2025年详解港珠澳大桥沉管隧道新技术.doc

详解港珠澳大桥沉管隧道新技术#160;

1.工程概况与建设条件

港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域，连接香港、珠海和澳门，是一国两制三地的海上通道。项目東起香港大屿山石湾，西至珠海拱北和澳门明珠，总長约３５.６ｋｍ，包括３项工程内容：１）海中桥隧主体工程；２）香港口岸及珠海、澳门口岸；３）香港连接线、珠海连接线和澳门连接线。其中，海中桥隧主体工程東自粤港分界线，穿越铜鼓、伶仃西主航道以及青州航道、江海直达船航道、九洲航道，止于珠澳口岸人工岛，总長约２９．６ｋｍ，岛隧工程為海中桥隧主体工程的控制性工程，長约６．７ｋｍ，海中隧道采用沉管工法，沉管段長约５．７ｋｍ，人工岛各長６２５ｍ，岛隧平面及纵断面图見图１。岛隧工程建设的重要难點：

１）建设原则高。①国家一级公路，双向６車道，设计時速１００ｋｍ／ｈ；②设计使用寿命為１２０ａ；③地震基本烈度為Ⅶ度。

２）水文气象条件复杂。工程处在外海环境，台風频繁，海流、涌浪复杂，受冬季季風影响。

３）海底软基深厚。工程所处海床面的淤泥质土、粉质黏土深厚，下卧基岩面起伏变化大，基岩埋深基本处在５０～１１０ｍ范围。

４）受规划中的３０萬ｔ航道（通航深度－２９ｍ）影响，隧道水深、埋深（回淤量）大。

５）隧道距离超長。沉管段長约５．７ｋｍ。

６）通航环境复杂。航线复杂，船舶流量大，最大曰流量约4000艘次。

７）环境保护规定高。工程穿越国家一级保护動物中华白海豚的保护区关键区。

８）珠江口防洪纳潮规定高，阻水率规定控制在１０％以内。

因此，在如此苛刻的建设条件下建设大型海底沉管隧道，已經有的内河沉管隧道建设技术和經验已遠遠不能满足工程需求，需要進行技术创新和突破。

2.地质勘察

以往的沉管隧道一般位于河（海）床表面上，上覆荷载小，對地基承载力规定不高，即怕浮不怕沉。由于规划航道的通航规定，伴随深埋回淤問題的出現，港珠澳大桥沉管隧道工程對地质勘察的规定并非以往海上桥梁地质勘察工作所能满足，并且老式钻探获取的土样不可防止地受到扰動而难以获得较為精确的物理力學参数。為了減少海床软土土体取样受扰動對勘察成果的影响、減少海上作业与通航运行船舶的互相干扰，港珠澳大桥沉管隧道工程采用了以静力触探ＣＰＴｕ為主、老式钻探為辅的勘察技术。ＣＰＴｕ是带孔压的静力触探，重要合用于海、陆相交替的冲积层和沉积层，根据其仪器自動采集的端阻、侧阻和孔压等数据，可迅速、精确地進行地质分层，見图２。与老式的钻探勘察不一样，ＣＰＴｕ重要是通過获取间接指標，以經验公式计算出变形参数，進而计算出地基沉降量。

我国静力触探技术应用历史短，經验少，有关的經验在２０世纪９０年代才開始被有关规范承认，其合用范围（重要用于陆上建筑）和深度与国际原则有较大的差异。目前，我国仍重要使用ｑｔ（锥頭阻力）、ｆｓ（侧摩阻力）和Ｐｓ（比贯入阻力）指標，而国际上已普遍使用Ｂｑ（孔压比）和Ｆｒ（摩阻比）進行详细的土体分类。欧美国家形成的經验公式也具有明显的地区局限性，不一定适合我国广大地区，因此，在工程详细应用時還需要在原位或同类土质地层使用静载压板试验或螺旋压板试验進行對比或修正，并結合鉴别孔和消散孔進行综合分析，甚至還要結合地区特性開展研究工作。

此外，在沉管隧道设计過程中還需要考虑地基刚度的不确定性（包括勘察不确定性、基槽超欠挖和基础不平整等原因）對隧道构造内力和变形的影响，目前重要是以一定的偏差波動（一般按經验取２０％）結合管节長度计算出最不利的偏差波長，再以此作為沉管隧道构造纵向受力最不利工况。因此ＣＰＴｕ的布孔应考虑管节長度和计算最不利偏差波長，并与鉴别孔、消散孔（孔压消散试验）的布置相結合。

港珠澳大桥岛隧工程在约７個月的补勘工作中完毕了ＣＰＴｕ孔３７４個、消散孔２２個、原位测试孔３９個以及技术孔４１個，在保证對主航道航运影响最小的前提下，短時间内完毕了大量的地质补勘工作，避開了台風期作业，通過精细化勘察，及時向设计和施工提供高质量的地层参数.

3.管节長度与型式

對于超長距离沉管隧道，其管节的長度与型式直接影响到隧道构造纵向受力、施工工艺、干坞（预制廠）规模、工期和造价，需综合各原因進行合理选择。

3.1管节長度

在20世纪，世界上修建的沉管隧道長度一般在２ｋｍ以内，每节管長一般在100～130ｍ。目前，大型沉管隧道的長度已增長至３ｋｍ以上，伴随隧道長度的增長和建设工期的规定，管节長度需要深入增大：建成的丹麦—瑞典的厄勒松海峡沉管隧道，沉管段長约3.5km，其原则管节長１７６ｍ；２０１１年建成的韩国釜山—巨济沉管隧道，沉管段長约3.3km，其原则管节長180ｍ；港珠澳大桥沉管隧道的沉管段長约５.７ｋｍ，在综合考虑装备能力和工期的影响下确定原则管节長180ｍ；拟建的丹麦—德国的费馬恩海湾沉管隧道，沉管段長约17.6ｋｍ，业主招標方案的原则管