“人造冻土”新工法助港珠澳大桥拱北隧道贯

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作为港珠澳大桥珠海连接线的控制性工程，全长2741米的拱北隧道即将全隧贯通，也宣告全球首座采用“超大曲线管幕+超长冻结法”施工的公路隧道取得重大突破。

　　“拱北口岸地下长度仅255米的隧道暗挖段，就集中了迄今人类建设隧道的全部难度，其管幕长度及面积、冻结规模均刷新世界纪录。”珠海连接线管理中心专家称，淤泥下“人造冻土”暗挖隧道工法攻克世界级难题，包括配置逾万个元器件当“眼睛”监测土层冻结状态，填补了中国在复杂地质条件下超大断面隧道施工技术的空白。

　　拱北隧道按“双向并行与上下重叠相互变换”的双向六车道方案进行设计，是港珠澳大桥主体工程与珠海连接的唯一通道。其中，穿越拱北口岸255米长的隧道暗挖地段，开挖断面达336平方米、宽20米、高23米，这意味着高峰期日均客流超30万人次、车流达一万车次的拱北口岸地下有条8层楼房的隧道。

　　含水量高直接挖易垮塌

　　北隧道堪称“隧道施工技术博物馆”，地下不同种类的岩土达16种之多，地质复杂多变。特别是下穿拱北口岸的隧道土层软弱，富含地下水，承载力低。这样包含淤泥质粉质黏土、淤泥质砂、中砂含细砂、粉砂等地层，被称为“汉堡包”地层，“在这样的地层暗挖隧道，可比喻是在豆腐上动手术，技术难度前所未有”。为攻克这世界级难题，施工方经一系列论证，采取业界首创的“超大曲线管幕+超长冻结法”施工法。据专家介绍，前期完成全球最长的超大断面曲线管幕顶管施工之后，形成了336平方米管幕群。如果对这个336平方米的管幕群直接开挖，极易导致隧道整体垮塌。为此，施工方创造性地采用“超大断面水平环向一次冻结”技术，将暗挖地段变成一个环形超级大“冰柜”，把松软含水的土层变成冻土，以保证隧道开挖作业安全进行。

　  25台冷冻机筑“冻结圈”

　　所谓“冰冻三尺，非一日之寒”。冻结工程采取了全球前所未有的“圆形主力冻结管”、“异形加强冻结管”和“升温盐水限位管”三种特殊管路构成的冻结方案。施工方为此在暗挖段两边各设置了由17台和8台冷冻机组组成的冻结站，确保厚度达2米的“冻结圈”所需冷量的持续供给。为让“冻结圈”每个部分都能达到设计要求，施工方在“冻结圈”范围内布设了一万多个监测元器件充当“眼睛”，通过调整盐水流量、温度及限位管等措施，对冻结参数适时调整，以保证冻结效果。

　　据了解，冻结工程正式冻结施工近一年半来，“冻结圈”厚度完全达到了设计要求，其间未发生一宗由于冻土膨胀造成口岸地表沉降或周围建筑物变形。根据施工进度，拱北隧道将于近期实现全隧贯通，也标志着13.4公里珠海连接线全线贯通，预计将于今年底与港珠澳大桥主桥一起具备通车条件。

有容乃大