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    世界上施工难度最大(没有之一)的隧道工程是如何建成的?
    文章来源:鱼泡隧道  提供人:刘刚  提供日期:2022-12-11

    2017年4月10号,港珠澳大桥珠海连接线核心控制性工程,拱北隧道贯通,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。

    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。

    拱北口岸每天有将近30多万人次通关,为了不影响通行,修建隧道选择暗挖的施工方法。因此隧道只能“长高”,形成了高21米,相当于七八层楼那么高,跨度19米,约336.8平方米的超大断面,整个隧道的开挖面积接近一个篮球场的大小,难度极大。

    如篮球场般的大断面使周边结构极易收敛变形,掌子面的稳定性变差,容易引起变形、坍塌、失稳。断面大了,可覆土厚度却仅有4米多,不到19米跨度的四分之一。理论上,小于跨度的一半就是浅埋了,拱北隧道简直就是超浅埋。这种超浅的埋深,让隧道施工对地表影响的风险系数加大,很容易导致沉降或建筑物开裂,甚至引发坍塌。而隧道上方就是人流密集的通关口岸,隧道的建设绝不允许对口岸造成任何影响,这是红线。

    为了降低风险,工程人员采用多层多部开挖、立体交叉作业的施工方法,将隧道分解成十四个小洞,逐个击破,在挖掘推进时,用钢筋混凝土依次支撑每一个小洞,使结构稳定。不仅如此,由于地上建筑桩基和地下管线星罗棋布,可以说隧道的挖掘就像绣花一样,这难度是史无前例的。

    拱北隧道地质结构属于典型的海陆交互沉积地层,土层基本没有支撑的能力。为了解决这一难题,工程人员运用管幕冻结技术来实现基础施工。

    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。

    这并没有万事大吉。顶管内和土层中被装置了上万个温度传感器,就像工程人员的眼睛,实时对管壁和土体温度进行监测。每天都会有两名小个子工程人员穿着厚厚的棉大衣钻进冰筒里巡查,每天要取1万个数据。冰筒的温度平均为零下十七八摄氏度,最低接近零下20摄氏度。无论外部是多高温,顶管内部必须保持“冰天雪地”。

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