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逢山開(kāi)道、遇水架橋，這是以往交通建設(shè)的常規(guī)操作。當(dāng)遇到浩瀚無(wú)際的海洋，怎么辦？正在建設(shè)的深江鐵路珠江口隧道給出了另一個(gè)不走尋常路的解決方案――全程水下穿行。

埋置最深 水壓最大

作為“一帶一路”建設(shè)以及全國(guó)“八縱八橫”沿海通道的重要組成部分，深江鐵路的建成有利于打造粵港澳大灣區(qū)半小時(shí)生活圈、經(jīng)濟(jì)圈，深圳的前海自貿(mào)片區(qū)與廣州的南沙自貿(mào)片區(qū)更可實(shí)現(xiàn)半小時(shí)高鐵互聯(lián)互通。

珠江口隧道是深江鐵路控制性工程，隧道全長(zhǎng)13.69公里，海域段長(zhǎng)約11.05公里，采用盾構(gòu)、礦山組合工法施工，預(yù)計(jì)在2025年建成通車(chē)。

實(shí)際上，珠江口隧道工程前期開(kāi)展了長(zhǎng)達(dá)10年的橋梁、隧道方案論證比選。橋梁方案對(duì)于城市規(guī)劃、通航及防洪等方面具有一定的影響。而且，在建設(shè)期，橋墩的施工對(duì)海洋環(huán)境具有一定的污染作用；后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段，橋梁應(yīng)對(duì)海洋環(huán)境及惡劣天氣的抵抗能力較差，運(yùn)維成本較高。而隧道方案相對(duì)更具優(yōu)勢(shì)，綜合考慮確定采用隧道方案。據(jù)了解，大灣區(qū)目前有3條在建穿海鐵路隧道，分別為廣湛高鐵湛江灣海底隧道、汕汕鐵路汕頭灣海底隧道和深江鐵路珠江口隧道，其中珠江口隧道長(zhǎng)度最長(zhǎng)、埋深最大、技術(shù)難度最高。

然而，隧道方案實(shí)施起來(lái)并不輕松。目前國(guó)內(nèi)已建成的最大水下鐵路盾構(gòu)隧道――佛莞城際鐵路獅子洋隧道難度大。更大的埋深、更高的水壓，帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)，也蘊(yùn)藏著更高的風(fēng)險(xiǎn)。目前尚無(wú)類(lèi)似工程相關(guān)案例可參考，一旦出現(xiàn)任何偏差，后果不堪設(shè)想。

珠江口隧道地質(zhì)條件極端復(fù)雜，需要穿越淤泥、軟弱砂層、極硬基巖凸起等多種復(fù)合地層。礦山法段需穿越多處斷層，存在水頭貫通的可能性，在超高水壓作用下，預(yù)加固支護(hù)措施也面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。不僅如此，巨大的水壓及復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，對(duì)盾構(gòu)機(jī)等設(shè)備也提出了更高的要求。

正因?yàn)槿绱?，中鐵六院集團(tuán)隧道院在項(xiàng)目開(kāi)工前的3年多時(shí)間，成立科研攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)多次內(nèi)外部評(píng)審，針對(duì)工程中所有的重難點(diǎn)以及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)都一一進(jìn)行了分析以及專(zhuān)項(xiàng)方案設(shè)計(jì)，并且在特長(zhǎng)海底隧道工法、超高水壓海域盾構(gòu)法隧道外水壓力取值及接縫防水、深厚淤泥地層大直徑盾構(gòu)欠壓始發(fā)、礦山法隧道洞內(nèi)大直徑盾構(gòu)接收及整體拆解等技術(shù)方面取得了多項(xiàng)突破性進(jìn)展。

水下?lián)Q刀 海中對(duì)接

現(xiàn)場(chǎng)施工分3個(gè)工區(qū)，分別是虎門(mén)工區(qū)、南沙工區(qū)及萬(wàn)頃沙工區(qū)。目前，虎門(mén)工區(qū)和萬(wàn)頃沙工區(qū)正在進(jìn)行盾構(gòu)始發(fā)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工，南沙工區(qū)則是在進(jìn)行輔助斜井的施工?！辟R維國(guó)表示，自去年7月2日項(xiàng)目開(kāi)工以來(lái)，3個(gè)工區(qū)施工已全面展開(kāi)。

據(jù)介紹，珠江口隧道虎門(mén)工區(qū)和萬(wàn)頃沙工區(qū)明挖段基底，均位于大面積深厚淤泥層中，壓縮性高、承載力低，施工過(guò)程中基坑變形控制難度大。為了確保后期高速鐵路運(yùn)營(yíng)時(shí)的安全，在設(shè)計(jì)方案中重點(diǎn)考慮了沉降要求控制，制定了高精度的指標(biāo)要求。進(jìn)入施工階段以來(lái)，中鐵六院集團(tuán)隧道院項(xiàng)目部通過(guò)加強(qiáng)配合施工、積極參與現(xiàn)場(chǎng)方案討論、及時(shí)回復(fù)施工單位疑問(wèn)等方式，為工程建設(shè)保駕護(hù)航。

按照設(shè)計(jì)方案，待盾構(gòu)始發(fā)井完工后，兩臺(tái)大直徑盾構(gòu)機(jī)將分別從東莞虎門(mén)及廣州萬(wàn)頃沙始發(fā)相向掘進(jìn)。這就意味著，盾構(gòu)機(jī)必須在高水壓下不良地質(zhì)段進(jìn)行磨損刀具的更換。這無(wú)異于在水中打開(kāi)了一扇窗戶(hù)，安全風(fēng)險(xiǎn)極大。對(duì)此，設(shè)計(jì)上要求采用更可靠的常壓刀盤(pán)+氣墊模式換刀技術(shù)。同時(shí)，對(duì)于掘進(jìn)極高風(fēng)險(xiǎn)地段，在盾構(gòu)機(jī)上還將配置相應(yīng)超前地質(zhì)探測(cè)手段，對(duì)前方地層進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。

解決了水下?lián)Q刀的問(wèn)題，還有一塊更難啃的骨頭在后面。作為礦山、盾構(gòu)組合工法海底隧道，盾構(gòu)機(jī)未來(lái)將在海中擴(kuò)大硐室內(nèi)完成接收及拆解。對(duì)此，盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)距離掘進(jìn)后，必須精準(zhǔn)在海中擴(kuò)大硐室實(shí)現(xiàn)對(duì)接，這猶如在大海中穿針引線，不僅在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮足夠預(yù)留量，對(duì)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)控制要求也極為苛刻。同時(shí)，在盾構(gòu)接收中還必須確保零滲水的要求。

新工藝 新材料 新技術(shù)

除了在設(shè)計(jì)方案中嚴(yán)格把關(guān)，新工藝、新材料、新技術(shù)的運(yùn)用也成為了珠江口隧道的一大亮點(diǎn)。

眾所周知，海洋是氯離子的主要來(lái)源，而氯離子會(huì)滲透到混凝土內(nèi)部對(duì)鋼筋表面的鈍化膜進(jìn)行破壞，最終導(dǎo)致鋼筋銹蝕，造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性能劣化，最終影響到結(jié)構(gòu)的使用壽命。

為解決這一問(wèn)題，中鐵六院集團(tuán)隧道院在設(shè)計(jì)中采用了浸入型硅烷浸漬材料來(lái)加強(qiáng)混凝土管片的抗侵蝕作用，通過(guò)利用硅烷材料的小分子結(jié)構(gòu)，將有機(jī)硅分子牢固地附著在管片混凝土表面和毛細(xì)孔道中，形成一層致密的保護(hù)層。這同時(shí)也避免了常規(guī)外防腐材料在管片拼裝時(shí)受到盾尾刷對(duì)其產(chǎn)生的破壞問(wèn)題。

據(jù)介紹，在設(shè)計(jì)方案過(guò)程中，不僅要考慮結(jié)構(gòu)自身的防腐措施，結(jié)構(gòu)接縫處的防腐設(shè)計(jì)也至關(guān)重要，在管片接縫處，我們采用了兩道三元乙丙橡膠彈性密封墊設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了抗水壓效果，以保證隧道的壽命安全。

業(yè)內(nèi)專(zhuān)家認(rèn)為，珠江口隧道工程具有“組合工法技術(shù)難度大、極端地層盾構(gòu)掘進(jìn)長(zhǎng)、淤泥環(huán)境施工風(fēng)險(xiǎn)高、防災(zāi)疏散組織救援難、世界級(jí)高水壓無(wú)案例”的特點(diǎn)，項(xiàng)目建成將打造一個(gè)世界級(jí)的超級(jí)工程，更為世界海底隧道工程技術(shù)提供獨(dú)特的樣本和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。