港珠澳大桥隧道工程沉管法与盾构法方案比选.pdf

港珠澳大桥隧道工程沉管法与盾构法方案比选ProposalSelectionbetweenPipe—SinkingMethodandTSMMethodforTunnelEngineeringofHongKong—-Zhuhai—-MacauBridge资利军’梁邦炎z卢普伟z1．广州地铁设计研究院有限公司广州510010；2．中交第四航务工程局有限公司广州510230摘要：根据海底隧道的关键技术现状和发展趋势，结合港珠澳大桥工程环境条件，研究了港珠澳大桥隧道段的施工工法比选及其适用性，对于港珠澳大桥的隧道工程方案的选择，具有一定参考价值。关键词：港珠澳大桥沉管隧道盾构隧道方案比选中囤分类号：U45／文献标识码B【文章编号】1004—1001(2012)08—0838—02施工，总工期按6年考虑。海中桥隧工程建设工期按5年半1工程概况考虑，其中隧道人工岛及隧道工程为控制性工程。通过比较港珠澳大桥是连接香港、珠海、澳门的隧一岛一桥集沉管法与盾构法的可行性分析，研究港珠澳大桥隧道段的群的大型跨海通道工程，是国家高速公路网规划中珠江三施工工法的适用性。角洲地区环线的组成部分和跨越伶仃洋海域的关键性工2工程施工的可行性分析程，也是中国交通建设史上技术最复杂、环保要求最高、建设要求及标准最高的工程之一。其建成后将成为珠海、珠江2．1沉管隧道工程实施可行性分析三角洲西岸地区及粤西地区通往香港的最便捷的陆路通所谓沉管隧道就是在干坞内预制管段，管段两端用临道，不但可以加快珠江三角洲西岸地区、粤西地区的经济发时端封墙进行密封，待舾装完毕后，将管段拖运至隧址，然展，而且为香港、澳门充裕的资金提供了更加广阔的腹地，后覆土回填，再进行管段内部装修及设备安装，以完成全部对加快广东、香港和澳门经济一体化进程，提升大珠江三角隧道。洲的国际综合竞争力具有极为重要的意义。其平面示意图沉管隧道的建造历史始于1910年美国的底特律河隧如图1所示。道，截至20世纪9O年代，世界上共建成了108座用于铁路、公路交通的沉管隧道。沉管隧道关键技术——GINA橡胶止水带、基础处理方法、沉放作业工艺等的不断进步，使沉管法已具有很好的适用性、可靠性。至今，国内修建的用于铁路(含地铁)、公路的沉管隧道共有100多座，其使用状态均良好。特别是沉管隧道的2项关键技术，即水力压接法和基础处理压注法的发明，更使沉管隧道的修建技术上了一个新台阶。我国大陆已建的沉管隧道均成功地应用了该2项技术。圈1港珠澳大桥平面示意从本工程环境条件和我国现在工程技术水平看，采用沉管法修建越江隧道在技术上是可行的。首先，在大型沉管本项目以2015年底建成通车为目标进行总体进度安管段制作方面，我国许多大体积混凝土工程和珠江、甬江、排，控制工期的工程为口岸人工岛填筑及其上部建筑设施黄浦江等4座沉管隧道的施工实践，表明我国已完全具备了制作大型沉管管段的能力和工艺技术水平；再者，隧址的水流速度和沉管水下基槽最大开挖深度均非世界之最，在作者简介：资利军(1979一)，男，学士，工程师。作者地址：广州市前进路163号中交四航局技术研发中f,(510231o技术上是有先例的；此外，在沉管的防水处理、基础处理等收稿日期：2012—06—01方面国内均有成熟的经验可供借鉴。838I20l2·8h珂衄g 2．2盾构隧道工程实施可行性分析文、河床条件对其设计影响较大。虽然水文、河床变化亦对盾构法施工目前主要用于穿越软弱地层和下穿江河盾构隧道的设计施工有一定的影响，但由于其埋深相对较中，其最大特点是不影响或较少影响地面建筑物和环境。近大，影响相对较小。年来盾构机械设备和施工工艺的不断发展，使其对各种工3．3工程环境的影响程地质和水文地质条件的适应能力大为提高。由于沉管隧道属于明挖性质的隧道工程，其在施工过隧道采用盾构法施工时，隧道主要穿越淤泥质土，盾程中由于基槽开挖、管节浮运沉放，均需占用一定的水域，构外径达到l5．7m，同时一次推进最大距离长达7000m。对防洪、通航、锚地均会产生不同程度的影响。在沉管段施盾构法施工的技术可行性主要体现在大断面盾构制造的可工期间，对隧址河段的通航必须进行交通管制或采取开辟靠性，长距离掘进的可靠性。临时航道的方法确保不断航并保证通航安全。隧道建成后，近几十年来，随着跨越江河、海湾建造大型通道工程对通航的影响即可消除。要求的增多，大型、超大型盾构的设计、制造、施工更臻成盾构隧道由于采用暗挖技术，因此，只要充分掌握盾熟、可靠，并不断有新的突破和发展。1989年日本首先采用构掘进技术，就很少受到外界条件或对外界因素产生影响，8台14．14m的超大型泥水平衡盾构施工东京湾公路隧对防洪、航运、锚地等的影响较小。道。从1989年～1996年，成功实现了日本东京湾双线公路3．4施工难度与工期隧道施工，该隧道内径为12．25m，外径为13．75m。沉管隧道的施工难度主要体现在沉管段的施工。沉管从长距离盾构推进工程实践看，法国TGV高速大西洋段施工与施工期的气候、水文条件密切相关。如气候、水文线中卫乐聚司双线铁路隧道采用9．25m的全断面泥水条件适合，隧道施工较为顺利；反之，将增加沉管隧道施工盾构在含水砂层及黏土层中推进了4．8km；瑞土苏黎世至难度，造成工期的延误。伯尔尼的格劳后之隧道采用11．6m的混合式泥水盾构盾构隧道施工受气候、水文条件的影响较小，但是施在承压冰渍土、砂岩、粉砂岩中推进5．5km：日本东京7号工中必须不断调节盾构掘进参数，以适应不断变化的地质环线的神田川地下调水为隧道采用西13．94m的泥水加压与水文条件，且必须做好盾构机的造型工作，否则不仅会增盾构在含水砂层、黏土层、砂砾层中推进4．5km(第一期为加隧道的施工难度，也会造成工期的延误。2km)：在穿越东京湾的川崎～木更津人工岛间9．1km道路3．5工程风险隧道中，日本采用西14．14m的泥水加压盾构施工。以上工工程风险评价及防灾体系对沉管隧道与盾构隧道施程实践表明，采用大直径盾构长距离推进修建本海底隧道工与运营期间的风险做了定量的分析研究。经分析表明：两在技术上是可行的。者均在风险度可接受范围内，但沉管隧道的工程风险略低在国际上，超大型盾构掘进机的设计、制造和应用技于盾构隧道。术已达到相当先进的水平，尤其是现代高科技的计算机技4结语术、激光导向技术、声波探测技术、机械自动化技术等一系列的智能化技术于超大型盾构掘进机上的应用，使得超大经综合方案比选，采用沉管法修建港珠澳大桥的水下型盾构掘进机设计愈加完备、科学，施工愈加安全可靠、快隧道工程，建议在下一阶段工作中结合更为详实的规划、水捷。文、地质、防洪、通航等方面的资料并通过专家咨询、调研及综上所述，随着交通需求的增加、服务水平要求的提专题研究等方式进一步深入研究分析，以确保本工程的顺高、盾构制造技术的发展、结构设计和施工水平的提高，盾利实施。构法隧道的直径越做越大。本工程中所需盾构直径与上述颇为接近，有成功实施的可能性。参考文献[1】陈韶章．沉管隧道设计与施工【M]jE京：科学出版社，2002．3隧道方案比较『21潘永仁，丁美．大型沉管隧道管段沉放施工技术IJ1．现代隧道技术，2004，41(5)：1-5，11．3．1运营条件f3]宁茂权．沈家门港海底沉管隧道设计介绍『J1_现代隧道技术，2008(6】：61-69．沉管隧道由于比盾构隧道短了近500Ill，隧道短通风【4】欧伟山．沉管隧道管段沉放安装方案的探讨[A救捞专业委员会2006条件相对较好，能耗较少。年学术交流会论文集【cl，2006．沉管隧道与盾构隧道相比还具有防水效果较好、疏解[5】常翔，张献伟．生物岛一大学城沉管隧道工程重难点浅析[A]／／中铁隧道集团2007年水底隧道专题技术交流大会论文集[c1，2007．条件相对较好的优点。闻农兴中．广州地铁三号线工程设计研究与实践[M】．北京：人民交通}n版社3．2环境对工程的影响2011．【7】吴璇颖．超大直径盾构隧道施工风险管理分析【Jj_城市道桥与防洪．2011沉管隧道设计由于埋深浅，故其施工外条件诸如水f08)：297—299．1日·毒雪·蕾．r嚣{譬口甘HI口0