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拱北隧道已建成並具備與港珠澳大橋同時通車條件。南粵交宣供圖 |
作為港珠澳大橋在內地的唯一“登陸點”，珠海連接線項目是連接港珠澳大橋海中橋隧主體的關鍵工程。日前，“港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道建設關鍵技術與應用研究”項目成果經評價委員會審議，總體達到國際領先水平。評價委員會由解放軍理工大學錢七虎院士、深圳市地鐵集團有限公司陳湘生院士、招商局重慶交通科研設計院有限公司蔣樹屏設計大師、交通運輸部公路局原局長李彥武、交通運輸部公路科學研究所原所長陳國靖、中國交通建設集團原副總裁侯金龍、廣東省公路學會理事長陳冠雄等7位專家組成。
為今後類似工程提供借鑑
項目建設單位廣東省南粵交通投資建設有限公司港珠澳大橋珠海連接線管理中心（下稱“管理中心”）作為第一承擔單位，依託項目組織開展了隧道、橋樑、管理等3個方向共13個子課題的研究，其中包括交通運輸部建設科技項目“港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道建設關鍵技術與應用研究”，廣東省交通運輸廳重大科技項目“港珠澳大橋珠海連接線隧道工程關鍵技術研究”和市場主導性科技項目“港珠澳大橋拱北隧道頂管管幕和凍結工法工程定額研究”等。
評價委員會認為，港珠澳大橋珠海連接線高水壓淺埋超大斷面拱北隧道建設關鍵技術研究，取得了一系列創新性成果。
一是攻克了臨海軟弱地質條件下長距離空間曲線頂管管幕建造技術難題。二是通過曲線鋼頂管現場原位監測試驗和室內足尺頂管模擬試驗，揭示了曲線頂管施工過程中管道周圍土壓力分佈規律、管節應力分佈規律以及管幕群管頂進對土體的擾動規律。三是首次針對水平長距離曲線頂管管幕超大斷面凍結重大安全風險控制技術難題，通過室內試驗、數值模擬、現場工程模擬，揭示了新凍結方式地層凍結髮展規律、結構形態和特徵。四是首次採用離心機非停機分塊排液開挖方式，模擬該項工程開挖工況，揭示了不同開挖步驟、不同循環進尺條件下地層和建築物變形的基本規律，優化了拱北隧道分部暗挖方案。五是揭示了臨海大斷面隧道多重支護結構體系水壓力分佈規律，提出了臨海大斷面隧道防排水體系和變形縫的設置方法，研發了變形縫新型可排導止水帶。
“研究成果具有重大理論意義，已在港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道工程得到成功應用，併為今後類似工程提供了借鑑。社會與經濟效益顯著，推廣應用前景廣闊。”評價委員會表示。
此前，受交通運輸部科技司委託，交通科學研究院交通科技發展促進中心主持了交通運輸部建設科技項目“港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道建設關鍵技術與應用研究”課題驗收工作。專家組一致認為項目組提交的文件資料齊全，內容完整，完成了合同（任務書）規定的研究內容，同意項目通過驗收。
“管棚間的凍結法在國際上屬於首例，有很多技術創新點，對未來類似的工程，連接線的技術不但有借鑑作用，而且有直接的指導作用。”驗收會上，中國工程院院士陳湘生高度評價項目成果。
此外，據管理中心主任王啟銅博士介紹，依託交通運輸部科技項目，管理中心共獲得發明專利7項，發表核心期刊論文57篇，編制技術指南3項，工法2項，培養碩士、博士共19人，組織相關學術會議5次；依託交通運輸廳科技項目共獲得發明專利14項，發表論文71篇，編制技術指南4項，發表專著2本，申請軟件著作權1項，培養碩士、博士共21人。成果在同類項目中處於國際領先水平。
“拱北隧道建設難度可與海底沉管隧道媲美”
拱北隧道是港珠澳大橋珠海連接線項目關鍵控制性工程，具有技術難度大、施工風險高等諸多特點。港珠澳大橋管理局局長朱永靈曾評價拱北隧道：“難度可與港珠澳大橋海底沉管隧道媲美。”
創新是引領發展的第一動力，實現交通建設技術裝備水平從“跟跑”到“領跑”轉變，成為拱北隧道工程全體建設者的初心和動力。
拱北隧道全長2741米，由海底隧道和城市地下隧道組成。按照“先分離並行，再上下重疊，最後又分離並行”的形式設置，包括海域人工島明挖段、口岸暗挖段及陸域明挖段等不同結構形式和施工工法。其中，口岸暗挖段採用255米曲線管幕+凍結法施工，是世界首座採用該工法施作的雙層公路隧道，其管幕長度和凍結規模均創造了業內新紀錄。拱北隧道暗挖段建設條件極其複雜，地層軟弱，富含地下水，頂部覆土厚度不足5米，隧道頂部為全國第一大陸路口岸——拱北口岸。隧道開挖斷面寬約19米，高約21米，開挖輪廓面積達412平方米，是同類型公路隧道的3倍多，採用5臺階14部多導坑分部開挖作業。隧道上方拱北口岸每天人流量超過40萬人次，車流量超過1萬輛，要確保在不影響口岸正常通關的條件下，安全順利完成隧道頂管、凍結及開挖作業，其施工難度極大。
拱北隧道作為高速公路行業罕見的大斷面雙層淺埋暗挖隧道，在建設過程中取得了諸多技術創新成果。管幕凍結工程是拱北隧道暗挖段的核心，也是基礎。其中長距離曲線頂管技術通過在高水壓下頂管止水及增加套筒帶壓接收、群管軌跡及頂管機姿態精準控制、多機組同步頂管頂進及多管之間相互影響等技術創新，解決了複雜地層曲線管幕頂管難題。長距離水平環向一次控制凍結技術創立了由常規凍結管、異形加強管和限位管構成的“管幕凍結法”凍結體系，提出了臨海環境下“凍起來、抗弱化、防凍脹”的管幕組合凍結技術，有效解決了管幕凍結施工全過程的凍土帷幕動態控制和凍脹融沉控制難題。
2017年4月，拱北隧道全斷面貫通，標誌著工程關鍵核心技術取得重大突破，其中曲線管幕頂管成套施工技術、長距離大斷面水平環向一次凍結技術填補了建築領域的空白，達到國際領先水平。同年12月，項目全線率先順利完成交工驗收。
目前，港珠澳大橋珠海連接線在開創多項技術創新成果前提下，全線具備與港珠澳大橋主體工程同步通車條件。
撰文：袁佩如 南粵交宣
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