6月16日，地處粵港澳大灣區核心區域的超級工程——深中通道通過(guò)交工驗收。
深中通道是集“橋、島、隧、水下互通”為一體、當前世界上綜合建設難度最高的跨海集群工程，全長(cháng)約24公里。其中海底隧道的沉管段長(cháng)5035米，采用鋼殼混凝土新型組合結構建造，由32個(gè)管節加一個(gè)最終接頭組成。
作為深中通道海底隧道工程重要參建方之一，建筑央企中交四航局所屬中交四航工程研究院有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中交四航研究院)承擔鋼殼沉管混凝土的研制工作。
“面對困難挑戰，中交四航研究院自2015年開(kāi)始，歷時(shí)4年艱辛探索，進(jìn)行了縮尺模型、浮態(tài)澆筑、足尺模型和模擬澆筑等試驗，最終在2019年配制出鋼殼沉管澆筑工藝的自密實(shí)混凝土‘超級配方’，有力保障了深中通道鋼殼混凝土沉管的順利澆筑，為深中通道如期通車(chē)打下堅實(shí)基礎。”中交四航研究院建材所總工鄧春林介紹說(shuō)。
據了解，深中通道海底隧道是國內首座采用鋼殼混凝土組合結構建造的海底隧道。鋼殼沉管采用自密實(shí)混凝土，無(wú)需振搗即可均勻填充鋼殼倉格，形成三明治形鋼混組合結構。與傳統鋼筋混凝土沉管結構相比，這種結構具有承載能力強、抗震適應性高和防水性能好等優(yōu)點(diǎn)。
查閱資料發(fā)現，國內外均沒(méi)有大型鋼殼沉管參考案例。深中通道隧道沉管采用內外雙層鋼殼、中間澆筑混凝土的三明治結構，建筑團隊用鋼殼給沉管搭建起“筋骨”，并在內部填充混凝土作為沉管的“肌肉”。
“深中通道每節鋼殼混凝土標準沉管內部被分成了2255個(gè)倉格，每個(gè)倉格之間都是不連通的。為了加強結構的整體性，我們要在每個(gè)倉格內灌注一種高流動(dòng)性混凝土，即自密實(shí)混凝土。”中交四航研究院建材所副總工于方介紹，“一直以來(lái)，大家對混凝土的印象是拿點(diǎn)水泥、砂子、石子再加點(diǎn)水攪拌一下，就可用來(lái)建造各種工程。但是要將混凝土配制成高流動(dòng)性的流體，并非易事。”
自密實(shí)混凝土比較“嬌氣”。它的自流平性能和穩定性受原材料、出機時(shí)間、泵送距離和環(huán)境溫度等影響較大。為此，中交四航研究院建材所團隊成員在項目前期開(kāi)展了大量自密實(shí)混凝土室內試驗。
室內實(shí)驗成功還遠遠不夠，要想真正檢驗性能還需要開(kāi)展自密實(shí)混凝土足尺模型澆筑試驗。早在2016年1月，中交四航研究院科研團隊就在江門(mén)新會(huì )預制場(chǎng)開(kāi)始了深中通道自密實(shí)混凝土沉管海上足尺模型澆筑試驗。在團隊成員的密切配合下，混凝土順利澆筑成功。
與傳統的混凝土沉管澆筑方式不同，深中通道鋼殼沉管是采用超長(cháng)混凝土地泵設備進(jìn)行混凝土澆筑，即將混凝土通過(guò)一根根200米長(cháng)的管子壓入到一個(gè)個(gè)倉格內部。
在此過(guò)程中，混凝土進(jìn)入管子前和從管子泵出后的性能都要滿(mǎn)足自流平的性能要求。但是，建材所團隊在測試過(guò)程中發(fā)現傳統的控制變量法已經(jīng)不適用，迫切需要提出一種新型分析方法，才能建立比較準確的性能預測模型。
為此，在E1-E4沉管施工過(guò)程中，于方帶領(lǐng)團隊收集了上百個(gè)批次水泥、粉煤灰、礦渣粉等原材料的性能指標，以及2000余組自密實(shí)混凝土泵送前后的性能測試數據。歷時(shí)大半年時(shí)間，團隊推翻了20余個(gè)方案，最終找到了一種合適的分析方法，量化了各種原材料的關(guān)鍵技術(shù)指標與混凝土性能的相關(guān)性，實(shí)現對混凝土原材料和混凝土工作性能質(zhì)量動(dòng)態(tài)控制。他們同時(shí)建立了泵送前后自密實(shí)混凝土性能的預測模型，提出了一套自密實(shí)混凝土穩健性控制的技術(shù)指標，形成了《深中通道鋼殼沉管自密實(shí)混凝土配制及施工關(guān)鍵技術(shù)指南》，指導鋼殼沉管順利澆筑。
“這套指南可以根據原材料的指標以及混凝土的出機工作性能，預測泵送后的混凝土工作性能變化，實(shí)現原材料性能與混凝土的配比動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現混凝土性能質(zhì)量的動(dòng)態(tài)控制。”鄧春林介紹。
“自深中通道建設以來(lái)，中交四航研究院建材團隊便參與其中，在設計、施工、質(zhì)量控制等方面開(kāi)展了大量研究。研究成果全面應用于工程設計和施工中，為工程建設提供了重要技術(shù)支撐。”深中通道管理中心主任、總工程師宋神友說(shuō).(龍躍梅 陳曉雨 于 方 高 松)
