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探秘深中通道“超级隧道”背后的混凝土“配方”

发布于：2024-06-13 15:16:13 来自：建筑结构/混凝土结构

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日前， 地处粤港澳大湾区核心区域的超级工程——深中通道正在加紧建设 ，为6月具备通车条件做最后冲刺。深中通道是集“桥、岛、隧、水下互通”为一体、当前世界上综合建设难度最高的跨海集群工程。作为深中通道海底隧道工程重要参建方之一，建筑央企中交四航局所属中交四航工程研究院有限公司（简称中交四航研究院）承担起钢壳沉管混凝土的研制工作。

深中通道海底隧道是国内首座采用钢壳混凝土组合结构建造的海底隧道。由于 深中通道管节结构尺寸更大、内部构造和施工工艺更复杂、对混凝土的稳健性要求更高 ，尽管有国家沉管隧道也采用钢壳混凝土沉管建造，但可借鉴性不强。

“面对困难挑战，中交四航研究院自2015年开始，历时4年艰辛探索，经历了缩尺模型、浮态浇筑、足尺模型和模拟浇筑等系列试验，在2019年终于配制出钢壳沉管浇筑工艺的自密实混凝土‘超级配方’，有力保障了深中通道钢壳混凝土沉管的顺利浇筑，为深中通道如期通车打下坚实基础。”中交四航研究院建材所总工邓春林介绍说。

“深中通道每节钢壳混凝土标准沉管，内部被分成了2255个仓格，每个小格子之间都是不连通的。为了加强结构的整体性， 我们要在每个仓格内灌注一种高流动性的混凝土，这种混凝土就是自密实混凝土。 ”中交四航研究院建材所副总工于方介绍说，“将混凝土配制成这种高流动性的流体，甚至达到可以像水一样在任意容器中进行良好的填充绝非易事。”

中交四航研究院建材所团队成员在项目前期开展了大量的自密实混凝土室内试验，经过了100余次的试验，才制备出工作性能良好的自密实混凝土。室内实验成功只是第一步，接着，中交四航研究院科研团队在江门新会预制场开始了深中通道自密实混凝土沉管海上足尺模型浇筑试验，以真正检验自密实混凝土性能。

与传统的混凝土沉管浇筑方式不同，深中通道钢壳沉管是 采用超长混凝土地泵设备进行混凝土浇筑 ，即将混凝土通过一根根200m长的管子压入到一个个仓格内部。在此过程中，进入管子前和从管子泵出后的性能都要满足自流平的性能。然后，建材所团队在测试过程中发现传统的控制变量法已经不适用，迫切需要提出一种新型的分析方法，才能建立比较准确的性能预测模型。

为此，在E1-E4沉管施工过程中，于方带领团队收集了上百个批次水泥、粉煤灰、矿渣粉等原材料的性能指标，以及2000余组自密实混凝土泵送前后的性能测试数据，历时大半年的时间，推翻了20余个方案，最终找到了一种合适的分析方法， 量化了各种原材料的关键技术指标与混凝土性能的相关性 ，实现对混凝土原材料和混凝土工作性能质量动态控制。同时建立了泵送前后自密实混凝土性能的预测模型，提出了一套自密实混凝土稳健性控制的技术指标，形成了《深中通道钢壳沉管自密实混凝土配制及施工关键技术指南》，指导钢壳沉管顺利浇筑。