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大型摊铺机

【品质工程】给沉管隧道“穿衣” ——直击港珠澳大桥海底隧道路面铺装

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【品质工程】给沉管隧道“穿衣” ——直击港珠澳大桥海底隧道路面铺装



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给沉管隧道“穿衣”

——直击港珠澳大桥海底隧道路面铺装

文 / 本刊记者 王楠楠


        珠江门户,伶仃洋上,云卷云舒的海天之间,港珠澳大桥若蛟龙出海,气贯长虹。如伶仃洋上两艘相向而行的巨轮,港珠澳大桥东、西两座人工岛隔海相望,一条海底隧道在水面之下将其连接。

远远望去,隧道口两端的减光罩状如皇冠,与清水混凝土墙交相辉映。记者乘坐电瓶车由西人工岛进入海底沉管隧道,只光线略微暗了一点,却并无传统隧道的“黑洞”之感。很难想象,沿着这条隧道前行,其实正在走向大海深处,隧道的中间位置、也就是最深处位于海平面 40 米以下。

        港珠澳大桥主体工程全长 29.6 公里,由桥、岛、隧三大部分组成。其中这条 6.7 公里长的沉管隧道工程是大桥的关键控制性工程,目前已经全面启动路面铺装作业,也是整个港珠澳大桥主体工程中最后一个路面铺装的环节。高温、高湿以及不畅的通风环境,都给这次路面“穿衣”带来了极大的挑战。

        港珠澳大桥海底隧道是目前世界上最长的公路沉管隧道和唯一的深埋沉管隧道,也是我国在外海建造的第一条沉管隧道。沉管隧道内附属工程工序众多,涵盖了消防、救援、电气、通风、照明、维护等各个环节,安装精度要求极高,是确保沉管隧道 120 年安全、舒适运营的基础。


沉管隧道内附属工程工序众多,

涵盖了消防、救援、电气、通风、照明、维护等

各个环节,

安装精度要求极高,

是确保沉管隧道 120 年安全、

舒适运营的基础。


        进入隧道,潮湿的空气扑面而来,却并不闷热。

        记者注意到,隧道内设置了很多大型的风机,对隧道里面进行鼓风,整个隧道就像一个单向通风管道,促使空气循环流通。隧道附属工程中管廊电缆隔墙浇筑、隧道内装、检修道精调及消防、通风、照明设施的安装也已完成。

承担该项施工任务的中交港珠澳大桥岛隧工程Ⅲ工区一分区总工程师张洪介绍,6.7 公里的中廊道全部采用清水混凝土工艺,表观质量要求极高;检修道整体线性与设计值的偏差不能超过 3 毫米,各节段间的误差不超过 1 毫米;每块搪瓷钢板间的平整度偏差只允许 2 毫米,间距误差不超过 1 毫米。

        “严苛的安装精度对施工人员来说是不小的挑战,但我们做到了。” 中交港珠澳大桥岛隧工程Ⅲ工区一分区副经理李阳自豪地说。管内附属工程施工环境特殊,施工人员常年奋斗在最大水深超过 40 米的海下,管内湿度极大,空气流通不畅;交叉作业众多、作业面狭窄更增加了施工难度。特别是中管廊宽度不足 4 米,封闭狭小的空间使得大型设备无法施展,中廊道浇筑所需的混凝土、模板等原料和施工工具都只能通过人工从不到两米宽的安全门运送进去。

        针对特殊的施工环境,中国交建建设者不断优化创新,设计定制了小型龙门吊,实现中廊道流水化浇筑;采用登高移动平台安装防火板,实现了标准化作业,保证了安装精度。通过近半年的试验验证和工序优化,建设团队攻克材料转运、精度控制、复杂工程组织等诸多难题,实现了隧道内附属工程流水化、标准化施工。

         2014 年 10 月 8 日,首个沉管隧道水平混凝土剪力键浇筑完成。在整整 3 年的时间里,200多名“隧道精装师”始终以“零瑕疵、零容忍、零缺陷”为标准,全力打造海底最美风景,先后完成 6700 米中管廊清水混凝土隔墙浇筑、6000 多米检修道预制构件安装、6.6 万平方米搪瓷装饰板安装、以及近 29 万平方米防火板安装,顺利完成世界最大规模的外海沉管隧道管内附属工程施工。

        沥青路面铺装是岛隧工程建设的最后一道关键工序,施工范围包括了沉管隧道管内主线道路、东西人工岛环岛道路及非通航孔桥等部分,铺装面积超过 23 万平方米,相当于 32 个标准足球场。为保证路面 15 年的设计使用寿命与施工人员的健康,这次的铺装“不走寻常路”。

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        土建工程的最后一道工序也就是沥青路面的铺装,这一道工序被建设者们形象地称之为“穿衣服”工程。按照施工部署,海底沉管隧道路面沥青铺装工作起于北侧行车道E14管节。

李阳告诉记者,由于沥青铺装必须在高温下才能完成,但隧道内相对封闭的条件会造成气温升高,施工人员职业健康难以保障。为此,中交岛隧建设者创新采用温拌技术。

        “施工过程中不会产生大量烟雾,沥青温度比普通露天施工降低了几十度,有效提升工作环境的舒适度。”重庆市智翔铺道技术工程有限公司工程师高博介绍。

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        港珠澳大桥设计使用寿命 120 年,其中,路面的设计使用寿命为 15 年。在珠江口下游这样一个高温高湿高盐度的环境中,如何让路面的耐久性发挥最大的作用,也是大桥建设者们攻关的重点。

        为此,海底隧道的铺装作业,工程人员就创新使用了一种由我国自主设计制造的超大型摊铺机来解决这一难题。记者看到,在沥青摊铺现场,一台印有“港珠澳大桥号”的摊铺机正在作业,相对于传统的沥青铺装,现场几乎没有明显的烟雾产生。宽度为 12.5 米的单侧行车道,这台摊铺机一次性摊铺完成,取代了传统的双机并机梯次摊铺的形式。

        据悉,为了保证这项“世纪工程”的质量,岛隧项目部采用了两台我国自主知识产权的可动态变换铺装宽度的一体式抗离析沥青摊铺机,由陕西中大机械集团有限责任公司(以下简称:中大机械)设计制造。该摊铺机还有个响亮的名字——“变形金刚”超大型路面摊铺机。据中大机械董事长綦开隆介绍,Power DT2000摊铺机是为此次港珠澳大桥岛隧道路面铺装量身定制的,之所以称之为“变形金刚”,是因为它可以在 15 米到 20 米间进行自由的动态调节,一机代替两机,其作业效率是传统摊铺机的 3~4 倍,提高了路面质量,降低了建设成本和施工安全风险。



在港珠澳大桥, 隧道内单侧行车道沥青作业面宽为 12.5 米,

隧道入口处宽度为 15.5 米, 桥梁和人工岛连接处更是达到 19.5 米, 东岛岛隧连接处路面宽度最宽到 26 米, 铺装难度可想而知。

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        高博解释道,在港珠澳大桥,隧道内单侧行车道沥青作业面宽为 12.5 米,隧道入口处宽度为15.5 米,桥梁和人工岛连接处更是达到 19.5 米,东岛岛隧连接处路面宽度最宽到 26 米,这样不同规格的路面铺装,如果使用传统的摊铺方法要用两台甚至三台摊铺机同时作业,不仅均匀度、平整度会下降,而且双机并铺所产生的接缝将会是未来沥青路面耐久性的重要隐患。

        那么,这种摊铺方式究竟效果如何?港珠澳大桥岛隧工程沥青路面铺装工程项目经理张锋告诉记者:“从我们现在完成的隧道铺装的中面层情况来看,均匀度、平整度,相较于传统的双机连铺的设备有非常大的改善和提高。

        此外,为解决超宽摊铺过程中沥青混凝土拌合不均匀的问题,工程人员还给这个超大型摊铺机在摊铺过程中加入了二次拌合的装置。

        长安大学工程机械学院教授姚怀新解释说:“就是把原来开放式的料槽进行了半封闭,把原来的低料位进行了提升,满埋螺旋,强制二次挤压搅拌,这一套设计理念和设计方案,在世界上是独一无二的,处于领先水平,解决了超大宽度摊铺如何克服沥青混合料离析的世界性难题。”

        “这个叶片是强制挤压式输料,卸料的时候大料滚落堆在边上,也就是过来的料它是不均匀的,我们把不均匀的料通过二次搅拌再挤压过去,解决了沥青混凝土粒料离析的问题。”綦开隆说。据了解,中大机械研制的这种摊铺机已经快 20 年了,成功地应用在全国众多高速公路、大型桥梁及特种超宽公路建设中,为提高公路路面质量做出了突出贡献。

        据悉,根据施工安排,整个岛隧工程沥青铺装工作预计 11 月底完成,可以为后续机电安装、交通工程、绿化施工创造有利条件,联调联试工作也将有序展开。

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