圖為港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道的施工人員正在拆卸頂管接收倉
圖為港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道施工人員正在吊裝頂管機機頭
今天，隨著頂管機緩緩移出，由36根鋼管組成的管幕，以曲線形式成功下穿我國第一大陸路口岸——珠海拱北口岸，這標(biāo)志著港珠澳大橋珠海連接線突破重要節(jié)點，同時也宣告了世界最大斷面的公路隧道管幕工程全面完工。
據(jù)中鐵十八局集團項目經(jīng)理潘建立介紹，拱北隧道采用的曲線管幕施工技術(shù)，就是沿著隧道的開挖輪廓線，在336平方米的斷面上，布置36根直徑1.62米、長255米的鋼管，組成環(huán)形支護體系，防止周圍土層坍塌、地表沉降。這是目前世界上施工難度最大、頂進長度最長、精度要求最高的曲線管幕工程。
據(jù)了解，拱北隧道全長2741米，系港珠澳大橋珠海連接線的關(guān)鍵控制性工程。項目位于珠海市香洲區(qū)，毗鄰澳門。由于海陸地質(zhì)條件和地面建筑物的影響，拱北隧道的設(shè)計施工非常具有挑戰(zhàn)性。在隧道東段，采用在拱北灣海域上首先人工筑島，然后再做明挖施工；當(dāng)經(jīng)過拱北口岸時，則采取了“管幕凍結(jié)暗挖法”施工，隧道由左右并行，變成上下雙洞疊層；穿過拱北口岸進入陸域地段后，又采用明挖法施工，隧道逐漸演變?yōu)樽笥也⑿械碾p洞平行結(jié)構(gòu)。
“特別是穿越拱北口岸255米長的隧道暗挖地段，開挖寬度約為22米，高度為24米，建設(shè)條件極其復(fù)雜。”潘建立告訴記者，拱北口岸日均客流30萬人次、車流超萬輛，周邊建筑密集，技術(shù)難度大，施工風(fēng)險高，文明環(huán)保要求高。下穿口岸30多米寬的狹長地帶，兩側(cè)的建筑樁基和地下管線“星羅棋布”，管幕距口岸樁基最近距離僅0.46米，而且地層富水、軟弱，整體風(fēng)險和技術(shù)難度在國內(nèi)乃至世界上都首屈一指。
就管幕法的技術(shù)難度的問題，珠海連接線管理中心主任王啟銅博士解釋說，隧道管幕法施工通常為直線頂進，而拱北隧道管幕施工采用的是曲線頂進，即沿88米緩和曲線與167米圓形曲線頂進，255米長的頂管軌跡必須精確控制。以往曲線頂管頂進誤差能控制在15厘米就“相當(dāng)了不起了”，而該隧道管幕工程的誤差，要求必須控制在5厘米以內(nèi)，幾乎要做到“零誤差”，否則就意味著失敗。
地表沉降控制是管幕施工中面臨的另一技術(shù)難題。拱北隧道緊臨海岸線，距地表最薄處僅4米，相鄰兩根鋼管間距僅30多厘米，頂管機要在口岸下方限定的區(qū)域進行36次頂進，由于對地層反復(fù)擾動擠壓，稍有不慎，就會造成嚴重后果。另外，土層中夾雜的鋼筋混凝土砌體、花崗巖等堅硬障礙物，也給管幕施工帶來極大挑戰(zhàn)。
為攻克超長、超大曲線管幕施工中面臨的精確控制、地表沉降和障礙物處理等世界級難題，項目建設(shè)、設(shè)計、施工、監(jiān)理、科研單位聯(lián)合開展了科技攻關(guān)。中鐵十八局集團為此組建了專門的人才智庫，投入近億元專門定制了4套國際頂尖的泥水平衡式頂管機，利用“千里眼”UNS精確制導(dǎo)，建立了自動跟蹤測量系統(tǒng)，并通過采取科學(xué)管理措施，解決了“高水壓條件下頂管始發(fā)”、“接收安全風(fēng)險和管幕曲線軌跡控制”、“障礙物處理”等一系列難題。最終，管幕軌跡誤差控制在設(shè)計所要求的5厘米以內(nèi)，并分別創(chuàng)造了單根頂管日進尺56米、最短施工周期9天、最小誤差為5毫米的曲線管幕施工最好紀錄。拱北口岸建筑“安然無恙”，通關(guān)沒受任何影響。
據(jù)了解，港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道“長距離、大直徑、曲線管幕”工程的順利完工，對我國特殊地理環(huán)境和復(fù)雜地質(zhì)條件下大斷面隧道的設(shè)計和施工，特別是對于我國城市化進程中的各大城市地下工程建設(shè)，都具有非常重要的指導(dǎo)意義。同時，對落實國家“一帶一路”戰(zhàn)略，促進整個港珠澳大橋建設(shè)、早日為港澳發(fā)展提供更便利的腹地空間，保持港澳經(jīng)濟繁榮和社會穩(wěn)定具有深遠影響。
什么是管幕
管幕是隧道施工中多用的鋼管。由多個鋼管組成管幕，并通過安置管幕隔離地下水，確保工程安全的方法即管幕法。
管幕法是一種新型的地下暗挖技術(shù)，施工難度非常高。具體來說，管幕法的原理是以單根鋼管頂進為基礎(chǔ)，各鋼管間依靠鎖口相連，并在鎖口處注入止水劑，形成密封的止水帷幕。采用管幕法時，由于開挖土體或者推進箱涵是在管幕的保護下進行的，因此可以顯著減少地面沉降和增加施工時開挖面的穩(wěn)定性。
