港珠澳大桥沉管隧道工程

港珠澳大桥沉管隧道工程１工程意义港珠澳大桥东连香港，西接珠海、澳门，一桥连三地，有助于提升珠江三角洲地区的综合竞争力、打造粤港澳大湾区世界级城市群。沉管隧道是港珠澳大桥的控制性工程，是中国第一条外海沉管隧道，是目前世界上最长的公路沉管隧道，是世界唯一的深埋沉管隧道。２工程概况港珠澳大桥东接香港，西接珠海、澳门，全长约５５ｋｍ，其中海中主体工程长２９．６ｋｍ，按双向６车道高速公路标准建设，采用桥岛隧结合方案，是目前世界上规模最大、标准最高、最具挑战性的集桥、岛、隧为一体的交通集群工程。港珠澳大桥平面布置见图１。图１港珠澳大桥总平面图沉管隧道是大桥的控制性工程，设计方案见图２和图３。隧道全长６７０４ｍ，是世界最长的公路沉管工程；沉管段长５６６４ｍ，共３３节，标准管节尺寸为１８０ｍ（长）×３７．９５ｍ（宽）×１１．４ｍ（高），每节近８万ｔ的质量成为世界之最；为满足通航要求，沉管管顶埋于海床面以下２３ｍ的长度达３ｋｍ，是目前世界上唯一的深埋沉管隧道工程；沿线基底软土厚度为０～３０ｍ，地处珠江口外开敞海域，水文气象环境复杂，航线繁忙，通行船舶日均４０００艘，是当今世界范围内综合建设难度最大的沉管隧道之一。图２沉管隧道纵断面图 １１９４隧道建设第３７卷图３沉管隧道横断面图３工程难点及解决方案１）为“一国两制”条件下大型跨界工程，需同时满足三地要求。通过专项研究，并按“就高不就低”的原则，制定本项目专用技术标准。２）世界上最长的公路沉管隧道，标准高，规模大，为全桥控制性工程。设计及施工秉承“大型化、工厂化、标准化、装配化”理念，确保了工程质量及工期。３）沿线基底软土厚度０～３０ｍ，纵向管底地质复杂且不均匀；埋深大，管顶回淤荷载大。采用“复合地基＋组合基床沉管”基础方案，管节沉降控制水平世界领先。４）沉管管顶埋于海床面以下２３ｍ的长度达３ｋｍ，是目前世界唯一深埋沉管，节段接头受力及防水风险高。通过自主研发半刚性纵向结构体系，有效提高了结构及防水安全度。５）工程地处外海，气象水文条件复杂，工程区日均船舶超过４０００艘，航线复杂，海上安全管理难度大。通过自主研发各种专用装备，提高海上作业工效、质量，减少作业人员数量。６）珠江口巨型沉管安装需面临深水深槽、基槽回淤、大径流等世界级难题，风险高。通过科技攻关，研发外海沉管安装成套技术，实现全部管节高质、高效对接。７）设计使用寿命为１２０年。根据研究成果，对材料、施工及运营维护等进行全过程耐久性控制。８）工程穿越中华白海豚核心保护区，环保要求高。施工重视ＨＳＥ管理，并制定专项方案实现对白海豚保护。４工程主要技术创新１）精细化海上原位勘察及分析技术。采用带波浪补偿的海上钻探系统、海上钻探平台系统及海底坐床式静力触探系统等，获取高质量的地层连续原位参数，并建立三维地质模型及数据库进行勘察成果分析。２）复合地基＋组合基床沉管基础技术。研究并实施“复合地基＋组合基床”的基础方案：通过不同置换率的挤密砂桩、高压旋喷、ＰＨＣ刚性桩等复合地基实现隧道基础刚度平顺过渡；通过“抛填块石＋碎石垫层”的组合基床实现硬化基础、分布荷载、调节基底平整度，将国际上同类隧道一般２０ｃｍ左右的沉降量控制在５～８ｃｍ。３）半刚性沉管结构体系技术。提出“半刚性”沉管纵向结构体系，提高了沉管结构安全度及节段接头水密性。已安装的３３节沉管不渗不漏。４）工厂化管节预制技术。采用工厂法进行管节工业化生产，创新“Ｌ”形总平面布局（见图４），解决生产场地狭窄及管节存放难题；集成开发钢筋流水生产线、大型全液压模板、大体积混凝土控裂、多点导向的分散顶推系统等成套技术，实现了世界最大沉管的标准化预制，提高了工效和质量。５）外海巨型沉管安装技术。自主研发沉管沉放安装集成系统，浮运（见图５）、对接窗口预报保障系统，泥沙回淤预警预报系统等数十个控制系统，攻克了深水深槽、基槽回淤、大径流等珠江口流域特有的难题，形成具有自主知识产权的外海沉管安装核心技术体系，实现管节在４０多ｍ深的海底精准对接。图４沉管预制厂平面布置图５外海环境沉管浮运安装 第９期港珠澳大桥沉管隧道工程１１９５６）主动压接整体安装最终接头技术。预制钢混组合的最终接头结构，采用大型起重船整体吊装，然后水下主动顶推压接实现止水封闭，大大降低水下作业风险，提高了质量及工效，为世界首创。７）专用装备研发制造技术。开展具有独立知识产权的大型专用设备的研发和制造工作，如专用清淤船、定深平挖抓斗船、碎石整平船和沉管安装船等，达到国际领先水平。５工程工期及进度安排５．１工程工期工程于２０１０年１２月开工，预计２０１７年底具备通车条件。５．２工程进度安排５．２．１管节预制１）２０１０年１２月开始沉管预制厂建设，２０１２年２月完成；２）２０１２年１１月完成首批管节的预制，２０１６年１２月完成最后一批管节预制。５．２．２沉管安装１）２０１３年５月实现Ｅ１首节管节沉放对接，２０１７年３月完成最后Ｅ３０管节沉放对接；２）已于２０１７年５月２日完成最终接头安装，实现隧道合龙。５．２．３其他目前正全面展开隧道内装工程及机电工程施工，预计２０１７年底实现港珠澳大桥工程通车。６工程获得荣誉１）科技成果：获得省部级科技进步特等奖２项、一等奖９项。２）专利：已取得发明专利、实用新型专利约４５０项。３）荣誉称号：荣获１５项“全国五一劳动奖章”等国家级集体荣誉称号。７工程参建单位设计单位：中交公路规划设计院有限公司、丹麦科威国际咨询公司、上海市隧道工程轨道交通设计研究院、中交第四航务工程勘察设计院有限公司。施工单位：中国交通建设股份有限公司、中交一航局、中交二航局、中交三航局、中交四航局、中交广航局。８供稿人中交公路规划设计院有限公司：吕勇刚。