港珠澳大橋島遂工程的建設技術

(重慶交通大學 重慶 400074)

引言

港珠澳大橋總長約 35.6km，作為中國建設史上里程最長、投資最多、施工難度最大的跨海橋梁項目，港珠澳大橋受到海內外廣泛關注，建成的港珠澳大橋將成為世界最長的跨海大橋。作為主體工程的沉管隧道工程和人工島工程，在建設時遇到了不少問題和考驗，工程師們則出色的提出了一系列先進理論和施工技術解決了一個個難題，保證了工程的順利進行。

一、人工島設計與施工方法的構思

港珠澳大橋項目采用人工島的方式實現橋隧過渡。人工島長大約625米,寬大約200米。人工島設計中考慮了對環境(人工島位于中華白海豚自然保護區內)、航道(人工島位于主航道邊緣部分)、航空(位于香港國際機場附近)、珠江三角洲的阻水效應等方面的影響。

(一)人工島施工方法

在外海造人工島實屬不易，而造島環境也極為特殊，既要為珠江口預留30萬噸的航道，也要注意保護中華白海豚國家級自然保護區的生態環境。兩個人工島的面積都接近10萬平方米，傳統拋石填海的方法，不僅工期長，而且在通航繁忙的伶仃島航道附近水域安排大量船舶施工，必然對周邊環境產生影響，安全風險也高。而“大直徑鋼圓筒快速成島”施工技術的提出是一個革新突破。經過多方面專家論證，超大直徑鋼圓筒、液壓振動錘聯動的優化方案被正式采納為最終方案，這也成為港珠澳大橋島隧工程的一項創舉。從首個鋼圓筒以垂直度偏差小于1/500振沉入海，到最后一個鋼圓筒垂直偏差小于1/600振沉入海。東、西人工島建設創造了鋼圓筒單體體量、振沉精度、振沉速度等多項世界紀錄。

(二)環境保護

工程施工過程的環境保護工作是必須要考慮的問題。而且由于港珠澳大橋所處地理位置比較特殊，施工過程中還存在海洋生態敏感區。

表1 周邊主要環境敏感區

圖1 環境生態敏感區分布圖

其中以珠江口中華白海豚國家級自然保護區最為敏感。該保護區類型屬于珍稀瀕危水生動物保護區，主要保護對象是國家一級保護動物中華白海豚，其次是國家二級保護動物江豚。

由圖1可以看出東人工島處于中華白海豚保護區核心區，保護工作壓力很大。但最終通過一系列的環保措施，達到了工程與自然環境和諧共存的結果。

二、沉管遂道施工遇到問題與解決辦法

港珠澳大橋隧道部分采用深埋式沉管隧道，長達近6公里的沉管隧道，共分為33節，大部分標準管節長達180米，此外還有一個12米的最終接頭。需要深埋的沉管超過2/3，曲形沉管施工中，還要考慮如何與人工島實現完美對接。如何設計海底基床才會讓沉管不會發生較大位移？又如何在海下深達50米的地方完成精準的疏浚、清淤？考慮到120年的使用壽命，基槽的設計和強大的疏浚、清淤能力是非常重要的。這是設計者們需要克服的一個個難題。為了解決這些問題，設計師們創造性地提出了“復合地基”的方案，即保留原方案的碎石墊層設置，并將人工島島壁下已使用的擠密砂樁方案“移植”到隧道，形成“復合地基”。最終這一方案成功實施，沉管隧道地基的沉降都控制在5厘米以內。

三、創新的半剛性管節設計

半剛性管節設計創先河。在沉管隧道的施工過程中還有另一個難題一度困擾著島隧工程的設計師們：到底是使用剛性管節設計還是使用節段式管節設計。使用剛性管節設計，在海底復雜的環境中，沉管很有可能因為受力不均而開裂。使用節段式管節設計允許其發生小規模扭轉，但在有2/3沉管是深埋式的情況下，每隔幾年就要進行清淤回填工作，這樣對于成本來說是巨大的。最終，在經過工程師們的討論和專家團隊的計算實驗后，施工團隊開創性的選擇了半剛性管節設計方法。而在四年多的施工中，半剛性沉管結構也證明了它的確“了不起”。33節沉管已經安裝完畢，沉管隧道還是滴水不漏。這也創造了創造了百萬方混凝土無裂縫，五千多米長的沉管隧道在40米水壓下“滴水不漏”的世界紀錄。

四、結束語

港珠澳大橋沉管隧道和人工島的建設可謂開創多項新記錄。為了克服沉管位移、海底清淤問題，設計者們創造性的提出了“復合地基”方案，既解決了問題又節約了建設成本。半剛性管節設計開創了歷史先河，面對海底復雜環境和以往各種管節設計在此工程中的不適用性，創造性的半剛性管節設計使沉管在施工和使用時無裂縫產生和漏水現象。人工島的建設充分考慮了對自然保護區、航道和航空等方面的影響，通過創新施工技術達到最終完美結果?？偠灾壑榘拇髽虺凉芩淼赖脑O計為我國以后深埋大跨度跨海通道的建設提供了寶貴技術和經驗。