潘建立 张斌梁 等：港珠澳大桥拱北隧道施工关键技术
发布时间:2023-06-18
本书基于港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道建设实践，创新性地提出“长距离曲线管幕 水平控制性冻结”组合工法，系统介绍了其科研创新与技术攻关成果，主要包括长距离大直径曲线管幕施工关键技术、长距离大断面水平控制性冻结止水帷幕施工关键技术、大断面冻结法隧道暗挖施工关键技术、临海软土地层长大深基坑施工关键技术、人工筑岛施工关键技术等内容。
本书图文并茂、内容丰富、资料翔实、重点突出，可供从事城市高风险工程、重难点工程及相关工程的技术人员使用，也可作为高等院校隧道工程专业师生的参考用书。
潘建立，河南荥阳人，1971年10月出生，中国铁建股份有限公司地下工程专家，正高级工程师，工学博士，享受国务院政府特殊津贴专家。曾获得茅以升铁道工程师奖、全国五一劳动奖章等。长期从事水下隧道、海底隧道、大型洞库等隧道与地下工程的施工与管理工作。发表论文23篇，出版著作4部，授权专利28项，国家发明专利银奖1项，省部级科技进步奖14项。
张斌梁，江西玉山人，1988年毕业于石家庄铁道学院，正高级工程师，中国铁建股份有限公司专家，中铁十八局集团有限公司隧道专家，詹天佑铁道科学技术奖获得者。长期从事隧道与地下工程施工项目技术管理工作。获省部级科技进步奖4项，授权专利10项，国家发明专利银奖1项，中国施工企业管理协会发明专利一等奖1项，出版著作3部，发表论文10余篇。
2018年10月24日，港珠澳大桥正式开通，一桥连三地，天堑变通途。港珠澳大桥跨越伶仃洋，东接香港特别行政区，西接广东省珠海市和澳门特别行政区，是“一国两制”框架下粤港澳三地首次合作共建的超大型跨海交通工程，大桥开通对推进粤港澳大湾区建设具有重大意义。
港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道是全线关键工程之一，长度2741m，按照“先分离并行，再上下重叠，最后又分离并行”的形式设置，涉及海域人工岛明挖段、口岸暗挖段及陆域明挖段等不同结构形式，堪称“隧道施工技术博物馆”和“地质博物馆”。由于口岸特殊的地理位置和地质环境，口岸暗挖段采用“曲线管幕 水平控制冻结法”施工，是世界首座采用该工法施作的双层公路隧道，其曲线管幕长度和水平冻结规模均创造了业内新纪录。 历经五年建设，面对建设条件复杂、技术难度大、施工风险控制及环保景观要求高等困难，参建各方组成高水平、高素质的建设团队，始终坚持“百年工程”“精品工程”“交通运输部‘五化’”的管理理念，以敢为人先、不畏艰险、勇于开拓的精神，攻克一个又一个行业难关，填补一项又一项技术空白，完成了一项高品质的世纪工程。 本书从工程实践出发，全面总结了港珠澳大桥拱北隧道建设过程中采用的诸多创新技术，理论知识与工程实践紧密结合，具有较强的实用性与适用性，相信本书能给国内外类似工程施工提供参考和借鉴。拱北隧道的顺利建成标志着“曲线管幕 水平控制冻结”工法的技术创新突破，是我国隧道建设一项具有里程碑意义的重要成果。与此同时，拱北隧道高水平、高标准、高质量的建设开通，离不开广大建设者的辛勤付出，离不开社会各界的支持和帮助。借本书出版之机，谨代表中铁十八局集团有限公司对各位建设者和社会各界同仁表示衷心感谢！
港珠澳大桥珠海连接线项目作为港珠澳大桥五大独立建设主体之一，是港珠澳大桥海中桥隧主体与国家高速公路网连接的“唯一通道”。拱北隧道作为项目关键控制性工程，在国际上首创“曲线管幕 水平控制冻结”组合工法，穿越国内第一大陆路口岸——拱北口岸，隧址区位于珠海与澳门分界处，政治意义重大，地理位置特殊，地质条件复杂，施工难度极大，是极具挑战性的世界级地下工程。 拱北隧道全长2741m，分为海域明挖段、口岸暗挖段、陆域明挖段。海域明挖段长1232m，先在海中填筑人工岛造地，再开展长大深基坑明挖施工；陆域段长1229m，采用长大深基坑明挖顺作法施工。口岸暗挖段长255m，处在澳门关闸口岸与珠海拱北口岸之间30多米宽的狭长地带，拱顶埋深4~5m，隧道处于海相、海陆交互相沉积层，穿越的土层主要有人工填土、中砂、粉质黏土、砾砂、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、粉土、砾质黏性土等。拱北隧道周边建筑密集，两侧建筑桩基和地下管线“星罗棋布”。要在确保口岸正常通关的同时，顺利完成建设任务，对技术风险、施工风险以及安全风险的控制均提出了极高的要求。口岸暗挖段先从口岸两端开挖工作井，然后通过工作井，水平顶入36根直径为1.62m的曲线顶管，形成高24m、宽22m的超前支护管幕群，再通过冷冻法将管幕周围的土体冻结形成冻土止水帷幕。在确保管幕四周土体中地下水完全封闭的情况下，采用五台阶十四部法，分层、分块开挖隧道，最后施作混凝土衬砌，完成主体结构施工。 中铁十八局集团有限公司在业内享有“敢打硬仗、善打大仗、能打胜仗”的赞誉，是一支穿山越岭、跨江过海、联通四方的基建铁军，在海底隧道、水下隧洞、长大隧道、特异型桥梁、TBM等领域具有独特优势。拱北隧道全线顺利贯通，标志着关键核心技术取得重大突破，取得了诸多技术成果，形成了一批具备推广价值的工艺工法，其中长距离大直径曲线管幕施工关键技术、长距离大断面水平控制性冻结止水帷幕施工关键技术均填补了我国建筑领域的空白，也为环境要求苛刻的地下空间开发利用提出新的思路和解决方案。 本书是基于上述工程实践经验以及相关成果的总结，由潘建立、张斌梁担任主编，组建了工程技术和管理人员50多人的编写团队，历时两年完成图书编写。全书共分7章：第1章工程概况，介绍了项目基本情况、设计概况、建设条件、工程特点及难点等内容；第2章长距离大直径曲线管幕施工关键技术，介绍了曲线管幕方案设计、顶管机选型及配置、管节生产与制作、工作井施工、顶管始发、顶进、接收、地表沉降控制技术、施工监控量测、风险及处置等内容；第3章长距离大断面水平控制性冻结止水帷幕施工关键技术，介绍了冻结止水帷幕方案设计、冻结系统规划与布置、冻结系统调试、管幕冻结自动化监测系统、解冻与融沉控制技术、冻结施工风险及应急处置方案等内容；第4章大断面冻结法隧道暗挖施工关键技术，介绍了大断面开挖方案及优化、开挖施工组织方案、管幕冻结封闭圈内超前注浆施工技术、开挖关键技术、混凝土衬砌施工技术、监控量测技术、沉降控制关键技术等内容；第5章临海软土地层长大深基坑施工关键技术，介绍了明挖段设计概况、施工组织、深基坑围护结构施工技术、开挖与支护技术、主体结构施工技术、超深超大基坑施工监测技术等内容；第6章人工筑岛施工关键技术，介绍了人工岛设计概况、施工组织方案、吹砂筑岛施工关键技术、坡面防护、软基处理等内容；第7章总结与展望。 在此，对参与项目规划、建设、设计、监理、施工、科研、咨询等工作的全体人员，以及关心、支持项目建设的社会各界人士表示诚挚的谢意！ 限于作者水平，书中难免存在差错和不妥之处，恳请各位专家和读者批评指正。
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