懂一点:港珠澳大桥——外海深埋沉管隧道技术

视频导读:你好,港珠澳大桥!

2018年10月24日,港珠澳大桥通车运营。主体工程集桥、岛、隧于一体,6年论证准备,9年施工建设,全长约55公里,海底隧道6.7公里,大桥使用寿命120年,驾车从香港到珠海、澳门仅需30分钟

港珠澳大桥跨越伶仃洋,东接香港特别行政区,西接广东省珠海市和澳门特别行政区。这是“一国两制”下,粤港澳三地首次合作共建的超大型跨海交通工程。

世纪大工程必然离不开背后技术:世界首创主动止水的沉管隧道最终接头、世界首创桥—岛—隧集群方案、世界最大尺寸高阻尼橡胶隔震支座、世界最大难度深水无人对接的沉管隧道等多项世界之最。其中尤以隧道技术(即外海深埋沉管隧道技术)为最大难点。

港珠澳大桥


一、为什么港珠澳大桥要使用隧道,全使用大桥不就好了吗?

全部用桥会影响伶仃洋航道,影响大吨位船只通行,而减少此影响势必要求跨桥足够高,但又和附近香港机场限高有冲突。所以,就得使用隧道。

一句话:航线限高、航道限宽 就“限”出世界最大沉管隧道(视频查看)

隧道出来出了水面不能直接接到桥,就必须有一个人工岛。人工岛就是桥搭在人工岛上,人工岛上再伸到海底去,这样就是一个桥梁和隧道转化的人工岛,由此形成了一个桥岛隧组合的方案。

港珠澳大桥人工岛


二、什么是深埋沉管隧道,和我们了解到的其他隧道工程有何不同?

沉管隧道在欧洲有一百多年历史,荷兰公司在这方面是代表。沉管隧道一般是由一节节的钢筋混凝土管子拼接起来的,在工厂先把各管节进行一体化预制,再拖到海面上预定的沉放位置让它沉下去,最终多个管节在海底连成一个整体。

而我们在城市内看到的隧道一般是明挖回填式隧道或盾构隧道。

明挖回填式隧道,就是先在地面向下挖掘坑道,再将路面回填。明挖回填式隧道多见于下穿隧道、城市快速路,当遇到一些城市建筑不能被破坏或下穿湖泊时,就需要采用盾构隧道了。

盾构隧道,就是使用一种大型设备盾构机,一边控制开挖面及周围土体不发生坍塌失稳,一边进行隧道掘进、出渣,并在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆,从而不扰动周围土体而修筑隧道。

参考文献:港珠澳大桥隧道工程沉管法与盾构法方案比选


三、如何开展深埋沉管隧道?

埋沉沉管隧道的制造安装大体共分为三个步骤:管节制造、管节浮运、下沉安装。

1、管节制造:沉管在干坞中预制。

港珠澳大桥海底隧道每条沉管标准长度为180米、宽38米、高11.4米,重约4.4万吨,水平面积堪比10个篮球场之大,每节沉管要用7200吨的钢筋,相当于搭建整个埃菲尔铁塔所使用的钢材,当沉管浮在水中时每节的排水量约7.5万吨。

港珠澳大桥沉管预制厂
港珠澳大桥沉管预制厂
港珠澳大桥沉管
港珠澳大桥沉管

2、管节浮运:干坞中放水,沉管就漂起来进行浮运

沉管在干坞预制好后,把两侧封堵起来,随着干坞中放水,沉管就漂起来了。然后,根据施工进度安排,用拖轮和专用设备将沉管运输到伶仃洋的指定位置。这场面十分宏大,堪比航母舰队。

沉管浮运
沉管浮运
沉管浮运
沉管浮运

3、下沉安装:沉管运输到位后,就会下沉入海

超级沉管在海底实现厘米级精确对接,在业内人士看来,难度系数丝毫不亚于“神九”与“天宫一号”的对接。

2013年5月7日,港珠澳大桥海底隧道首节沉管顺利安装成功,圆满实现了“深海初吻”。在随后的近四年里,第2节至第29节和第31至33节沉管先后在海底安装完毕。

2017年3月7日,第30节沉管沉入海底,全部33节沉管安装成功。

2017年5月2日,重达6000吨的港珠澳大桥沉管隧道最终接头沉放安装成功。至此,经过建设者6年多的持续奋战,世界最大的沉管隧道——港珠澳大桥沉管隧道顺利合龙。

沉管安装
沉管安装
沉管对接
沉管对接

沉管安装


超强:港珠澳大桥人工岛及沉管隧道关键技术(图解)


四、港珠澳大桥沉管隧道的最难点!

《走近科学》 20170614 最后12米(上)

《走近科学》 20170615 最后12米(下)


五、其他参考

纪录片《港珠澳大桥》 20170630 上集

纪录片《港珠澳大桥》 20170701 下集

来自水乡兴化的港珠澳大桥“掌门人”—林鸣

港珠澳大桥岛隧工程总工程师林鸣朗读《我喜欢出发》

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