港珠澳大桥沉管隧道接头防水技术.docxVIP

.. 港珠澳大桥沉管隧道接头防水技术 2016-06-17 HYPERLINK /javascript:void(0); “超级工程”港珠澳大桥沉管隧道由33节巨型沉管对接而成，每个标准管节长180m，由8个节段构成，重约80000t，最大沉放深度超过45m，是目前世界上综合难度最大的沉管隧道工程之一。到目前为止，港珠澳大桥沉管隧道已经完成了三分之二的沉管浮运安装施工，并在施工完成的沉管隧道中表面没有湿迹，可见沉管隧道的防水、防渗设计要求之高。本刊记者有幸参观港珠澳施工现场，并邀请上海市隧道工程轨道交通设计研究院地下分院陆明副总工来介绍该工程的接头防水设计与施工技术。 工程概况 港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域，连接香港、珠海和澳门，是一国两制三地的海上通道。项目东起香港大屿山石湾，西至珠海拱北和澳门明珠，总长约356km，包括3项工程内容：1)海中桥隧主体工程;2)香港口岸及珠海、澳门口岸;3)香港连接线、珠海连接线和澳门连接线。其中，海中桥隧主体工程东自粤港分界线，穿越铜鼓、伶仃西主航道以及青州航道、江海直达船航道、九洲航道，止于珠澳口岸人工岛，总长约29.6km，岛隧工程为海中桥隧主体工程的控制性工程，长约6.7km。 本工程的海底隧道采用沉管法施工，是目前世界上综合难度最大的沉管隧道之一。沉管隧道全长5664m，东、西岛暗埋段各长163m，海中段采用W形布置，横断面宽度为37.95m，高度为11.4m，采用两孔一管廊布置，沉管隧道横纵断面图如图1、图2所示。 岛隧工程建设的主要难点： 1)建设标准高。①国家一级公路，双向6车道，设计时速100km/h;②设计使用寿命为120年;③地震基本烈度为Ⅶ度。 2)水文气象条件复杂。工程处于外海环境，台风频繁，海流、涌浪复杂，受冬季季风影响。 3)海底软基深厚。工程所处海床面的淤泥质土、粉质黏土深厚，下卧基岩面起伏变化大，基岩埋深基本处于50～110m。 4)受规划中30万吨级的航道(通航深度-29m)影响，隧道水深、埋深(回淤量)大。 5)隧道距离超长。 6)通航环境复杂。航线复杂，船舶流量大，最大日流量约4000艘次。 7)环保要求高。工程穿越国家一级保护动物中华白海豚的保护区核心区。 8)珠江口防洪纳潮要求高，阻水率要求控制在10%以内。 在如此苛刻的条件下建设大型海底沉管隧道，已有的内河沉管隧道建设技术和经验已远远不能满足工程需求，需要进行大量技术创新和突破。现就海底沉管隧道的接头防水技术为大家作一介绍。 问题的提出 早年的沉管隧道管节采用的都是一体化刚性结构，为了解决刚性管节的防水问题，只能严格控制地基沉降量。现在，国外有多条沉管隧道的管节采用“柔性接头”，在沉管浮运和沉放过程中用预应力拉索将各个节段串结成一体，在沉放后将其全部截断。 港珠澳沉管隧道遇到的突出问题是深水基坑开挖施工和长期运营中的严重回淤。尽管不断清淤，回淤土仍有可能回到原高度且分布不均匀，导致深厚软基土产生很大的沿隧道纵向的不均匀差异沉降，因此选择了柔性接头的管节构造形式。 解决措施 沉管法隧道的接头防水处于十分重要的地位，一般采用GINA、OMEGA两种止水带来承担管节接头防水任务。港珠澳大桥沉管隧道分为管节接头与节段接头防水。管节接头防水主要由GINA止水带和OMEGA止水带组成;节段接头为柔性结构，主要设置喷涂型聚脲防水涂料、中埋式可注浆止水带、OMEGA止水带、遇水膨胀橡胶条。 1管节接头防水措施 1.1 GINA止水带 GINA型橡胶止水带是管节接头防水的主要构件，也是管节接头防水的第一道防线。它的优点为止水效果好、水下作业少、施工工艺简便、能节省接头造价和提高接头的施工质量。GINA止水带的止水原理为：当管节初步就位后，用自动连接千斤顶把两管节端头连接好，压紧GINA止水带的鼻尖，起到初步止水功效，利用临时隔墙间的水阀把隔墙间的水排除。GINA止水带受到很大的静水压力而产生弹性变形，达到接头止水，然后在内部作永久性接头。 港珠澳大桥沉管隧道管节接头的GINA橡胶止水带的断面构造形式、断面尺寸、压力与压缩变形特性根据管节接头所承受的水压及可能产生的最大变形量所确定，如图3、图4所示。 沉管隧道最小管节中心标高为-7.2m，最大管节中心标高为-38.7m，所以管节之间承受的水压差别较大。对此，管节接头采用同一尺寸断面、不同硬度的橡胶来实现各管节GINA止水带压缩量较为接近的目标。橡胶主体的硬度划分为40度、50度、60度、65度，所有GINA止水带的压缩量基本控制在121～159mm。但为了确保GINA止水带鼻尖止水功效的一致性，鼻尖硬度划分为40度、50度、50度、50度。由于管节接头处的端钢壳采用的是单道端板