珠江口開闊水域，一座全長24公里的超級跨海工程——深中通道，在高溫、高濕、高鹽的惡劣環(huán)境中巍然屹立。這項(xiàng)連接深圳與中山的粵港澳大灣區(qū)核心交通樞紐，不僅創(chuàng)造了多項(xiàng)世界紀(jì)錄，更展現(xiàn)了中國工程技術(shù)的卓越成就。
在這場工程建設(shè)奇跡的背后，激光技術(shù)作為關(guān)鍵支撐力量，以前沿的“制造者”和“守護(hù)者”雙重身份，從構(gòu)件精密制造到全生命周期安全監(jiān)測，為這項(xiàng)世界級工程提供了全方位保障。
深中通道的建設(shè)難度舉世罕見。其懸索橋采用主跨1666米的世界最大跨全離岸海中方案，橋面高達(dá)91米，地處強(qiáng)臺風(fēng)頻發(fā)區(qū);而海底隧道則是世界首例雙向八車道沉管隧道，每個(gè)管節(jié)都是巨型的鋼結(jié)構(gòu)與混凝土復(fù)合體。
工程面臨三大核心挑戰(zhàn)：海洋環(huán)境下的精密制造難題、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測需求、全生命周期的運(yùn)營維護(hù)要求。面對這些世界級難題，產(chǎn)學(xué)研各界攜手攻關(guān)，將激光技術(shù)創(chuàng)新性地應(yīng)用于工程各個(gè)環(huán)節(jié)。
從后方工廠的構(gòu)件制造，到前方工地的現(xiàn)場監(jiān)測，再到通車后的長期運(yùn)維，激光技術(shù)為深中通道提供了一條完整的技術(shù)保障鏈條。
在深中通道的構(gòu)件制造階段，高功率激光技術(shù)扮演了“精密制造師”的關(guān)鍵角色。
鋼箱梁的精密加工
大橋的橋面由無數(shù)個(gè)巨型鋼箱梁段組成。在工廠內(nèi)，高功率激光切割機(jī)承擔(dān)了將厚重鋼板切割成精確形狀和尺寸的核心任務(wù)。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢顯著：
切割精度達(dá)到毫米級，確保每個(gè)構(gòu)件孔位、邊線完全吻合同時(shí)，在箱梁組焊過程中，激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了焊縫更窄、熱變形更小、連接強(qiáng)度更高的優(yōu)質(zhì)效果，大幅提升了鋼箱梁的整體質(zhì)量。
沉管鋼殼的精準(zhǔn)制造
海底隧道的每節(jié)沉管都是龐大的鋼結(jié)構(gòu)外殼，其制造精度直接關(guān)系到沉管的水下對接質(zhì)量。在這里，大幅面激光切割設(shè)備完成了鋼板的高精度下料和坡口加工，確保了這一“水下長城”的每個(gè)“積木”都能嚴(yán)絲合縫。
這些在工廠內(nèi)完成的精密激光加工，為深中通道提供了質(zhì)量可靠的核心構(gòu)件，從源頭上確保了工程的卓越品質(zhì)。
在深中通道的施工與運(yùn)營階段，各類激光監(jiān)測技術(shù)化身為“全天候安全醫(yī)生”，構(gòu)建起多層次的安全防護(hù)網(wǎng)。
無接觸式激光掃描技術(shù)
哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)柳成蔭教授團(tuán)隊(duì)針對深中大橋斜拉索的索力測量難題，開發(fā)了無接觸式激光掃描索力識別技術(shù)。這項(xiàng)創(chuàng)新：
克服了傳統(tǒng)振動(dòng)頻率法測試誤差大的缺陷三維激光掃描與數(shù)字化融合
在沉管隧道內(nèi)部，工程團(tuán)隊(duì)采用了三維激光掃描與BIM技術(shù)的集成應(yīng)用，有效解決了管段行車洞水噴霧管預(yù)制安裝精度控制難題。這項(xiàng)技術(shù)：
為機(jī)電管線的預(yù)制校驗(yàn)提供創(chuàng)新解決方案
光纖光柵陣列傳感技術(shù)
理工光科研發(fā)的新一代光纖光柵陣列傳感技術(shù)成功應(yīng)用于工程全線路。整個(gè)通道的隧道段及橋梁段箱梁內(nèi)均安裝了光纖光柵陣列火災(zāi)自動(dòng)探測報(bào)警產(chǎn)品，為深中通道的安全運(yùn)維提供了可靠保障。
無人機(jī)激光掃描技術(shù)
2024年，研究團(tuán)隊(duì)多次赴深中大橋開展無人機(jī)現(xiàn)場試驗(yàn)，內(nèi)容包括索塔快速建圖、溫度裂縫數(shù)據(jù)采集等?；谌诤鲜絊LAM的無人機(jī)橋梁檢測設(shè)備：
能夠不受空間限制進(jìn)行智能化檢測在所有這些激光設(shè)備的背后，有一個(gè)不可或缺的“無名英雄”——高精度激光冷水機(jī)。它為各類激光設(shè)備提供了至關(guān)重要的溫度保障，確保整個(gè)激光應(yīng)用體系在深中通道建設(shè)中穩(wěn)定可靠運(yùn)行。
溫度控制的精密要求
激光設(shè)備在工作時(shí)會產(chǎn)生大量熱量，溫度波動(dòng)會直接影響：
激光輸出的功率穩(wěn)定性特域深耕激光冷水機(jī)領(lǐng)域23載，其超快激光冷水機(jī)溫控精度高達(dá)±0.08℃，最高可支持240kW功率激光設(shè)備的冷卻需求。該設(shè)備為激光切割、焊接及高精密激光加工等場景提供精準(zhǔn)穩(wěn)定的溫度控制解決方案，通過高精度溫控有效保障設(shè)備功率穩(wěn)定性、光束質(zhì)量及使用壽命。
隨著深中通道正式通車，激光技術(shù)的應(yīng)用重點(diǎn)已從建設(shè)階段轉(zhuǎn)向運(yùn)營維護(hù)階段。柳成蔭教授表示，下一步目標(biāo)是確保通道“安全、順暢、舒適、智慧”運(yùn)行。
面對極端氣候頻發(fā)的挑戰(zhàn)，未來的研究將聚焦于基礎(chǔ)設(shè)施的智能監(jiān)測預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)。激光掃描技術(shù)、光纖光柵傳感技術(shù)與人工智能、大數(shù)據(jù)的深度融合，將為重大基礎(chǔ)設(shè)施的全生命周期健康管理提供更加完善的技術(shù)路徑。
從深中通道出發(fā)，激光技術(shù)的成功應(yīng)用模式，將為我國未來的跨海工程、山區(qū)隧道、城市地下空間等重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供可復(fù)制、可推廣的寶貴經(jīng)驗(yàn)。
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