振沉钢圆筒是深海筑岛的第一步,也是最关键的一步。超大体积的钢圆筒在世界上没有先例,利用八锤联动液压振动锤组振沉也是世界首次。不仅是钢圆筒本身身形巨大不便生产、运输、吊装;复杂多变的外海条件,以及严苛的环保要求,也都对设计、建设提出了极高的挑战。
一航局对于圆筒结构的施工技术研发,可以追溯到20世纪80年代。
1989年,一航局开始研发圆筒结构施工技术,并在天津港东突堤码头进行工程试验,采用真空联合压载法将三个直径12米、高17.1米、壁厚28厘米的钢筋混凝土圆筒压入泥。此后,一航局多次在广州番禺南沙蒲洲海堤护岸工程、长江口航道治理工程等项目中振沉大圆筒,在长期的工艺研究和实践的基础上,不断总结提升。
随着工艺技术的进步以及实践经验的积累,在中交股份和专家们的支持下,针对港珠澳大桥工程,一航局成立专题组,经过全面的理论测算,明确了振沉系统的性能要求,并向全球招标。通过对美国APE公司等四家国内外公司的方案进行专题审查和反复验证,最终选定了美国APE公司的方案,成功研制出了世界最大的APE600液压振动锤组,突破了钢圆筒振沉第一关——“设备关”。
面对高、大、重的钢圆筒,如何确保平面位置、倾斜、榫槽平面偏转等精确度,其技术开发迫在眉睫,一航局创造性地提出GPS定位系统和全站仪定位系统相结合的定位构想,并成功研发了系统软件,对振沉过程中钢圆筒的倾斜角度进行监控,确保了钢圆筒振沉精确入位,顺利解决了“定位关”。
钢圆筒振沉却不容易:外海作业,船机交叉多,垂直度、平面位置和标高、偏转要求极高……首筒振沉当天,钢筒却意外出现了倾斜,现场项目部迅速组织专家进行技术研讨,发现海底粘土夹层顶面不均匀造成钢圆筒下沉产生偏差,最终确定改为自沉与点振相结合的定位方式,“振沉关”迎刃而解。
针对副格和钢圆筒连接的榫槽灌浆的止水难点,一航局专题组多次组织讨论,并在天津进行副格试验,对止水材料的不同配合比的灌注工艺进行验证,确保灌注质量,解决“止水关”;50多米的钢圆筒立在海中,要经受风浪冲击、填砂、沉降、位移的重重考验,如何确保稳定?经过反复创新与研究,一航局施工人员打设排水板8万多根,突破“排水关”;同时打设降水井,控制回填砂的分层高度和速率,使钢圆筒稳如磐石,解决“稳定关”……
“这是一项世界级的工程,我们要以科学谨慎的态度对待,确保工程建设万无一失。”这是参加该工程的所有技术人员的共识。
正是在国内外众多水工专家的不懈努力下,重重技术关卡一一突破,港珠澳东西人工岛完美“收官”,胜利实现了当年动工、当年成岛的目标,书写了深海筑岛的新传奇。由一航局从美国APE购置并设计组装的APE600液压振动锤组,以在东西岛的成功运用,荣获了美国打桩承包商协会2012年工程项目奖,这是国际打桩领域的最高奖项,代表了世界打桩领域的最高水平。