[分享]港珠澳大桥隧道如何能做到120年滴水不漏?

发表于2020-04-10     186人浏览     1人跟帖     总热度:606  


全世界任何一个隧道设计师都明白,建造100%水密的隧道意味着什么样的挑战。一位欧洲著名岛隧专家曾说,全世界的节段式沉管漏水率平均值为10%左右,目前尚没有沉管隧道100%不漏水的纪录。
然而,“奇迹”在港珠澳大桥沉管隧道中出现了:这条5.6公里的海底隧道,在攻破重重技术难关之后,保证了40米水压下的“滴水不漏”,打破了世界纪录。

水下40米隧道

水下40米的海底隧道
是如何做到“滴水不漏”的?

➣ 创新复合地基
港珠澳大桥的地质环境是厚软土地基,所以沉管基础刚度协调及不均匀沉降控制非常困难,这个问题解决不好,隧道就有可能会漏水。
为了使沉降标准达标,工程师在如何使软土层变硬上做文章,经过无数次工法比选、理论计算和试验验证,在40多米深的水下为沉管基床底部铺上2到3米的块石并夯平,创造一种新的复合地基,使沉管的沉降值大大缩小,平均沉降值控制在10公分以内,而国外的同等数据是20公分左右。
➣ 半刚性结构
自1928年人类工程史上修建第一条钢筋混凝土沉管隧道以来,沉管制作的“工具箱”里只有刚性和柔性两种方法。无论是选择哪种结构,最终目的是为应对地基发生不均匀沉降时,最大程度减少对海底隧道的影响。但是,港珠澳大桥岛隧工程是世界上第一个也是唯一的深埋沉管隧道,工程师们通过大量计算分析发现,在20多米的覆盖层、超过传统概念沉管5倍的荷载情况下,采用传统的刚性或柔性结构体系,沉管结构安全是得不到保障的。
工程创新性地提出半刚性结构设想,是保留甚至强化串起小管节之间的钢绞线,加强小管节之间的连接,使180米长、由8个小节段连接而成的标准管节的变形受到更大的约束,增强深埋沉管的防错位能力。
➣ 最佳配合比混凝土
从表面上看,混凝土配合比计算只是水泥、砂子、石子、水这四种组成材料的用量。实质上是根据组成材料的情况,确定满足“强度、耐久性、施工性、抗裂性”四项基本要求的三大参数:水灰比、单位用水量和砂率。
为了寻找这个混凝土配方,工程师们通过不懈地摸索,在耗时近一年、用坏了4个混凝土搅拌机进行了海量的试验后,基础配方终于出炉。
又经过上百次的试验调整,开展6次现场小尺寸模型试验,2次足尺模型试验,18个人工岛沉箱混凝土验证,最终配制出满足沉管施工工艺性能要求,并具有低水化热、低收缩的沉管施工混凝土配合比,提高了混凝土的抗裂性能,从而使沉管混凝土不出现裂缝具有可能性。
➣ 橡胶止水带
沉管在预制过程中由工厂化标准生产,分段浇筑。同时,在每个管节之间,都有止水带,止水带之间进行注浆,以防止江水渗漏。
沉管对接后沉管连接处有25厘米距离,这是两节管段橡胶止水带的‘夹缝’。整个过江段隧道仅有13条环向接缝,纵向无接缝,环向接缝均采用进口GINA止水带进行水下压接止水,水密性好,同时接头内侧采用可拆卸式OMEGA止水带作为二次防水保障措施。
两节沉管拉合到一定程度后,胶圈形成了一个密封的状态,这时候将两个管节封闭门之间的水和空气抽掉,形成了一个真空的空腔,江水巨大的压力将会推动待接沉管往前压,使橡胶止水带充分压缩,从而完成了两个沉管的对接。
➣ 156道工序管理
从一根钢筋、一方混凝土到一个180米长的巨型沉管,需要经过钢筋加工、钢筋笼绑扎、混凝土浇筑、管节一次舾装、深浅坞蓄排水及管节起浮横移等156道工序。每一道工序都关系着120年的使用寿命,每一个过程都充满风险,每一个环节都关乎产品质量。
为了让每个岗位上的人员都有操作标准,项目总部和工区共同制定出《港珠澳大桥岛隧工程沉管预制质量控制点管理》体系文件,文件包括6个大项、23个子项、116个小项。对所有工序全面实行星级管理,对每一个小项的质量标准、质量控制层级、检查方式、检查频率、质量控制要点,质量缺陷处罚制度都有着明确的标准。

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 发表于2020-04-10   |  只看该作者      

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