给沉管穿上“轻铠甲”

入秋的渔梁洲，建设者们的热情持续高涨。在中交二航局投资建设的华中地区首条内河沉管隧道——襄阳市东西轴线鱼梁洲段东汊工区干坞预制场内，建设者们正在为沉管浮运做最后的冲刺。

9月1日，一个令人振奋的消息传来，中交二航局顺利完成轻质混凝土预制产品试验，并将大批量投入生产，沉管浮运安装后，项目部将迎来国内首例泡沫混凝土水下应用工程。

这，给建设者们吃了一颗定心丸。

被誉为“千里汉江第一隧”的襄阳市东西轴线项目全长5.4公里，其中，明挖隧道长4.4公里，沉管隧道长1公里，是目前国内整体建设规模最大的内河沉管隧道，通车后将进一步提升襄阳“七省通衢”的交通作用。“沉管隧道设计使用寿命是100年，而汉江岸堤的回填和沉管顶部的回淤容易造成各管节差异沉降，是影响隧道结构安全运营的最大不确定因素。”项目总工孙晓伟说。

沉管隧道投入使用后，所处区域不仅要满足2000吨级船舶通航，还要能抵御50年一遇的洪水，因此这条“长龙”需要沉放于近16米深的河床里。沉管所在河床为淤泥区，当沉管就位后便会陆续回淤，十多米厚的淤泥会为沉管带来较大的荷载。能不能寻找一种高强轻质材料替代这些淤泥？项目部组织材料和结构专家开展研讨。首先这种材料要比水重、比淤泥轻，浸水后重量控制在每立方米1200千克至1400千克范围内，使其如轻盈的铠甲，包裹在沉管四周，以此化解荷载风险；其次在投入使用后百年内要能够持续运用，且不能污染水环境。

经过反复试验比选和研究，基于之前港珠澳大桥研发经验以及其他应用案例，研发团队将目光锁定在泡沫混凝土上。泡沫混凝土的主体是水泥，具有重度可调、成本合理、环保耐久的特点，符合预期三大目标，但在水下应用却是首次。为此，研发团队与中国地质大学泡沫混凝土的研发团队进行科研合作。起初，研发团队认为采用煤渣作为细骨料代替细砂效果会更好，因为煤渣比较轻盈，同时可以循环利用固体废弃物，有利于环保，并且资源充足，成本更低。但在试验过程中，研发团队发现，煤渣本身是一种多孔隙结构材料，吸水量大，浸水后的重量超过了每立方米1400千克的上限，不符合减载要求。

如何解决这一问题？这成为建设者主攻的方向。

大家再次开启头脑风暴，除了吃饭睡觉，就是查阅相关文献和做试验，有人提出了从发泡设备入手。经过比选，项目部购买了发泡更多更细的高性能进口发泡枪，使气泡能更好地与其他材料结合，闭合更多的气泡。但试验结果显示，虽然在一定程度上降低了浸水后的重量，但还是有部分气泡因不稳定而破裂进水，导致试块有一定的沉降，研发再次陷入僵局。

“咱们自己有一个外加剂生产厂，可不可以从发泡剂入手？”研发负责人朱志刚博士有了新想法。从乱麻中找到了线头，随即，研发团队便利用生产基地及中国地质大学的分析设备，通过近一个半月、上百次的研发试验，终于研制出了高性能专用发泡剂与增粘剂。新型发泡剂与增粘剂的添加，使得泡沫混凝土的饱水容重控制在每立方米1300千克左右，并且一次性浇筑高度由常规的0.4米突破至0.9米甚至更高；沉管顶部水的压强为0.5兆帕，而试块能抗住3.2兆帕以上的压强，既起到了减载效果，也提升了抗压能力与使用寿命。

沉管减载泡沫轻质混凝土的成功研发，有效保证了沉管的使用寿命。通过新材料、新工艺建造出来的“轻铠甲”，为以后沉管减载结构提出了一种新思路。