1 引 言
桥梁和隧道是跨越江海建筑物中的两种主要形 式，可以直接缩短城市之间的距离，对于提高交通效 率及交通容量至关重要。深中通道是集“桥、岛、隧、 水下互通”为一体的超级跨海集群工程，地处粤港澳 大湾区核心区域，横跨珠江口东西两岸，联通深圳、 中山及广州南沙三地，其建设将进一步拉近珠江口 东西两岸的时空距离，经近7年施工即将建成通车， 从深圳至中山的时间将从当前1.5h缩短至0.5h左 右，对构建粤港澳大湾区综合立体交通网络、加强粤 港澳大湾区的一体化发展具有重大意义。深中通道 全长约24km，其中沉管段长5.035km，由32节管节 和1个最终接头组成，采用双向八车道高速公路技 术标准，变宽管节最宽处可达到双向十车道标准。 普通钢筋凝混凝土结构已不能满足大跨净宽的要 求，深中通道成为国内首次应用的钢壳混凝土组合 结构的隧道工程。
钢壳混凝土组合沉管隧道采用钢壳包裹素混凝土，通过焊在钢壳内部的栓钉、槽钢和钢筋等形式的 连接件将钢壳与混凝土组合成整体而共同受力，具 有预制场地灵活、防水性能好、抗震性能强、不均匀 沉降适应性好等优点。钢壳混凝土组合结构因 其结构特点，沉管钢壳制造更多的是依托造船技术， 日、美、英等造船业发达的国家拥有较为成熟的经 验。日本应用钢壳混凝土结构先后建成了神户港 港岛隧道、那霸隧道及新若户隧道等沉管隧道，但日 本钢壳混凝土沉管隧道应用的尺度小，建设标准不 成体系，难以满足超宽、深埋钢壳沉管的设计及施工 要求；英国编制了钢壳混凝土结构相关技术指南，但 尚未有实际工程应用案例。我国钢壳混凝土沉管隧 道全产业链技术基本处于空白，缺少成熟的设计理 论与方法，缺乏相应设计指南或规范。
本文结合深中通道项目钢壳混凝土沉管隧道建设经验，总结了钢壳混凝土沉管隧道建设过程中的关键科学问题与技术问题，以及相关创新技术成果，为后续类似工程提供参考。
2 关键科学与技术问题
2.1 关键科学问题
（1）在钢壳与混凝土界面脱空、钢壳残余应力等多重因素联合影响下，钢壳混凝土沉管隧道受力机理复杂。研究钢壳混凝土沉管隧道弯剪力学行为特性，揭示弯剪受力机理并提出基本设计理论。
（2）基于碎石块石包裹为特征的特殊海泥环境，研究和评估钢壳电化学腐蚀与涂层防护耦合作用下的腐蚀发生机制，揭示100年电化学腐蚀发展规律，构建钢壳长寿命耐久性保障技术。
（3）超长海底沉管隧道的运营安全与防灾救援面临极大挑战，分析超大跨钢壳混凝土沉管隧道火灾力学行为与结构失效模式、研究超大断面和互通式隧道火灾烟气控制关键参数预测模型，提高超长海底沉管隧道综合防灾能力。
（4）咸淡水交汇区多尺度运动层化水体动量、物质混合机理河口区水体密度变化剧烈，分布形态受大尺度环流、径流、潮流甚至波浪共同影响，密度的分布对海流形态亦具有反作用，研究表面摩擦（风）和底摩擦作用下这几种不同运动形式对水体的动量、物质混合的影响过程，确保沉管隧道建设环境精准预报。
2.2 关键技术问题
深中通道是目前单节管节最宽、单个行车道孔最宽的跨海沉管隧道，工程规模大，建设条件复杂，综合技术难度远超国内外同类型隧道。深中通道钢壳混凝土沉管隧道面临的关键技术问题主要有以下几点：
（1）钢壳纵横隔板、抗剪连接件构造及布置的合理性直接影响钢壳混凝土沉管组合结构的整体力学性能；隔舱规格布置、浇筑孔及排气孔、抗剪连接件流通孔设置的合理性直接影响混凝土浇筑质量。
（2）钢壳耐久性防护100年需要牺牲阳极保护作用跨越全寿命周期。在涂层老化及回填碎石块石环境的综合作用下，阳极电化学长期性能保障是世界性难题。
（3）海中整体推出式最终接头扩大端合理构造、滑道布置、拉合锁定及纠偏系统、防水体系、后注浆基础垫层及刚度过渡、含扩大端特殊管节长距离浮运沉放控制、推出精度控制等，确保海中沉管隧道合龙。
（4）自密实混凝土的制备是行业难题，相关的智能浇筑装备研发及工艺是实现管节高品质、高工效预制的关键。
（5）沉管隧道沉放安装最关键的是控制首尾端的空间姿态，国内外现有技术仅实现了首端控制，尾端控制并未实现，无法满足超宽沉管管节沉放精度要求。
（6）传统的沉管管节浮运速度慢、拖带距离短，难以适应复杂航路超宽管节长距离浮运要求，因此具有自航、DP定位和循迹功能的浮运安装一体船是保障项目顺利实施的关键装备。
（7）自升式碎石整平船驻位范围小、施工速度慢，且没有配套专用清淤装备，无法适应珠江口大回淤特性的碎石整平作业，需研发集定位测量、石料输送、高精度铺设、质量检测于一体的碎石基床整平设备和控制系统。
（8）厚钢板及板下混凝土脱空快速和高精度脱空检测是巨大挑战，需研发钢壳混凝土脱空无损检测技术和智能化装备。
（9）海流是沉管隧道建设环境的关键预报要素，需研究在包含河网的海流模型中确保淡水量准确输入，进而提升海流预报的准确性，确保建设沉管隧道环境精准预报平台。
（10）热-力双场耦合下海底钢壳沉管隧道管节结构及接头被动隔热降温技术以及超大断面沉管隧道及互通式隧道火灾排烟与控烟技术。
3 主要技术成果
3.1 钢壳混凝土沉管隧道新型结构与设计方法
3.1.1 考虑多因素影响的抗剪连接件承载力计算方法
钢壳混凝土沉管隧道中的钢壳本身可抵抗弯矩 与剪力，混凝土可限制钢壳的屈曲变形。抗剪连接 件是钢壳混凝土隧道的一部分，适宜的连接件结构 型式可增强与混凝土之间的整体性，并改善连接件 受力区域混凝土的受力状态。连接件中的角钢在日 本的研究较多，其抗剪承载力计算公式主要参考日 本规范，见式（1），我国钢结构规范目前仅有槽钢连 接件抗剪承载力的计算公式，见式（2）。
式中：L为角钢长度；h为角钢高度；fc为混凝土标准强度；fy为角钢的标准强度；k1 ~k3为尺寸、翼缘以及连接件间距系数。
式中：L为槽钢长度；tf为翼缘厚度；tw为腹板厚度；fc为混凝土标准强度；Ec为混凝土弹性模量。
根据相关试验及计算结果可知，T型钢连接件性能优于角钢连接件，可以采用角钢连接件的承载力公式去计算T型钢连接件，且通过试验分析，影响连接件承载力的主要因素包括：连接件处混凝土拉压状态，即受拉和受压连接件；混凝土脱空高度；连接件开孔。相对于受压状态，受拉状态下连接件的承载力有所降低；脱空高度越大，承载力降低幅度越大；混凝土开孔会导致承载力降低。
实际工程开孔率一般不大于20%，且脱空高度最大不超过20mm，在此参数范围内，通过上述分析得出考虑多因素的抗剪连接件承载力计算公式为：
式中：V为抗剪承载力（kN）；η为受力状态系数，受 压连接件取1.0，受拉连接件取0.9；k1 为尺寸系数，k2 = 2.2(tc /hc )2/3≤1；k2 为底板系数，k2 =0.4(tf /tc )0.5+0.43≤1；k3 为间距系数，k3 =(sc /hc /10)1/2≤1；lc 为连接件长度（mm）； hc 为连接件高度（mm）；sc 为连接件间距（mm）；tc 为连 接件厚度（mm）；tf 为连接件相连翼缘厚度（mm）；lh 为 根部开孔长度（mm）；he 为脱空高度（mm）；fc 为混凝 土标准强度（MPa）；fy 为连接件钢材强度（MPa）。
3.1.2 主体结构优化设计
深中通道沉管隧道钢壳按照水深条件不同，分 为Ⅰ类管节（深水区）、Ⅱ类管节（过渡区）、Ⅲ类管节 （浅水区）和变宽管节四类。钢壳构造主要由内外面 板、横纵隔板、横纵加劲肋及焊钉组成。内、外面板 为受弯主要构件，横纵隔板为受剪主要构件，且连接 内外面板成为受力整体，形成混凝土浇筑独立隔舱， 隔舱上预留浇筑孔和排气孔。对不同构造的连接 件进行分析表明，球扁钢由于高度较大具有较大的 抗弯惯性矩，因而施工阶段外面板挠度最小，其他方 案相差不大；抗剪工况下，角钢连接件刚度和承载力 小于球扁钢和T型钢连接件，而球扁钢和T型钢承 载力和刚度相接近；抗拔工况下，T型钢连接件的刚 度和承载力均大于角钢连接件和球扁钢连接件。对 比T型钢、角钢与球扁钢3种抗剪连接件，T型钢综 合性能最优，在深中通道沉管隧道实际工程中得到 应用。
采用理论分析计算、隔舱模型试验等综合技术 手段，研究确定了标准隔舱平面大小采用3.5m（宽） 3 m（纵向长），标准隔舱采用“1个浇筑孔+10个排气 孔”配置，构造示意如图1所示。明确了排气孔的最 合理分布位置，纵向T肋设置流通孔，流通孔间距 30 cm；同时考虑不同部位结构受力特点及混凝土流 动性特点，加劲肋采用多种适宜组合形式，顶部受拉 区采用纵向T肋，顶部受压区采用“纵向T肋+焊 钉”，底部采用“纵向T肋+横向扁钢”，侧墙采用“纵向翼缘向上角钢+竖向扁钢”，中墙采用“水平连接钢 筋”。工程实践表明：不同部位采用不同抗剪连接件 形式实现了混凝土浇筑质量与结构受力的最佳平衡。
图1 钢壳混凝土沉管单个隔舱合理构造
3.2 钢结构长寿命耐久性防护技术
项目研发了“砂石+海淡水”复杂介质环境下沉 管钢壳阴极保护技术，牺牲阳极主要技术要求有： （1）阳极材料为Al-Zn-In（铝-锌-铟）；（2）阳极与 铁芯之间接触电阻小于0.001Ω；（3）牺牲阳极材料 要求在80Ω·cm电阻率海水中，工作负电位足够大， 能够达到-1.15V。
通过数值仿真模拟研究了阳极数量、布置位置 对保护效果的影响，并通过缩比模型验证了数值仿 真模拟结果的准确性。仿真模拟结果表明，深中通 道钢结构阴极保护设计方案合理，可以达到100年 的防护周期。
3.3 自密实混凝土配制、浇筑工艺及检测技术
3.3.1 自密实混凝土的配制
在钢壳内浇筑混凝土时，因无法振捣而导致普通混凝土难以填充密实，容易出现脱空现象。为保证混凝土能够在隔舱内部形成密实结构，并与钢壳共同作用，经试验研究配制出自密实混凝土。自密实混凝土工作性能主要以流动性、填充性、黏聚性、间隙通过性及抗离析性为主，实现其在钢壳内的流动和自动填充密实。研发的自密实混凝土配合比设计见表1。
表1 钢壳自密实混凝土施工基准配合比（单位：kg/m3）
该配比下混凝土性能稳定，28d抗压强度可达到50 MPa以上，在管节隔舱内的1年期收缩率为206.8×10-6，可满足管节混凝土性能需求。
3.3.2 自密实混凝土浇筑工艺及控制措施
钢壳混凝土智能浇筑系统通过自动多点采集隔舱浇筑高度，并将数据实时传输给浇筑设备，浇筑设备接收到混凝土液面高度信息后，根据浇筑工艺要求自动改变浇筑速度，达到隔舱浇筑的智能化施工。
浇筑过程参数控制要求具体为：浇筑底板及顶 板隔舱时分上下两层浇筑，隔舱下层浇筑130cm厚 混凝土，按30m³/h速度浇筑，剩余上层20cm厚混凝 土，按15m³/h速度浇筑。浇筑底板隔舱时通过控制 智能浇筑台车的闸阀开口度来控制混凝土浇筑速 度，浇筑顶板隔舱时通过调整混凝土输送泵排放量 的大小来控制浇筑速度。浇筑墙体每一个小隔舱时 分上下两层浇筑，墙体隔舱共分为4个小隔舱，每个 小隔舱浇筑至顶部20cm时均自动变速浇筑，每个 墙体隔舱浇筑完成需变速7次。对于墙体的每一个 小隔舱，隔舱内混凝土液面距离顶板大于20cm时， 浇筑速度控制在30m3/h；小于20cm时，浇筑速度控 制在15m3/h以内，浇筑工艺示意如图2所示。
图2 隔舱浇筑工艺示意
3.3.3 脱空检测技术
由于项目检测作业面为厚钢板，最大厚度达40mm，超出常规检测方法和仪器的应用范围，不适用于深中通道钢壳混凝土沉管隧道管节的检测环境。为此，研发了适应钢壳沉管的脱空检测新技术，采用中子法和冲击映像法等方式对自密实混凝土浇筑质量进行检测。
（1）中子法
对于具有确定含水量的混凝土来说，慢化作用所形成的热中子浓度即热中子计数率与单位体积内混凝土质量有关，凡有脱空缺陷和空洞的部位，其单位体积内所含有混凝土质量比充填密实的部位明显要少，因此该部位热中子计数率将相应降低，脱空缺陷的高度越大，相应热中子计数率就越低，工作原理如图3所示。因此，采用快中子源和热中子探测器测定出所测部位热中子计数率大小，则可确定钢板下浇筑混凝土的脱空平面位置和对应的脱空高度。
图3 中子法基本原理
根据试验测试结果可知，当误差范围在±2.5mm时，基于中子法的钢壳混凝土脱空检测等效脱空高度符合率为97.6%，表明利用中子法能够有效检测出钢壳混凝土复杂结构下毫米级别的脱空，且有较高的检测准确率，现场检测如图4所示。
图4 中子法检测设备
（2）冲击映像法
当击打检测物件表面时，在检测物件内部会激 发弹性波动场，检测物件表面的弹性波动场分布是 检测物件内部结构在其表面的映像。当混凝土与钢 板存在脱空时，钢板表面的弹性波动场分布特性发 生变化，包括能量衰减、波形特性与频谱特性等。 通过对检测物件表面的波动场分布进行反映射分 析，即可推断检测物件的内部结构。冲击映像法检 测仪器设备，采用一体化、集成化设计，具备自动化 采集、滚动扫描冲击、连续接收映像信号、可视化数 据展示等功能，现场检测如图5所示。
图5 冲击映像法检测设备
根据试验测试结果可知，冲击映像法采用标准化冲击响应能量值可以准确反映钢板与混凝土间缺陷空间分布情况。检测结果的准确率为91%。
3.4 沉管隧道数智建造体系
3.4.1 钢壳智能制造技术
深中通道沉管隧道共32个管节，总用钢量达32 万t，平均单个管节达1万t，排水量相当于1艘中型 航空母舰船体；管节构造非常复杂，单个标准管节由 2 800个隔舱组成，横纵隔板、连接件交错;单个管节 焊缝累计长度达到27万延米；交通工程和机电设施 等预留预埋设施达到3.2万个/管节；钢壳制造几何 精度要求±10mm，远高于钢箱梁和造船行业的精度 要求；为保证建设工期，钢壳制造需要满足1节/月 的出厂要求。
深中通道研发国内重工行业首个“四线一系统” 沉管钢壳制造体系，包括：板材、型材智能下料切割 生产线、片体智能焊接生产线（图6）、块体柔性智能 焊接生产线、智能涂装生产线和MES系统（生产制 造执行系统），实现基于MES系统的车间产能智能 排产、拆解工作包、精细派工至每个班组，以及小节 段车间智能制造、中节段场地数字搭载、大节段坞内 自动总组。建立工厂物联网，实时采集物料、设备、 工艺数据；建立三维焊缝地图，焊缝实名制管理、对 焊缝设计、生产及检验全过程质量溯源，全面提升钢 壳建造质量和综合管理水平。
图6 片体智能焊接生产线
3.4.2 智能浇筑装备与浇筑技术
智能浇筑设备具备全自动、无人化混凝土浇筑施工条件，很好地满足了变宽管节底板隔舱的浇筑要求，实现“一键操作，自动完成隔舱浇筑”。其主要依赖其自身自动智能寻位以及自动调速的核心关键技术。
通过应用钢壳混凝土沉管智能浇筑装备，成功 地将混凝土浇筑速度、浇筑时间、下落高度、液位高 度等各项“隐藏”的浇筑信息转化为数字实时显示， 通过对各项数据进行自动处理，自动完成整个混凝 土浇筑，全过程数据自动保存，自动生成报表，可追 溯性强，实现了混凝土浇筑全过程可视化、数字化、 自动化及24h连续作业，提高了施工功效，保障了钢 壳混凝土沉管浇筑质量。E1-E23管节采用智能浇 筑小车（图7），E24-E32采用浇筑台车（图8）。通过 智能化浇筑控制，消除了人为因素对浇筑质量造成 的不利影响，实现了管节的高品质、高工效预制。
图7 智能浇筑设备
图8 智能浇筑台车
3.4.3 8万t管节智能移运装备
8万t管节智能移运装备由200台单车承载力为400 t的轮轨式液压运智能移运台车组构成（图9），是目前世界上首套8万t钢壳管节整体移运设备。200台台车在4条轨道上串联成3个支撑点，利用三点成面的原理，控制钢壳管节水平姿态及支撑体系。 在不同的移动速度下，台车编队的同步行走功能、自 动纠偏功能及制动时长和制动距离皆满足8万t钢 壳沉管安全、高效、平稳移运需求，同类项目沉管纵 移时间由7d缩短至3h。
图9 钢壳混凝土沉管智能移运台车
3.4.4 管节浮运安装一体船
深中通道工程处于内伶仃洋海域，沉管隧道管 节预制工厂位于珠海桂山牛头岛，厂址距离隧址约 50 km。受到工程水文泥沙条件、管节尺寸、航道水 深、运输距离（约50km）、基槽长距离横拖（约5km）、 对接安装精度、气象窗口等因素制约，超大体量钢壳 管节的运输安装及沉放难度大、风险高。为降低施 工风险、保障水上公共安全、提高对接精度、减少疏 浚量，结合项目需求，研发沉管运输安装一体船。
一体船是一艘集沉管管节浮运、定位、沉放和安装等综合作业于一体的专业施工船舶，实现了“功能一体、船管一体、结构一体、动力一体”，攻克了船管连接技术、自动循迹、抗横流能力、船管精确定位等关键技术（图10）。首次将DP系统用于一体船循迹航行控制，航迹偏移量控制在1.8m范围内，实现了一体船自动航行和定点回转功能，提高了沉管浮运过程中抵抗横流和稳定航行的能力，大幅度减少了临时航道疏浚量。一体船结构安全监测系统可实时动态监测船管姿态和相对运动状态、船体和船管连接结构受力和变形、沉管钢封门应力应变监测等关键安全指标，并实现了关键控制指标自动报警，有效地保障了船舶施工安全。
图10 一体船浮运管节
3.4.5 新一代自升平台式整平船
自升平台式整平船主要由平台主体、桩腿升降 系统、压载系统、石料传送系统、抛石整平系统、测量 定位系统等组成，如图11所示。船的主要功能是抛 石整平，因此确定主船体结构为“回”字形，中间布置 一个超大的月池供抛石设备前后左右移动进行抛石作业，取任意一舷布置纵向石料输送机构满足抛石 设备沿纵向移动时的石料不间断供应，另一舷布置 杂物吊主要用于补给。
图11 整平船现场
自升平台式整平船攻克了整平船结构和效率升级等关键技术问题，将标准管节碎石基床铺设整平作业时间降低至每个管节3～4个工作日。抛石整平船可实现移船定位、插桩抬升、石料供应、抛石整平、质量检测等功能一体化管理。
3.4.6 沉管隧道高精度测控技术
沉管隧道高精度测控技术主要包括“无线声呐测控系统”和“双目摄影和拉线法”高精度测控技术，攻克了外海深水超宽钢壳沉管管节安装的测控难题。
无线声呐测控系统通过超声波系统及倾斜仪系 统测量已安管节和待安管节的相对位置，通过指引 已安管节和待安管节的对接作业而开发的专门测量 装置，如图12所示。该系统通过对水下声呐系统传 来数据进行汇总、分析和计算，最终使用图像及数据 实时显示管节的三维姿态及与已安装沉管的相对位 置关系，精度可以达到1cm，从而指导待安管节与 已安沉管顺利对接。
图12 无线声呐测控硬件设备实物
“双目摄影和拉线法”利用双目相机进行位置测 量、姿态测量以及形变测量。由两台相距一定距离 的高速相机拍摄同一目标，分析两幅图像中对应的 同名目标点，利用线-线交汇等方法获得该点的三维坐标值，以获得被测物体的位置、姿态及形变。采用保护箱保护双目相机的方法以解决管节对接环境下的特殊问题，提高管节水下对接的效率和精度，如图13所示。
图13 双目相机与保护箱实物
3.5 海中整体推出式最终接头关键结构与施工方法
3.5.1 海中整体推出式最终接头关键结构
深中通道沉管隧道最终接头设于E23管节和E24管节之间。E23管节深圳侧设置扩大段，最终接头推出段设于E23管节扩大段内部。最终接头设置了推出与回收控制系统、滑道系统、施工期临时止水系统、推出对接后的临时纵向锁定系统以及其他特殊构造。
（1）千斤顶控制系统
推出段尾端横断面方向设置顶推千斤顶，在最终接头扩大段侧墙设置纠偏千斤顶。在水力推出过程中，每个顶推千斤顶管路处于独立工作状态，工作荷载根据实际推出情况独立调节。纠偏千斤顶与测控系统耦合使用，预先设定推出段轴向偏差限制为±10 mm，推出过程中推出段轴线与理论轴向偏差若超过±10mm，千斤顶自动进行纠偏。
（2）滑轨系统
为保证最终接头推出段平稳推出，推出段下方需设置滑轨系统。滑轨系统的平整度直接影响推出段在推出过程中的稳定性，滑轨顶面安装精度≤±2.5mm。
（3）M止水带+充气止水带临时止水系统
水力压接过程中，必须保证推出段和E23管节结合腔与外界隔水。深中通道沉管隧道最终接头施工期临时止水采用“M止水带+充气止水带”双重措施。M止水带安装在扩大段端封板与推出段外面板之间；充气止水带安装在扩大段内部，未充气之前是扁平状态，水下施工时，推出段推出之前进行充气，充气止水带止水效果较好。
（4）管节接头临时锁定锚拉系统
抽水过程中，最终接头两侧已沉放管节失去水压作用，如不采取措施，部分管节由于GINA止水带反作用出现滑移导致水力压接失败。因此，必须采用临时锁定装置将最终接头相邻的部分管节进行锁定。深中通道沉管隧道采用拉杆+锚固板系统对邻近管节接头进行临时锁定，锚拉系统三维构造如图14所示。经试验验证，最大可适应11.3cm的差异位移。
图14 锚拉系统三维构造示意
3.5.2 海中整体推出式最终接头施工方法
当管节沉放就位后，首先利用扩大段顶部引出海平面上的注水系统向扩大段舱内注水，通过水位差将推出段从扩大段内推出，使其与E24管节端面接触，完成端面止水带初始压接；然后采用排水措施，利用水力压接使接触端面充分压缩；最后在沉管隧道内部，进行止水及纵向锁定的施工。最终接头制造现场施工如图15所示。
图15 最终接头施工现场
水下整体推出式最终接头的施工工艺显著提高了施工的安全性和可靠性，缩短了施工工期，有效解决了外海复杂环境下沉管隧道最终接头建设难题。
3.6 沉管隧道建设环境监测体系及精准预报系统
3.6.1 复杂风-浪-流-潮耦合沉管隧道环境监测数值预报技术
复杂风-浪-流-潮耦合沉管隧道环境监测数值 预报技术主要包括：复杂河口区风生流、径流及潮流 等多尺度海洋动力环境预报技术，海面天气快速循 环同化技术和强对流天气诊断方法，浪-潮耦合预 报技术，数值结果智能订正和释用技术等。其能够 为海上工程建设提供准确的、高精度的海洋环境多 参数预报产品，为海上工程建设、海上航行、海上搜 救等提供安全保障。
3.6.2 建设环境精准预警报系统平台
建设环境精准预警报系统平台由观测分系统、数据集成传输和可视化系统、后方预报和数值模式研制运行分系统、现场预报保障分系统等4个分系统组成，可为工程区域提供气象、海洋环境要素精细化预报，并实现工程区海洋气象保障信息的查询、分析和显示。平台的组成及分系统的关联如图16所示。
图16 建设环境监测技术体系及精准预报平台结构框
通过对该平台检测可知，72h预报时效内，风速准确率为83.5%，有效波高平均绝对误差为0.15m，流速的平均绝对误差小于0.2m/s；流速临近预报小于0.1 m/s，全过程保障了工程安全建设。
3.7 沉管隧道火灾防控技术
3.7.1 钢壳沉管隧道管节结构防火保护技术
火灾高温对构件混凝土的损伤集中在T型肋和横隔板附近，T型肋翼缘顶部混凝土与T型肋脱空。跨中区域T型肋顶部温度裂缝宽度最大，并向上发展成竖向裂缝；钢壳组合结构在热-力耦合作用下呈现出脆性破坏，底部跨中钢板持续变软拉裂，导致整个结构从底部跨中撕裂破坏。深中通道钢壳混凝 土沉管隧道采用防火板进行保护，分别进行了35mm、 30 mm、25 mm 3种板厚的耐火性能试验，结果表明， 构件钢壳面板的最高温度均满足低于300℃的防火 技术标准，这说明防火板在火灾中可以对钢壳结构 起到保护作用。
3.7.2 超宽钢壳沉管隧道排烟及控制策略
采用横向排烟道顶部排烟（排烟口位于横向排烟道底面）排烟方式如图17所示，烟道排烟量为224.50 m3/s，烟道净空面积应不小于14.97m2。当横向排烟道间距为165m时，开启火源上游侧1组+火源下游侧2~3组横向排烟道（相邻），人员疏散阶段应控制隧道内纵向风速在0~1.5m/s范围内；可根据实际需求开启火源下游1~3组（纵向排烟道）侧壁排烟口，可满足排烟和人员疏散需求。
图17 沉管隧道顶部横向排烟道示意
4 工程应用效果
深中通道已完成主体工程的施工，管节浇筑质量、安装精度以及管节沉降变形都在设计要求的范围内。
4.1 管节混凝土浇筑质量
钢壳混凝土沉管预制完成后，采用冲击映像法和中子法相结合的检测方式进行检测，已浇筑完成全部32个管节共约90万m3自密实混凝土，检测结果显示自密实混凝土脱空小于5mm的质量合格率超过99.9%。
4.2 管节沉放对接精度
通过管节浮运精确控制定位设施及管节高精度沉放对接实施的关键装备，实现了管节拖航保持在设计航迹线5m范围(直线段)/20m范围(斜插及横拖段)内，沉管沉放精度均满足轴线偏差不大于5cm的控制指标，大部分管节安装精度达到毫米级。
4.3 管节钢壳结构应力及沉降变形情况
通过管节顶板变形实测数据分析，采用跳舱分段式的浇筑施工工艺，管节顶板产生的竖向变形比可以控制在4.7923×10-4左右，因此顶板在不设置任何辅助支撑措施的情况下变形值可满足验收精度要求。通过深层水泥搅拌桩处理后的沉管地基基础控制沉降效果理想，到目前为止，管节安装完成后的沉降为3~6cm。
5 结 论
深中通道沉管隧道是世界上首次大规模采用、国内首次采用的钢壳混凝土组合结构，其综合难度 居于世界之最。深中通道建立了涵盖受力机理、设 计方法、结构构造、浇筑工艺、施工装备、检测技术在 内的全产业链技术创新体系。本文基于大量研究， 介绍了钢壳混凝土沉管隧道组合结构、钢结构耐久 性防护技术、钢壳智能建造技术、自密实混凝土配 制、智能浇筑及检测技术、海中推出式最终接头关键 结构与施工技术、环境监测体系及精准预报系统、火 灾防控等关键技术。引领了中国沉管隧道技术的进 步，为我国今后类似工程设计与施工提供借鉴。