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拱北隧道今日正式贯通

日期:2017-04-10 作者:袁佩如 南粤交宣 来源:南方日报网络版

  原标题:拱北隧道暗挖段工法刷新世界纪录 今日正式贯通,“曲线管幕+水平冻结”工法为业内首创

  4月10日,广东省南粤交通投资建设有限公司(以下简称“南粤交通”)旗下项目,港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道暗挖段在经历长达5年的施工后,终于正式贯通。

  这条媲美神九“太空穿针”技艺的“地下穿针”隧道,其暗挖段“曲线管幕+水平冻结”的施工工法为业内首创,难度、规模和技术含量刷新了数项世界纪录,被誉为“地下神九”。

  港珠澳大桥珠海连接线管理中心主任王啟铜表示:“拱北隧道暗挖段的贯通,标志着珠海连接线项目建设的最后一块硬骨头被啃掉,为项目年底如期建成,具备通车条件打下了坚实的基础。港珠澳大桥珠海连接线是珠江西岸通往香港的唯一通道,将为粤港澳大湾区交通互联互通增添新动脉,为我省粤西地区及我国大西南地区的发展增添新动力。”

  拱北口岸下施工面临世界级难题

  拱北隧道采用双向六车道设计,全长2741米。由海域人工岛明挖段、口岸暗挖段以及陆域明挖段三种不同结构的隧道连接而成。暗挖段是拱北隧道中难度最大的一段。

  “不能让土质松软的地表发生沉降塌陷,也不能触碰珠、澳口岸下方星罗棋布的建筑桩基,更要防止与海水连通的地下水涌入,确保地面口岸日均超30万人的正常通行……”王啟铜说,拱北隧道暗挖段施工面临的难度,前所未有。

  一组数据可以管窥难度之大:拱北隧道暗挖段长度仅有短短255米,但其施工工期长达5年,高21米、宽19米的开挖断面创国内高速公路隧道之最,双层六车道的隧道总高度相当于8层楼高。

  拱北口岸是珠澳往来的重要关口,也是全国第一大陆路口岸,日均客流超30万人次,车流超1万车次,拱北隧道的施工不能影响最大口岸拱北口岸的通关,“容不得半点马虎。”王啟铜说。

  澳门关闸口岸与珠海口岸之间相隔仅有30多米宽。由于线位的限制,隧道必须从此穿过。为有效避开口岸地下的建筑桩基,隧道只能“长高”,采用双层公路隧道设计,隧道开挖断面约336.8平方米,相当于3条地铁隧道并行。

  如篮球场般的大断面开挖极易导致周边结构发生变形,掌子面的稳定性变差,容易引起变形、坍塌、失稳。如此超大的开挖断面,覆土厚度却仅有4米多,不及19米跨度的四分之一。理论上,小于跨度的一半就是浅埋了。拱北隧道属于典型的超浅埋深隧道,隧道开挖稍有不慎,很容易导致地面沉降或建筑物开裂,甚至引发坍塌。

  更让人苦恼的是,拱北口岸的地下就像“豆腐脑”。珠海本来就是一个几乎贴着海平面建起来的城市,拱北口岸就在海边。拱北隧道地面下1米多就是地下水,且与拱北湾的海水连通,无论如何抽取地下水,海水都源源不断地快速补充。

  如何应对超大断面、超浅埋深、豆腐脑般的地质条件?从一开始,项目业主就“步步为营”。在设计阶段,项目业主会同设计单位牵头开展了科研课题“拱北隧道设计关键技术研究”工作。同时,为详细论证设计方案的可行性,在初步设计完成后,又组织开展了技术设计研究,并以技术设计成果为基础,引入施工方案咨询,对于难度最大的环节进行深入研究。通过现场取样、现场模型试验等,最终完善了施工图设计。

  同时,由广东省交通运输厅牵头,成立了包括多位知名院士在内的国内知名专家组成的拱北隧道技术专家委员会。项目建设过程中,专家委员会对隧道施工中存在的技术难题及安全风险等均及时提供了技术支撑。

  “顶管管幕+水平冻结”刷新公路隧道世界纪录

  经过严密的调研、研讨和设计,项目创造性地提出了“顶管管幕+水平冻结”方案。

  管幕冻结工程是拱北隧道暗挖段的核心,也是基础。管幕由36根直径为1.62米的钢管组成,平均长255米。自2013年6月第一根试验管始发,至2015年5月最后一根顶管顺利接收,历时2年。拱北口岸下方桩基与管线星罗棋布,给顶管的顶进施工带来了难题。管幕离澳门关闸大楼桩基最近距离为1.6米,离珠海免税商场回廊桩基仅有46厘米。为了躲避隧道两侧密布的桩基,顶管被设计成了曲线,在建筑物地下桩基间穿梭就像在刀尖旁行走,加大了管幕施工的难度。顶管从隧道一端的工作井顶入,另一端穿出。出口事先预留好,顶管施工时必须将顶进误差控制在5厘米以内,否则就会出现顶得进去穿不出来的情况。此外,由36根顶管组成的环形管幕圈与单根顶管顶进相比,其技术难度不是简单的倍数关系,由于存在群管效应,单根顶管的顶进精度须严格控制才能确保管幕的形成。

  即使在如此超高难度下,拱北隧道暗挖段顶管对接精度误差始终保持在施工标准(5厘米)以内,个别的甚至达到5毫米,远远超过预计。有业内专家说,管幕精度能控制在150毫米以内就算控制水平高的了,而2-5毫米的误差值堪称惊人。

  管幕全部完成后,管间的止水工作同样重要。每根钢管的管间间隙有35厘米左右,如果不能有效阻隔地下水,泥沙和土体会流失,海水就会乘虚而入。为此,拱北隧道在地下建了一个“大冰桶”,在每根管内安装了3条冻结管,将周围2—2.6米厚的土体冻成砖块的硬度,才能开始隧道暗挖。

  “对冻土我们必须精准控制,冻得不够,水压增大,可能击穿冻土层,发生涌水,导致地面下沉,必须加冻;冻过头也不行,那会造成地面隆起,严重影响地面建筑的安全,所以要用盐水把冷量带出,限制冻土发展。”王啟铜介绍,因此在冻结期间,除了上万个传感器监测外,巡查工人们定期要爬进冰天雪地的钢管内人工检测,确保管内温度在设计允许范围内。冻结后的工作井,温度最低的底层才2℃—3℃。施工人员说,他每晚值夜班时尽管穿着厚厚的棉衣棉裤,也只得来回行走取暖,如果静止不动,那种寒冷是锥心的。

  路景相宜景观提升有实招

  拱北隧道位于珠海市繁华城区,紧临澳门,沿线自然风光旖旎、人文景观秀美,且位于水、声环境敏感区,对景观设计以及施工过程的控制要求均高于传统高速公路项目。建成后的拱北隧道,将如飘舞的丝带贯穿于地底,与周边景色和谐相融。

  秉持南粤交通“景观先行”的理念,在设计阶段,拱北隧道就注重强化生态景观设计,细化防护排水设计,着力提升道路景观,注重生态功能恢复。

  首先是严格落实临建标准化,重点抓好项目驻地、“三集中”设施及施工围蔽等重要临建设施的标准化实施,倡导施工临时便道与地方道路、临时用电与永久用电的永、临结合理念,力求做到临建设施与周边环境协调一致,贯彻“以人为本”理念。工程完工后,完善施工临建设施、取、弃土场的复耕覆绿以及必要防护措施,防止水土流失,有效避免对环境的不利影响。

  “南粤品质工程不仅要求项目建设安全可靠,而且要求全方位的品质。质量好的隧道外观肯定也是好的。”王啟铜说,拱北隧道将结构物外观质量的提升作为质量管理的重要内容,实现各类混凝土结构物线条顺适,表面平整、光洁、色泽自然、均匀一致。同时,隧道照明将采用智能控制系统,对部分附属设施将进行装饰、涂装、照明等景观装饰,对隧道顶将进行景观化处理,做好生态恢复;对隧道水泵房、配电房、消防水池及敞开段遮光棚等功能设施加强建筑选型并进行专项的景观遮挡。

  此外,珠海连接线正在遴选景观设计方案,景观设计将与珠海情侣路沿线景观相结合,总体设计要求高于一般高速公路,做到路景相宜。

  意义

  助力粤港澳大湾区交通互联互通

  拱北隧道作为最后完工的工程段,其贯通亦标志着港珠澳大桥珠海连接线全线贯通,为年底港珠澳大桥全线贯通具备通车条件打下坚实基础。

  今年全国“两会”上,“粤港澳大湾区”在《政府工作报告》中被正式提出,打造媲美国际湾区的“粤港澳大湾区”和世界级城市群提上日程。

  港珠澳大桥珠海连接线作为港珠澳大桥在内地的唯一“登陆点”,将为粤港澳居民往来沟通提供极大便利。更重要的是,珠海连接线打通了珠江西岸通往港澳的通道,为粤港澳大湾区交通互联互通增添新动脉,对于全面加强港珠澳融合、推进三地紧密合作、打造珠江西岸交通核心枢纽都具有深远意义。

(编辑:周童)

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