【文匯網訊】 （香港文匯網記者 方俊明 珠海報道）作為港珠澳大橋珠海連接線的控制性工程，全長2741米的拱北隧道即將全隧貫通，也宣告全球首座採用「超大麴線管幕+超長凍結法」施工的公路隧道取得重大突破。「其中，位於『全國第一大陸路口岸』拱北口岸地下的、長度僅為255米的隧道暗挖段，集中了迄今人類建設隧道的全部難度，其管幕長度及面積、凍結規模均刷新世界紀錄。」珠海連接線管理中心專家稱，淤泥下「人造凍土」暗挖隧道工法攻克世界級難題，包括配置逾1萬個元器件當「眼睛」監測土層凍結不消融，填補了中國在複雜地質條件下超大斷面隧道施工技術的空白。
港珠澳大橋拱北隧道全長2741米，按照「雙向並行與上下重疊相互變換」的雙向六車道方案進行設計。其中，穿越拱北口岸255米長的隧道暗挖地段，開挖斷面達336平方米、寬20米、高23米，這意味着高峰期日均客流超30萬人次、車流達1萬車次的拱北口岸地下有條8層樓房的隧道。
口岸下挖8層樓高隧道難度前所未有
珠海連接線管理中心專家告訴記者，拱北隧道堪稱「隧道施工技術博物館」，地下不同種類的岩土達16種之多，地質複雜多變。特別是下穿拱北口岸的隧道土層軟弱，富含地下水，承載力低。這樣包含淤泥質粉質黏土、淤泥質砂、中砂含細砂、粉砂等地層，被稱為「漢堡包」地層，就像「漢堡包」中的夾心肉一樣。「在這樣的地層暗挖隧道，可比喻是在豆腐腦上動手術，技術難度前所未有」。
為攻克這世界級難題的隧道建設，施工方經一系列論證，採取業界首創的「超大麴線管幕+超長凍結法」施工法。在前期順利完成了全球最長的超大斷面曲線管幕頂管施工之後，形成336平方米的管幕群，但僅相當於「人的身體只是搭起了『骨架』」；而緊接着的凍結工程，則是利用冷卻鹽水管道這一「血脈」，沿着「骨架」循環，最終才會構成完整的「人體」。
首創「超大斷面水平環向一次凍結」
上述專家坦言，如果對這個336平方米的管幕群直接開挖，極易導致隧道整體垮塌。為此，施工方創造性地採用「超大斷面水平環向一次凍結」技術；換言之，將暗挖段高23米、寬20米、厚2.6米、縱向長度255米的地段，變成一個環形超級大「冰櫃」。通過利用人工製冷技術，把鬆軟含水的土層變成凍土，將管幕的頂管包裹，再將隧道完全封閉，增加其強度和穩定性，以便在凍結壁的保護下，安全進行隧道的開挖作業。
設過萬個元器件充當「眼睛」監測
所謂「冰凍三尺，非一日之寒」。凍結工程以「凍起來、抗弱化、控凍脹」為三大原則，在全球前所未有地採取了管幕鋼管內部布置「圓形主力凍結管」、「異形加強凍結管」和「升溫鹽水限位管」三種特殊管路構成的凍結方案。其中，將凍結帷幕在橫斷面上分為5個區，縱向上分為3個區，「凍土圈」厚度設定為2米。據精心測算，施工方在暗挖段兩邊各設由17台和8台冷凍機組組成的凍結站，確保「凍結圈」所需冷量的持續供給。
為讓「凍結圈」每個部分都能達到設計要求的凍土厚度，施工方在「凍結圈」範圍內布設了1萬多個監測元器件充當「眼睛」，通過調整鹽水流量、溫度及限位管等措施，對凍結參數適時調整，從而保證了凍結效果。
據了解，凍結工程正式凍結施工近一年半來，「凍結圈」厚度完全達到了設計要求，期間未發生一宗由於凍土膨脹造成口岸地表沉降或周圍建築物變形。根據施工進度，拱北隧道將於近期實現全隧貫通，也標誌着13.4公里珠海連接線全線貫通，預計將於今年底與港珠澳大橋主橋一起具備通車條件。
淤泥下「人造凍土」暗挖隧道工法
一，創造性地採用「超大斷面水平環向一次凍結」技術，即是將暗挖段高23米、寬20米、厚2.6米、縱向長度255米的地段，變成一個環形超級大「冰櫃」。
二，凍結工程以「凍起來、抗弱化、控凍脹」為三大原則，管幕鋼管內部布置「圓形主力凍結管」、「異形加強凍結管」和「升溫鹽水限位管」三種特殊管路構成的凍結方案，屬全球首創。
三，據精心測算，將凍結帷幕在橫斷面上分為5個區，縱向上分為3個區，「凍土圈」厚度設定為2米；在暗挖段兩邊各設由17台和8台冷凍機組組成的凍結站，確保冷量持續供給。
四，在「凍結圈」範圍內布設1萬多個監測元器件，通過調整鹽水流量、溫度及限位管等措施，對凍結參數適時調整，從而保證「凍結圈」每個部分都能達到設計要求的凍土厚度。
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