全世界任何一個(gè)隧道所有者和設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)錄。

　　南方日報(bào)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(chǔ)出了問題?！睄u隧工程項(xiàng)目總工程師、總經(jīng)理林鳴說。為了使沉降標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)，工程師在如何使軟土層變硬上做文章，進(jìn)行多項(xiàng)有價(jià)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(chǔ)設(shè)計(jì)組分項(xiàng)負(fù)責(zé)人，設(shè)計(jì)師張志剛起初覺得這些工作應(yīng)該非常輕松簡單。隨著研究深入，張志剛逐漸認(rèn)識到，一項(xiàng)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(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)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(fù)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(gè)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(diǎn)和最大挑戰(zhàn)就在于深埋。

　　工程師們通過大量計(jì)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(gè)平衡點(diǎn)？

　　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(shè)想，是保留甚至強(qiáng)化串起小管節(jié)之間的鋼絞線，加強(qiáng)小管節(jié)之間的連接，使180米長、由8個(gè)小節(jié)段連接而成的標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)的變形受到更大的約束，增強(qiáng)深埋沉管的防錯(cuò)位能力。

　　設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)用30多天完成《半剛性沉管結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)與研究報(bào)告》，為了證明“半剛性”結(jié)構(gòu)，工程師們又經(jīng)歷200多個(gè)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(jī)構(gòu)進(jìn)行“背對背”的分析計(jì)算，從模型試驗(yàn)及原理上驗(yàn)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(xué)方法，最終得到各方一致認(rèn)可。

　　經(jīng)過兩年努力和堅(jiān)持，“半剛性”花費(fèi)極小的代價(jià)把沉管深埋的構(gòu)想變成現(xiàn)實(shí)。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(yàn)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(qiáng)度、耐久性、施工性、抗裂性都符合設(shè)計(jì)指標(biāo)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(yàn)主管李超等試驗(yàn)人員一起進(jìn)行多方位的試驗(yàn)。沉管預(yù)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(huì)較大。

　　在耗時(shí)近一年、用壞4個(gè)混凝土攪拌機(jī)進(jìn)行海量試驗(yàn)后，基礎(chǔ)配方終于出爐。試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)再經(jīng)過上百次試驗(yàn)調(diào)整，開展6次現(xiàn)場小尺寸模型試驗(yàn)，2次足尺模型試驗(yàn)，18個(gè)人工島沉箱混凝土驗(yàn)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(gè)工程師追求極致的態(tài)度，配合比秘方也成了我們試驗(yàn)人員的傳家寶了。”張寶蘭笑著說。

　　歷經(jīng)156道工序

　　位于珠海牛頭島的港珠澳大橋沉管預(yù)制廠，是世界上最大的沉管預(yù)制工廠。從一根鋼筋、一方混凝土到一個(gè)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(gè)過程都充滿風(fēng)險(xiǎn)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都關(guān)乎產(chǎn)品質(zhì)量。

　　為了讓每個(gè)崗位上的人員都有操作標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目總部和工區(qū)共同制定出《港珠澳大橋島隧工程沉管預(yù)制質(zhì)量控制點(diǎn)管理》體系文件，文件包括6個(gè)大項(xiàng)、23個(gè)子項(xiàng)、116個(gè)小項(xiàng)。

　　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(yù)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(shí)間，建設(shè)團(tuán)隊(duì)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。