前不久，湖北省襄阳市襄江大道鱼梁洲隧道正式通车运行，作为国内整体规模最大的内河沉管隧道项目，两次下穿汉江的沉管隧道全长1011米，由10节沉管组成。
在鱼梁洲隧道建设过程中，中交集团所属中交二航局聚焦技术创新研发，践行生态环保理念，解决了一系列技术难题，打造了中国首条全产业链国产化沉管隧道。
技术引领，开启“大国智造”新征程
沉管隧道诞生于20世纪40年代。在陆地上预制箱状混凝土管，然后将混凝土管一节一节地沉放到水底，两节沉管之间使用止水带粘合，拼接连成整体通道。止水带就像保温杯密封圈，利用天然橡胶高弹性和压缩变形的特点，防止沉管漏水，这是沉管隧道实现百年寿命的核心构件。
然而，鱼梁洲隧道通车之前，止水带的生产技术一直被少数国家垄断。时任中交二航局鱼梁洲隧道项目总工程师孙晓伟始终憋着一口气：“止水带一直依赖进口，制造技术和定价权永远不可能握在自己手中。我们要掌握主动权。”为了抢在鱼梁洲隧道管节下沉前，研发出国产止水带，项目部成立了由材料、结构、土木等专业人员组成的7人技术攻坚小组和80余名技术人员组成的孙晓伟创新工作室，积极同国内厂家开展合作试验。
止水带压缩量是考察沉管隧道能否实现永久密封的核心数值。受胶料的硫化程度、最小水密封压缩量、100年应力松弛量、管节温度位移、地震位移等多因素影响，其计算方法和经验取值是技术团队攻克的难点。“越是硬骨头，我们越要啃下它。”孙晓伟说。
项目团队夜以继日地开展技术攻关。胶料的硫化程度受温度、能量方法设计和控制混炼工艺等因素的影响，直接影响到压缩量的大小，项目团队从试验和建模入手，展开首个攻坚。可是，十几轮试验下来，没有取得实质性的进展，大家有些沮丧。“每次试验失败都意味着我们离成功更进了一步。”孙晓伟安慰着疲惫的团队成员。终于，第23轮试验过后，技术团队有了新发现，通过将硫化程度计算和硫化仿真分析相结合，成功实现了国产止水带硫化参数的精准设计。
经过半年的研究试验，国产止水带在湖南株洲进行产品应力松弛、压缩性能和水密封等试验。结果显示，国产止水带的压缩性能和水密性与国外公司产品基本相当，应力松弛试验的平均衰减率为35%，低于国外公司的37.5%。专家组一致认为，沉管隧道应用国产止水带，可满足100年使用要求，但是平均衰减率仍有一定提升空间。专家评审的结果令团队成员士气大振。项目团队乘胜追击，对平均衰减率问题发起攻关。通过多次研讨和试验，成员们对橡胶配制和混炼工艺不断优化提升，进一步提升了止水带抗水、抗撕裂、耐老化等方面的性能。最终试验结果显示，所有性能全部达到国际标准。
止水带的研发是鱼梁洲隧道进行技术创新的一个缩影。项目团队集合优势资源，从关键技术、核心装备、特殊材料、智能建造等多个领域入手，自主研发了全漂浮式高精度整平船，首创无焊接装配式端封门结构，首次采用柔性压载水袋进行管节压载等，实现沉管隧道建设全产业链国产化的目标。
战淤之路，创造沉管安装“襄阳速度”
2021年4月8日，E4管节按照节点工期进行沉放对接施工。上午11点，沉放驳吊放沉管开始下沉，下午3点30分，沉放缆索的拉力值出现下降趋势，定位监测数据显示，管节实际下沉高度并未达到目标标高。
工区经理王金绪看着监控系统上显示的异常数值，神情严肃。“这意味着沉管发出了提前触底的信号，后续对接工作将可能无法进行。”他解释说。
下水探摸沉管接头及底面情况的潜水员发现，在E4管节底面与最终沉放的基床间发现淤泥沉积，平均厚度达10厘米，导致E4管节与拟对接的E5管节对接接头垂直方向错台达10厘米，远超设计及规范允许的对接精度要求。
“沉管基床遭遇异常回淤。”现场总指挥、项目负责人孙晓伟眉头紧蹙，思考再三之后，坚定地下达指令：“提起沉管，清淤后再对接！”
项目团队随即对异常回淤形成原因展开分析。原来，E4管节所在的东汊沉管区域位于唐白河与汉江交叉口处，4月连续阴雨天气，雨势猛增，唐白河水从上游携带大量泥沙，在流入东汊沉管河段时，因水域突然扩宽，水流流速急剧减小，造成泥沙在东汊沉管河段淤积，基床局部形成急剧回淤。清淤中，项目团队发现，气举泵的单点式吸泥和抓斗船的粗放式抓泥在吸泥效果和效率上都有改进空间。团队携手技术部门迅速开展科技攻关。半个月后，项目团队自主研发的“回”形清淤平台展现在团队成员面前。“这个由底部钢管作业平台、可移动小车、气举泵三部分组成的平台，可以精准定位与覆盖单节沉管基床范围，并通过移动小车上设置的联排式气举泵，实现纵横双向高效吸泥。”王金绪介绍说。
一切准备就绪。项目团队“整装齐发”，再次开启E4管节沉放对接施工。E4管节最终在汉江水下25米深处“安家”，对接精度达到7毫米，远低于设计规定的20毫米，“真正达到毫米级对接。”王金绪说。
同年7月，汉江流域再次迎来多场特大暴雨，汉江及其支流上游汛情十分严峻，5次大流量泄洪、3次封航停工，大量漂浮物聚集，高达1米的泥沙淤积填埋沉管基槽，迫使沉管施工不得不超长“待机”。有了E4管节的沉放经验，在重重不利情况下，项目部在3个月时间里，先后进行了4轮基床清淤，对损坏的卵石垫层进行3次整平，总清淤量超过5万立方米。之后，项目部采用东西汊沉管交叉安装的形式，抢抓冬季汉江泥沙少的窗口期，在35天内顺利完成了3节沉管的安装。
“除去汛期的影响，相当于我们平均每26天就下放了一节沉管，可以说创造了沉管安装的‘襄阳速度’。”孙晓伟自豪地说。
环保先行，弹响生态保护“协奏曲”
鱼梁洲素有“汉江明珠”美誉，是国家一级水源地保护区，水质达到可直接饮用的国家二类标准。鱼梁洲隧道项目水上施工环节很多，为了尽可能地保护这一江净水，项目部“煞费苦心”。
一方面，项目团队创造性地运用各种装置，构筑起隔绝施工水域与天然水域的坚固屏障。“物理阻隔是杜绝水上污染的最简单直接的方式。”工程部长汪梓岚介绍说。项目部使用的船用油水分离器，通过重力分离、纤维过滤、超滤膜渗透分离等三重“关卡”，大量减少船机舱底废水中的油污含量。“如此一来，污染风险几乎可以忽略不计。”汪梓岚说。
另一方面，项目部不断对施工工艺进行创新，减少对环境的干扰和资源的浪费。
根据国际通用做法，沉管施工前，需要使用碎石材料对开挖完成的河床基槽进行整平施工，或沉管安装完成后在沉管与基地之间注浆压沙填实。“隧道沉管段基槽范围内地层卵石、圆砾含量较高，何不就地取材，把基槽开挖的卵石用来铺设垫层？”考虑到鱼梁洲河段体量庞大的卵石，孙晓伟大胆地提出了设想。
经过研究讨论，项目团队决定大胆探索一条环保和经济效益一举两得之路。项目部对垫层厚度、垄沟尺寸、卵石粒径、预压荷载等变量进行调节，模拟出7种工况下垫层的变形位移、沉降量等要求，发现粒径在2.36毫米至63毫米间的卵石符合施工要求，可以“变身”垫层。原本面临废弃命运的卵石，成功实现“就地转岗”，大量减少了施工现场永久废弃的土方转运量，最大限度地维护了施工现场水土生态的自然原始风貌。
在工程建设期间，项目部积极配合地方政府，对禁渔水域实施严格保护，保护汉江水生生物资源，助推水域生态改善；从实际出发，通过材料创新、工艺创新等方式实现绿色创效，其中利用废弃粉质砂性黏土生产止水帷幕塑性混凝土施工技术，减少二氧化碳排放量近5吨。
“金山银山不如绿水青山，矢志不渝打造百年生态环保工程，是我们全体建设者不可推卸的责任！”孙晓伟感慨地说。
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