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震惊全球!我国又突破一世界级难题
2017-04-11 10:48     (浏览次数)

昨天,港珠澳大桥珠海连接线最后一项控制性工程,拱北隧道全隧贯通,这也标志着港珠澳大桥珠海连接线主体工程实现全线贯通。

港珠澳大桥拱北隧道全隧贯通

港珠澳大桥向西经过珠澳口岸人工岛后,由拱北湾大桥及人工岛衔接,然后钻入地下,穿过拱北口岸,再接前山河特大桥,穿越将军山,沿南琴路两侧西行至洪湾,接入国家高速公路网。

这一段被称为港珠澳大桥的珠海连接线,全长13.4公里,采用双向六车道高速公路标准。

而拱北隧道全长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。最终的贯通点位于口岸暗挖段,地处类似泥潭一样的高富水地质结构区,同时,下穿日均人流量超30万人次的我国最大出入境口岸拱北口岸,让其成为当今世界上最复杂的公路隧道工程之一。

根据施工进度,隧道贯通后将在今年年底前具备通车条件。

世界级难度:淤泥地质下人造冻土暗挖隧道

拱北隧道被称为世界上施工难度最大的隧道工程,尤其是暗挖段,虽然长度仅为255米,两三分钟就可以走完全程,但却创造了多项新的记录。

拱北隧道地质结构属于珠三角地区典型的海陆交互沉积地层,简单地说就是要在一片沙土淤泥之中暗挖一个隧道。为了解决这一难题,工程人员通过冷冻技术来人造冻土层实现基础施工。

为了达到施工基础条件,工程人员利用36根直径1.62米,长255米,具有冷冻功能的特殊钢管先行搭建出隧道结构,将富水地质土层人工变为具备施工条件的冻土层。

区别于传统冻结工法,拱北隧道暗挖段将冻结管路布置在管幕顶管内,冷源通过顶管传递给土体,最终将顶管间土体形成冻土,利用管幕和冻土将隧道完全封闭,从而在开挖期间阻止隧道外侧水土进入隧道。

暗挖段隧道虽然长度仅为255米,但19米宽,21米高,开挖轮廓面积达336.8平方米的体量,让其成为当今世界上首座采用管幕冻结法施工的世界最大断面公路隧道。

记者独家探访隧道冻结管幕

管幕冻结工程是拱北隧道暗挖段的基础,通俗地说就是利用特殊钢管先行搭建出隧道的结构,然后经过冷冻降温将隧道周围的土体冻结后再进行施工。那这些管幕到底是什么样的? 央视记者在隧道打通前进入到了施工现场。

如果把管幕工程比作搭建人身体的骨骼,那么冻结工程就是利用冷却盐水管道,通过循环低温盐水在骨骼上塑造血肉,最终形成完整的“人体”。

拱北隧道暗挖段在拱北口岸地下完成了一个高23米,宽20米,厚2.6米,纵向长度255米的一个大“冰桶”。

单根管幕直径1.62米,平均长度225米,36根顶管将隧道主体结构固定,进入管幕内,狭小的空间只准许一个人爬行前进。

记者发现,在管幕的每根顶管里面都布置了这样的冷却管,冷却管循环输送零下24度的低温盐水,把土体的热量带走,这样就在隧道外侧一周形成坚硬的冻土。无论外部是多高温,顶管内部必须保持“冰天雪地”,平均为零下十七八摄氏度,最低接近零下20摄氏度。

港珠澳大桥拱北隧道项目工程师李刚:“如果温度过高的话,那就是冻土厚度不够,咱们这个水压力如果过大的话,它就会击穿这个冻土厚度,这样就会引起这个地表失水,引起这个口岸内的沉降。”因此,这些管幕就形成一个冻结圈,把高含水量的土层紧紧地固定在一起。

有惊无险 拱北口岸下的“绣花工程”

港珠澳大桥拱北隧道2012年施工建设,整个工程并非一帆风顺,在施工过程中曾发生过透水的险情。工程人员说,港珠澳大桥拱北隧道由于地处人流密集的通关口岸,整个隧道的挖掘就像绣花一样。

2013年4月,在工作井的开挖过程中,受海水潮汐的影响,隧道内压力过大,险情出现了。

中铁十八局集团港珠澳大桥拱北隧道项目总工程师马胜利:“当时透水之后一小时达到了将近400方,两个小时口岸里面就有反应,下沉了20多公分,当时感觉天都要塌下来了。”

中铁十八局副总工程师港珠澳大桥拱北隧道项目指挥长潘建立:“当时情况是比较危急的,如果不在短时间内把这个水堵住的话,肯定会影响咱们口岸里边的建筑物的地面沉降和建筑的安全。”

一天一夜的抢险,透水堵住了。在拱北隧道暗挖段的施工初期,像这样的透水一共发生过三四次。

隧道21米的高度,相当于七八层楼那么高,再加上19米的宽度,整个隧道的开挖面积达到了336平方米,接近一个篮球场的大小。除了地下水的难题以外,超大断面也让这个当今世界上最大断面公路隧道的施工难度成倍增加。

为了解决超大断面给施工带来的风险,工程人员将隧道整体分解成上下五层,共十四个小洞,在交叉向前挖掘推进的同时,用钢筋混凝土依次支撑每一个小洞,最大限度地增加了隧道结构的稳定。

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