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中国知识产权报:伶仃腾飞龙 天堑变通途
在珠江口,一个大工程在1.5万名建设者们手中诞生,他们以世界独一无二的超级装备在伶仃洋上演了“风中穿针”“海底绣花”“遇水搭桥”——经过7年的建设,深圳至中山跨江通道(下称深中通道)终于在11月28日迎来了主线贯通的重要时刻。这一重大工程是我国继港珠澳大桥之后的又一标志性创新成果。
如何保证沉管隧道在深海中精准安装?如何确保沉管连接处滴水不漏?如何架起世界最大跨径全离岸海中悬索桥?建设者们迎难而上,勇闯沉管隧道、跨海大桥建设技术“无人区”,把核心专利掌握在自己手中,走出了一条“创新路”。
攻克多项世界技术难题
浩瀚的伶仃洋上,如此高难度工程如何起笔?
深中通道连接珠江口东岸的深圳和西岸的中山,是粤港澳大湾区重要枢纽工程,全长约24公里,是集“桥、岛、隧、水下互通”于一体的跨海集群工程,采用双向八车道高速公路技术标准。
“深中通道项目面临的建设难度属于世界级,我们在2018年曾组织团队前往国外类似工程进行调研学习。但现场人员不允许我们靠近,也不允许拍照。我们历经长途跋涉、满怀期待地前往参观,却未能获得实质性的收获。”深中通道管理中心总工程师办公室副主任金文良表示。
历史何其相似。同样是在伶仃洋上,现已通车的港珠澳大桥在建设之初由于没有经验可以借鉴,建设者们需要寻求国外成熟技术的帮助,找到了荷兰的一家公司,但该公司开出了数亿元的天价咨询费,并认为没有他们的帮助,中国人不可能在深海建成沉管隧道。因费用太高,中国人没有跟该公司合作,而是自主研发,解决了技术难题。
如今深中通道的难题何以破局?“唯有自立自主,掌握核心技术。”金文良表示,团队回来后立马组织国内顶尖的高校、科研院所、施工设计单位等,进行了全产业链系统性攻关。
深中通道沉管隧道由32个沉管组成,全长5035米,是世界首例双向八车道海底沉管隧道,设计使用寿命100年,须攻克世界级技术挑战。中交第一航务工程局有限公司经过多年的披荆斩棘和攻坚克难,自主研发出沉管运输安装一体船“一航津安1”及成套施工工艺,并首次将国产北斗定位系统引入海底沉管隧道施工,创造连续7节沉管近乎零偏差的毫米级安装世界纪录。“一体船和成套技术的研发投用,标志着沉管隧道施工进入了智能化时代,不断巩固着我国在沉管隧道施工领域的技术装备优势。”中交第一航务工程局有限公司深中通道项目部总经理岳远征说。
人工岛是跨海桥梁和海底隧道转换的关键。然而,在茫茫大海上凭空造岛,按当时的技术至少要三年才能成岛。经过一次次方案研讨,中交第一航务工程局有限公司升级研发“超大直径钢圆筒液压振动锤联动振沉”技术。在港珠澳大桥成功应用的基础上,建设者们将8锤联动锤组升级为12锤联动锤组,历时141天,刷新了“快速成岛”的施工纪录。、
伶仃洋大桥是深中通道的关键控制性工程之一,两根主缆最大缆力10万余吨,其中主缆的防腐耐久性是世界性难题。中交第二航务工程局有限公司联合西南交通大学钢桥性态感知与安全保障关键技术创新团队,在团队带头人崔闯的带领下进行高性能桥梁新结构设计,攻克了大型桥梁工程技术难题,并提交专利申请。
施工7年来,深中通道的一项项创新技术记录了一个交通工程实现的多个世界之最:世界最高通航净空的海中大桥,世界跨径最大全离岸海中钢箱梁悬索桥,世界最高抗风等级钢箱梁悬索桥,世界最大体量海中锚碇,世界首例双向八车道钢壳混凝土沉管隧道,世界上最长、最宽的海底钢壳混凝土沉管隧道……
在建设者们眼中,如果说2018年建成通车的港珠澳大桥意味着“从0到1”的突破,那么深中通道就是实现“从1到2”的升级。用“创新”与“匠心”铸造世界级“中国桥”。
专利释放新动能
在珠江口,建设者们不仅破解许多世界级技术难题,还将专利故事书写在伶仃洋上。
深中通道管理中心工程师许晴爽的工作,就是要将施工技术进行转化,形成可复制、可推广的技术成果。在她和所在团队的努力下,国家重点研发计划专项“涉水重大基础设施安全保障技术研究与工程示范”顺利通过绩效评价并加速成果产出,拥有专利34件,将关键核心技术牢牢地掌握在自己手中。
深中通道管理中心岛隧工程管理部部长张长亮说:“我们花了11个月,根据项目结构形式和生产需求,完成了沉管预制工厂的智能化改造,共取得了11项专利。”规模宏大的沉管预制厂完成了改造,为后续奠定了基础。2020年6月17日,深中通道世界首例双向八车道钢壳沉管隧道的首节沉管,在西人工岛与暗埋段精准对接。
针对跨海集群工程桥隧钢结构智能制造共性关键技术问题,深中通道项目团队开展了智能制造理论、装备、关键技术和工程应用研究,取得了成果。该项目成果拥有发明专利33件。
智慧芽为本报记者提供的数据显示,截至12月6日,深中通道管理中心共提交相关专利申请148件。从专利类型来看,该机构有111件为发明专利申请,其中48件已获授权。从技术布局来看,该机构主要在混凝土、沉管隧道、钢箱梁等细分领域进行专利布局。
值得一提的是,该机构注重与高校和科研院所、设计施工单位进行合作创新和专利布局,例如,一件名为“一种大直径主缆骑跨式索夹空缆状态扭转控制方法及系统”的专利申请就涵盖了深中通道管理中心、西南交通大学、广东省公路建设有限公司、保利长大工程有限公司、中交第二航务工程局有限公司、成都林立宇坤勘察设计有限公司等6家工程设计、施工单位,涉及10余位发明人。
“建设好深中通道,不是一件容易的事。”深中通道管理中心主任、总工程师宋神友说,国家对这项工程给予了高度重视。在项目开工后,交通运输部、广东省政府召集成立了包括7位中国工程院院士、4位设计大师在内的深中通道项目40人技术专家组,为深中通道破解技术难题进行咨询决策,极大提升了难题的解决速度和建设进度。
“相比于港珠澳大桥,深中通道最明显的特点之一是多了一个千米级的悬索桥——伶仃洋大桥。”中交第二航务工程局有限公司深中通道项目副总工程师蒋明鹏对中国知识产权报记者表示。
作为国家重大工程,深中通道累计完成投资额已超350亿元。深中通道计划于2024年建成通车,将深圳与中山的车程从约2小时缩短为半小时内,成为连通珠江口东西两岸城市群的交通大动脉。
十余年来,中国创新者先后自主建设了港珠澳大桥、深中通道、大连湾海底隧道,构建起了我国大型外海沉管隧道的三大版图。其中,深中通道项目的沉管是钢壳,该项目成果获授权发明专利33项,在深中通道60万吨钢结构建造过程中得到成功应用,并推广应用于黄茅海跨海通道等10余项国家重点工程。(来源:中国知识产权报)