沉管法施工的海底隧道结构构造及钢结构构配件介绍.pdf

公路隧道
2014年第1期(总第85期)
沉管法施工的海底隧道结构构造及
钢结构构配件介绍
郑成浩陈键
(上海振华重工(集团)股份有限公司上海200125)
摘要港珠澳大桥是举世瞩目的大型工程项目,其中基于沉管法施工的海底隧道开创国内同类工程之先
河。本文简要介绍了港珠澳大桥沉管法施工的海底隧道结构构造、钢结构构配件、沉管施工时的辅助钢结构构配
件的设计施工情况,为以后同类型工程项目提供借鉴。
关键词港珠澳大桥沉管法海底隧道钢结构
1港珠澳大桥及其海底隧道概况
2沉管法施工的隧道概况
2.1隧道概况
港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域,是连接香
沉管隧道总长度为5664m,是迄今为止规模最
港特別行政区、广东省珠海市、澳门特别行政区的大的海上沉管岛隧工程,隧址穿越伶仃西航道和规
大型跨海通道,是国家高速公路网规划中珠江三角划30万吨油轮航道,最大水下深度达46m。东西
洲地区环线的组成部分和跨越伶仃洋海域的关键两岛之间隧道采用沉管法施工,首节管段与暗埋段
性工程,是当今世界上规模最大、标准最高、技术最相接处管底标高确定为-12.5m,暗埋段干施工时
复杂的桥、岛、隧一体化的集群工程。工程建设包的水头差控制在15m以内;为尽量縮短人工岛长
括3项内容,即海中桥隧主体工程,香港、珠海及澳度,在岛隧结合部,岛头合理向岛身移动,部分管节
门三地人工岛口岸工程,香港、珠海、澳门三地连接露出海床,对此部分管节参考国际上厄勒海峡及韩
线及配套工程,其总平面布局如图1所示。
国釜山隧道经验,采用特殊的大型块石及锁管石块
进行覆盖锁定防抑,沉管隧道两侧采取防撞措施,
避免露出海床的沉管船撞风险。
2.2隧道平面布置
港珠澳大桥岛隧工程海底隧道沉管由33个管
节组成,其中直线段管节28个,曲线段管节5个,曲
率半径5000m,标准管节每节长180m,由8X22.5
m节段组成。管节编号及长度见表1。管节平面布
置图如图2所示。
表1管节编号及长度表
图1港珠澳大桥项目总平面布置图
管节名称设计长度/m管节线性
E1,E2
112.5
直线
为实现桥隧转换,设东、西两人工岛,两岛之间
12345
E3-E28
180
采用海底隧道连接。
E29-1
172
西人工岛起点桩号K12+548,终点桩号K13+
E30+E29-2
175+5
曲线
180
173,岛东边距伶仃西航道2018m。西人工岛总体
E32.E33
112.5
布置成椭圆形,采用“蚝贝”主题设计,总面积97962
2.3隧道纵断面
m2,岛长625m,岛最宽处190m。西人工岛以管理
隧道纵断面形式直接关系到隧道最大埋深、水
功能为主,设置运营、养护、救援站。
下作业难度以及基槽开挖量的大小等。根据隧道
东人工岛临近香港,岛起点柱号K6+39,终点区航道布置情况,本项目沉管隧道纵断面采用W
桩号K6+964,岛西边距铜鼓航道1563m。总面积形,两航道中间设高点,最低点设两处,分别位于靠
为101973m2岛长625m,最宽处约215m。除了近主航道的下方,便于运营期废水的排放。管节纵
养护救援功能外,附加服务功能。
断面布置图如图3所示。
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郑成浩等沉管法施工的海底隧道结构构造及钢结枃构配件介绍
珠海、澳门
东人工岛全长625m
平直变化点
西人工岛全长625m
K7+717.362
沉管段5664
163388.0
暗埋段敞开段非通航
孔桥
做开
K11
隧道封闭段长6
15-13-12~10
减光段洞口之间长度
本项目设计起点K5+372
图2管节平面布置图
来海
沉管隧道全长5990
438
沉管段长5664
段暗埋段
引i
高程(m)
满足30万吨油轮的安全通航宽度2810
40.000
东人工岛
小船航道预留铜鼓航道(宽573m)
伶仃西航道
小船航道
西人工岛
宽153m)
(宽573m)
(宽153m)
20.000
风塔
远期疏一海底电
风塔及建筑
最终接头43.52(历史最高测位)波航道(初探
平均海面高程+0.54-1.18(理论最低潮位)
60000
-80000
基着
图3管节纵断面布置图
2.4隧道横截面
结合通风方式,拟推荐两孔一管廊横断面,两2.5管节结构、接头与防水
侧为行车道孔,中间为综合管廊。管廊内分为3层:
管节间接头采用传统的“GINA+ OMEGA+剪
上层为专用排烟通道,中层为横向安全通道,下层切键”,节段接头采用“可注浆式止水帯十 OMEGA
为电缆沟和海底泵房。管节宽3795cm,高密封条十剪力键”方案。按水密性混凝土浇筑管段
1140cm,底板厚150cm,侧腹板及顶板厚150cm,混凝土结构,不考虑外包防水。浮运沉放管节长
中腹板厚80cm,混凝土强度等级为C45,采用全断180m、宽37.95m、高11.5m,每节排水量近8万
面浇筑工艺施工。管节横断面如图4所示。
吨,沉管最大埋深45m。
2.6管节基础
对于在海中的管节长度长的节段式沉管隧道,
排烟道
采用整平碎石垫层,垫层厚1.0m,横向从隧道外墙
1.5%
向两侧各延伸至少2m范围。沉管隧道纵向不同
管节的基础处理形式见表2。
图4两孔一管廊隧道断面
表2管节基础形式
基础类型
支撑桩
沉降控制桩
换填
天然地基
打入钢管桩(小900mm),打人钢管桩,管节下方间距」挖除淤泥质更新
描述徙端进入中砂层,柱间距为」为3m×3m,隧道两侧回填」世土层,用砂回填基」直接采用更新世黏土和
5m×5m,钢管桩内填充钢下为2.5m×2.5m,桩端位」础垫层底面设计标」砂层作为基础
筋混凝土
于砂层顶面以上标高
高并振冲密实