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拱北隧道已建成并具备与港珠澳大桥同时通车条件。南粤交宣供图 |
作为港珠澳大桥在内地的唯一“登陆点”，珠海连接线项目是连接港珠澳大桥海中桥隧主体的关键工程。日前，“港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道建设关键技术与应用研究”项目成果经评价委员会审议，总体达到国际领先水平。评价委员会由解放军理工大学钱七虎院士、深圳市地铁集团有限公司陈湘生院士、招商局重庆交通科研设计院有限公司蒋树屏设计大师、交通运输部公路局原局长李彦武、交通运输部公路科学研究所原所长陈国靖、中国交通建设集团原副总裁侯金龙、广东省公路学会理事长陈冠雄等7位专家组成。
为今后类似工程提供借鉴
项目建设单位广东省南粤交通投资建设有限公司港珠澳大桥珠海连接线管理中心（下称“管理中心”）作为第一承担单位，依托项目组织开展了隧道、桥梁、管理等3个方向共13个子课题的研究，其中包括交通运输部建设科技项目“港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道建设关键技术与应用研究”，广东省交通运输厅重大科技项目“港珠澳大桥珠海连接线隧道工程关键技术研究”和市场主导性科技项目“港珠澳大桥拱北隧道顶管管幕和冻结工法工程定额研究”等。
评价委员会认为，港珠澳大桥珠海连接线高水压浅埋超大断面拱北隧道建设关键技术研究，取得了一系列创新性成果。
一是攻克了临海软弱地质条件下长距离空间曲线顶管管幕建造技术难题。二是通过曲线钢顶管现场原位监测试验和室内足尺顶管模拟试验，揭示了曲线顶管施工过程中管道周围土压力分布规律、管节应力分布规律以及管幕群管顶进对土体的扰动规律。三是首次针对水平长距离曲线顶管管幕超大断面冻结重大安全风险控制技术难题，通过室内试验、数值模拟、现场工程模拟，揭示了新冻结方式地层冻结发展规律、结构形态和特征。四是首次采用离心机非停机分块排液开挖方式，模拟该项工程开挖工况，揭示了不同开挖步骤、不同循环进尺条件下地层和建筑物变形的基本规律，优化了拱北隧道分部暗挖方案。五是揭示了临海大断面隧道多重支护结构体系水压力分布规律，提出了临海大断面隧道防排水体系和变形缝的设置方法，研发了变形缝新型可排导止水带。
“研究成果具有重大理论意义，已在港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道工程得到成功应用，并为今后类似工程提供了借鉴。社会与经济效益显著，推广应用前景广阔。”评价委员会表示。
此前，受交通运输部科技司委托，交通科学研究院交通科技发展促进中心主持了交通运输部建设科技项目“港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道建设关键技术与应用研究”课题验收工作。专家组一致认为项目组提交的文件资料齐全，内容完整，完成了合同（任务书）规定的研究内容，同意项目通过验收。
“管棚间的冻结法在国际上属于首例，有很多技术创新点，对未来类似的工程，连接线的技术不但有借鉴作用，而且有直接的指导作用。”验收会上，中国工程院院士陈湘生高度评价项目成果。
此外，据管理中心主任王啟铜博士介绍，依托交通运输部科技项目，管理中心共获得发明专利7项，发表核心期刊论文57篇，编制技术指南3项，工法2项，培养硕士、博士共19人，组织相关学术会议5次；依托交通运输厅科技项目共获得发明专利14项，发表论文71篇，编制技术指南4项，发表专著2本，申请软件著作权1项，培养硕士、博士共21人。成果在同类项目中处于国际领先水平。
“拱北隧道建设难度可与海底沉管隧道媲美”
拱北隧道是港珠澳大桥珠海连接线项目关键控制性工程，具有技术难度大、施工风险高等诸多特点。港珠澳大桥管理局局长朱永灵曾评价拱北隧道：“难度可与港珠澳大桥海底沉管隧道媲美。”
创新是引领发展的第一动力，实现交通建设技术装备水平从“跟跑”到“领跑”转变，成为拱北隧道工程全体建设者的初心和动力。
拱北隧道全长2741米，由海底隧道和城市地下隧道组成。按照“先分离并行，再上下重叠，最后又分离并行”的形式设置，包括海域人工岛明挖段、口岸暗挖段及陆域明挖段等不同结构形式和施工工法。其中，口岸暗挖段采用255米曲线管幕+冻结法施工，是世界首座采用该工法施作的双层公路隧道，其管幕长度和冻结规模均创造了业内新纪录。拱北隧道暗挖段建设条件极其复杂，地层软弱，富含地下水，顶部覆土厚度不足5米，隧道顶部为全国第一大陆路口岸——拱北口岸。隧道开挖断面宽约19米，高约21米，开挖轮廓面积达412平方米，是同类型公路隧道的3倍多，采用5台阶14部多导坑分部开挖作业。隧道上方拱北口岸每天人流量超过40万人次，车流量超过1万辆，要确保在不影响口岸正常通关的条件下，安全顺利完成隧道顶管、冻结及开挖作业，其施工难度极大。
拱北隧道作为高速公路行业罕见的大断面双层浅埋暗挖隧道，在建设过程中取得了诸多技术创新成果。管幕冻结工程是拱北隧道暗挖段的核心，也是基础。其中长距离曲线顶管技术通过在高水压下顶管止水及增加套筒带压接收、群管轨迹及顶管机姿态精准控制、多机组同步顶管顶进及多管之间相互影响等技术创新，解决了复杂地层曲线管幕顶管难题。长距离水平环向一次控制冻结技术创立了由常规冻结管、异形加强管和限位管构成的“管幕冻结法”冻结体系，提出了临海环境下“冻起来、抗弱化、防冻胀”的管幕组合冻结技术，有效解决了管幕冻结施工全过程的冻土帷幕动态控制和冻胀融沉控制难题。
2017年4月，拱北隧道全断面贯通，标志着工程关键核心技术取得重大突破，其中曲线管幕顶管成套施工技术、长距离大断面水平环向一次冻结技术填补了建筑领域的空白，达到国际领先水平。同年12月，项目全线率先顺利完成交工验收。
目前，港珠澳大桥珠海连接线在开创多项技术创新成果前提下，全线具备与港珠澳大桥主体工程同步通车条件。
撰文：袁佩如 南粤交宣
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