器人,对隧道交通环境和机电设备进行日常巡检。
“智能巡检机器人日常巡检速度大于等于每秒2.6米,在应急救援的情况下,运行速度可达每秒8米,可运行距离不少于1.2公里。”赵文广说,“火灾工况下可将就近的智能巡检机器人远程移动到火灾区域,通过监控摄像头观察火灾情况,监测环境数据,并通过拾音器和扬声器进行现场播报,疏散人群和车流。”