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收藏 | 舉報 2017-07-04 09:02   關注:60   回答:0

投身世紀工程 爭當中流砥柱——港珠澳大橋海底隧道沉管泥沙回淤攻關揭秘

待解決 懸賞分:80 - 離問題結束還有 9222天23小時45分51秒
 

香港回歸祖國20周年之際,記者來到港珠澳大橋海底隧道工程采訪。穿行于6.7公里海底隧道,凝望著嚴絲合縫的巨型沉管組合,記者的腦海里浮現出我國工程技術人員攻堅克難、忘我奉獻的感人場景。港珠澳大橋建設7年來,科學家們以科學報國的學者風范,不計個人名利,圍繞工程實踐,解決工程難題,形成科研成果100余項,走出了一條科研服務工程、項目催生成果的科技創新之路。

  6月16日,在位于廣東省珠海市唐家鎮的港珠澳大橋項目部,一場特殊的會議——港珠澳大橋海底隧道沉管泥沙回淤攻關課題總結會正在召開。會議主持人——中交港珠澳大橋項目總經理林鳴,聽著專家們熱情洋溢的發言,看著這些可敬的科學家,他的思緒又回到了兩年多以前那場艱苦卓絕的攻關會戰……

  泥沙翻涌 E15首戰失利

  2014年11月14日,珠江口伶仃洋主航道邊上,一艘巨型浮吊船正在準備將重達8萬噸的編號為“E15”的龐大沉管沉入40多米深的海底基槽上。浮吊船上,工程師們運用儀器觀測基槽的泥沙沉積變化情況。他們沒有想到,在順利完成了前14個沉管安裝后,“E15”沉管基槽竟然發生了意外:據潛水員報告,隧道基床表面的泥沙回淤厚度在不到24小時里達到了6厘米至8厘米,剛剛超過了標準值!

  這對于相對豐水少沙的珠江流域是一個少見的突發狀況。沉管安裝的基床面泥沙淤積標準容重為1.26千克/立方厘米,回淤物的淤積厚度不大于4厘米。“E15”沉管繼續安裝還是返航?所有人的目光聚向林鳴。

  如果撤出安裝,就意味著這個世界矚目的海底隧道施工將被迫延期……巨大的壓力向林鳴襲來。在指揮和技術支持團隊激烈討論了4個小時之后,基于確保工程質量第一的理念,林鳴作出了一個令他痛苦的決定:停止沉放,將沉管撤回塢內!

  消息傳到北京,舉國關注。在交通運輸部的協調指導下,中交第四航務工程勘察設計院、交通運輸部天津水運工程科學研究院、南京水利科學研究院、中山大學河口海岸研究所均在第一時間派出資深專家緊急支援……國內25位常年研究珠江口泥沙、潮汐和氣象方面的頂級專家,成立了技術攻關“國家隊”。專家組先后召開36次專題會,開展了9大類300余項風險排查,在施工現場周邊120平方公里海域布設6組固定監察基站、24組監測儀器,先后完成200組地質取樣普查、30多次密度檢測,分析研究泥沙產生的原因,制定應對措施,探索建立預警、預測機制的可能性。

  海洋泥沙回淤是世界性工程難題,港珠澳大橋島隧工程從設計階段就考慮到珠江口海底泥沙回淤,制定了施工解決方案,因此,從第一節沉管到“E15”沉管之前安裝均順利進行。但是隨著隧道的延伸,海底水文情況逐漸發生了變化。“E15”沉管以東的基槽處于銅鼓淺灘南部灘尾,受河口沖淡水和淺灘下泄泥沙的直接影響,銅鼓淺灘尾部淤積南移,沉管施工處于有利于泥沙落淤的水動力泥沙環境中。特別在冬、春季,受潮流、東向風浪等作用,銅鼓淺灘泥沙再次啟動擴散,直接影響“E15”沉管以東基槽區域,因而基槽淤積越發嚴重。

  專家們根據現場大量實測資料,并結合動力地貌、衛星遙感反演、數學模型試驗等相關研究,發現周邊的采沙活動對港珠澳大橋島隧工程沉管基槽回淤影響較大,基槽出現異常回淤的主要泥沙來源是內伶仃島附近采砂作業所致,采砂形成的高含沙渾水以直接輸移和再搬運方式進入基槽。

  情況探明,項目部立即向廣東省政府匯報。廣東省依據攻關組大量翔實、嚴謹的研究結果作出了自2015年2月10日至3月31日,沉管作業區上游十幾公里范圍內的7個采砂點停止采砂的決定。

  撥云見日 精確實現“海底之吻”

  2015年春節,所有專家都是在珠海過的年。沒有硬性規定,卻沒有一個人走。大家都在為節后“E15”沉管的再次安裝做最后的準備。

  寬闊的江面逐漸變得清澈,海底的流沙回淤量慢慢進入了可控范圍……

  2015年大年初六,時隔3個多月,“E15”沉管開始了再次安裝。浮吊船拖著“E15”這個龐然大物駛出船塢,走到中途前方傳來潛水員的匯報:“‘E15’基床表面發現新的淤泥質覆蓋物,總方量大約為2000立方米,經過數據分析后判斷為基槽邊坡上的新近回淤物發生了雪崩式坍塌!”

  指揮部里一片寂靜。不得已,“E15”沉管再次回拖。大家的情緒低落到極點,想到100余天的艱苦付出,有職工潸然淚下……

  “E15”沉管安裝再度遇阻的第二天,中國交通建設股份有限公司總裁陳奮健就飛到珠海,召集四個航務工程局及其設計院研究對策。時任廣東省常務副省長徐少華也趕到施工現場,聽取匯報……面對突發的海洋泥沙異常情況,林鳴表態:“在40多米深的海底要實現精準對接,必須尊重科學,掌握客觀規律,每一步都要如履薄冰,每一步都要腳踏實地。”

  此后的1個月內,建設者爭分奪秒追趕進度,按計劃完成了“E15”沉管基床的邊坡清理。為確保沉管安裝質量,根據專家意見,項目部增加了潛水頻次,加強監測力量,利用多波束掃描、實地探摸等手段對基床情況進行全程測量、復核。在對基床狀況進行再次確認后,現場操作人員、測量人員緊密聯動,強化對沉管運動姿態、鋼端門、海流的實時監測,精確操控深海沉管無人對接沉放系統,按步驟要求仔細調整沉管姿態。經數輪沉放、觀測、調整,“E15”沉管在海底精準定位,并順利完成水力壓接,安裝工作取得圓滿成功。

  2015年3月24日6時,“E15”沉管精確實現了“海底之吻”,沉放駁上建設者的掌聲經久不息,絢爛的煙花照亮了伶仃洋的星空。經歷了150余天的拼搏,海底隧道泥沙回淤突淤攻關雨過天晴,撥云見日!

  科研服務于施工 科學家初心不改

  高精度、高時效的回淤預警預報和合理的減淤工程方案,保障了“E15”至“E33”沉管的順利、安全沉放,極大縮短了工期,取得了巨大的經濟效益和社會效益。港珠澳大橋沉管基槽的精細化回淤研究為國內外首次,本項目研究成果,無論從基礎理論、還是模擬技術、預警預報模式等均取得了開創性的突破。這些成果可為其他類似工程提供借鑒,對我國工程建設和泥沙研究的理論與實踐具有極大的提升和促進意義。

  王汝凱,中交第四航務工程勘察設計院原總工、水工設計大師、攻關組副組長。聽說工程遇到重大難題,已經退休在家的王汝凱立即趕赴工地。他提出泥沙回淤研究不是一般的科研,要緊扣工程需要搞科研,一切舉措要服務于工程,發揮參與單位的各自優勢,倡導不計個人名利、合力攻關的奉獻精神。他同時提出了泥沙回淤研究的技術路線:相關分析要從宏觀進入到微觀,預報泥沙淤積厚度精確到日,泥沙淤積觀測精確到厘米。這是以往國內外施工中所沒有的。

  辛文杰,南京水利科學研究院專家,對海洋泥沙研究有幾十年的經驗,對珠江口的泥沙情況很熟,思路敏捷。在攻關組里他經常發出不同聲音,提出不同見解,為第三次安裝提供了許多有益的建議。

  王汝凱告訴記者,攻關組既有合作也容許分歧。交通運輸部天津水運工程科學研究院與南京水利科學研究院背對背開展數學模型實驗,進行結果分析比選。

  中山大學河口海岸研究所教授李春初,精于珠江口流域海洋環境研究,在解決洋流與泥沙對水下工程影響方面提出了重要意見。

  楊樹森,泥沙問題專家,教授級高級工程師,長沙理工大學碩士研究生兼職導師,交通運輸部天津水運工程科學研究院原副總工程師。早在1985年,他便與珠江口的泥沙結緣,就在這片水域范圍內,他曾主持完成廣州港伶仃洋出海航道選線研究,廣州港南沙港區選址研究,港珠澳大橋選線研究。2014年11月,島隧工程遇到泥沙回淤、突淤難題,他臨危受命,組織研究團隊攻堅克難。就在他離開天津的同時,一張體檢報告送到他辦公桌上,這份報告一躺就是3個月。“他這十幾年一直就知道自己肝不好,你看他臉色都是蠟黃中隱隱發黑,但他始終不以為然,一心撲在工程上。”交通運輸部天津水運工程科學研究院專家楊華告訴記者,“港珠澳大橋這邊又遇難題了,他哪里還會想到看什么體檢報告,顫顫巍巍地就南下了……”當所有工程研究人員認為難題初步解決,楊樹森回到天津看到報告,才知道自己身體可能出了大問題。醫生進一步檢查后確診為肝癌晚期:“你的肝臟簡直都看不下去了,腫得有常人兩個大。”

  也許是上天的眷戀,就在工程人員帶著“E15”沉管第三次下沉時,好消息傳來:楊樹森體內癌細胞并未擴散到其他臟器,在肝臟移植手術后脫離危險期,開始接受抗排異藥物治療。

  對于專家們的無私奉獻精神,攻關組負責人梁桁有著切身的體會。這位“70后”說,小時候聽說過“大會戰”這個詞,但是不懂其中涵義。“經過珠江口泥沙研究這一仗,我是真正明白了什么是科技攻關,什么是大會戰。當港珠澳大橋工程遇到突發困難時,各參建單位不計名利、凝心聚力,人員、設備48小時內全部到位投入攻堅,這是一種什么精神。”梁桁說。

  港珠澳大橋海底隧道泥沙回淤攻關組之所以被稱為“國家隊”,不僅是因為這些專家是中國乃至世界頂級的,更是因為他們以攻克國家重大工程難題為己任,為國分憂,在逆境中實現了重大科研項目的突破,取得了可以為今后的建設項目所借鑒的一批科研成果。

  一位外國學者感慨地說,中國科學家的科研創新是被逼出來的,有時甚至是痛苦的。

  林鳴說,科學家的心靈如水晶般純潔,晶瑩剔透。專家們從四面八方聚到這里,是為了解決工程難題而來的,他們以工程難題為導向,圍繞具體攻關項目開展有針對性的研究,而不是坐而論道,預設課題、申請經費、坐在實驗室里趴在電腦上為了科研而科研,為評獎而科研。他們以自己嚴謹的科研態度、腳踏實地的創新精神,實踐著老一代科學家的做人理念——傾心報國,不忘初心。這正是我國科研成果評價體系應當倡導的。

  看著會議桌上那厚厚的科研成果,林鳴對記者說,泥沙回淤課題的攻破說明是天道酬勤!是科學家們矢志不渝的忘我精神感動了上蒼,是他們卓越的工作鑄就了這個世界級工程。攻關組的專家們必將隨著港珠澳大橋的竣工而載入中國工程建造史的史冊,國家和人民將會銘記這些名字。



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