非凡的地下穿越

■本报 李永旺

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道全长255米的顶管冷冻暗挖段属于曲线管幕工程，无论是科技含量、施工组织难度还是风险系数，在整个港珠澳大桥项目建设中备受国内外关注。

为松软地层“补钙”

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道全长2741米，从拱北与澳门两地海关之间穿越，管幕距离口岸桩基最近仅0.46米。该隧道之所以能够成为港珠澳大桥最核心的项目之一，关键在于255米顶管冷冻暗挖地段。

完成这255米管幕法作业地段，先要对形成深大基坑的东、西工作井进行土体改良。

中铁十八局集团一公司针对管幕施工法，制订了满足顶管始发需要的具体施工组织计划。2012年底，他们针对施工地段冲积层、残积层等复杂的地质情况，正式开展地下连续墙钢筋笼加工作业，制作最大吨位达105吨的钢筋笼，并驱动大型机械设备把地下连续墙钢筋笼吊装入位。他们采取测量放样、开挖沟槽、超声波检测等手段，将地下水挤出工作面，营造了相对无水地层工作环境的连续墙。2014年8月22日，历时645天，施工人员终于完成松软地层“补钙”作业。

地层深处的穿越

全长255米的顶管冷冻暗挖段工程，是目前世界上施工难度最大、顶进长度最长、精度要求最高的曲线管幕工程，是港珠澳大桥珠海连接线的关键控制性工程。

穿越拱北口岸255米长的隧道暗挖地段，开挖宽度约为22米、高度为24米（相当于10层楼高），建设条件极为复杂。拱北口岸日均客流30万人次、车流超万辆，周边建筑密集，技术难度大，施工风险高，文明环保要求高。下穿口岸狭长地带两侧的建筑桩基和地下管线“星罗棋布”，管幕距口岸桩基最近距离仅0.46米，整体风险和技术难度在国内乃至世界上都首屈一指。

以往曲线顶管顶进误差能控制在15厘米就相当了不起，而该隧道管幕工程的误差必须控制在5厘米以内。

地表沉降控制是管幕施工中面临的另一技术难题。拱北隧道紧临海岸线，距地表最薄处仅4米，相邻两根钢管间距离仅30多厘米，顶管机要在口岸下方限定的区域进行36次顶进，稍有不慎，就会造成严重后果。另外，土层中夹杂的钢筋混凝土砌体、花岗岩等坚硬障碍物，也给管幕施工带来极大挑战。

中铁十八局集团一公司组建专门的人才智库，投入近亿元定制4套国际顶尖的泥水平衡式顶管机，利用“千里眼”UNS精确制导，建立自动跟踪测量系统，破解了“高水压条件下顶管始发”“接收安全风险和管幕曲线轨迹控制”等一系列难题。最终，他们把管幕轨迹误差控制在设计所要求的5厘米以内，并创造了单根顶管日进尺56米、最小误差为5毫米的曲线管幕施工纪录。施工过程中，拱北口岸建筑安然无恙。

智能化的冻结之路

在施工中，中铁十八局集团一公司采用“顶管帷幕注浆改良+冷冻法”加固土体，这是国内市政工程首次应用该工艺。

该公司对36根顶管经过的实际土体进行专题研究，将顶管分成18个奇数管和18个偶数管，并在奇数管内安装冻结管与限位管，偶数管内安装两路异型冻结管和两路供电开关，将主要作用于土体的异型冻结管与控制三通阀门、专用测温仪器连接，形成一个专用冻结控制系统。

为使冷冻精度更高，该公司还安装了一套密封装置，埋置1万多个监测点，使高风险的地下顶管作业过程漏沙、漏水处于可控状态。理顺一整套作业程序后，他们精确控制、均衡冻结，使冻结土体达到了理想的设计标准。

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道曲线管幕工程的顺利完工，对我国特殊地理环境和复杂地质条件下大断面隧道的设计和施工，特别是对各大城市地下工程建设，具有非常重要的指导意义。