建于8度地震烈度区 汕头海湾隧道如何攻破世界级难题

编辑︰言嘉庸

  历经7年施工,广东汕头海湾隧道于2022年9月28日正式通车,汕头南北两岸实现全天候通行,两岸行车时间将由40分钟缩短至6至8分钟以内。 
 
  汕头海湾隧道综合施工难度和风险极大,施工人员是如何完成这项 “世界级挑战性工程”?汕头海湾隧道更是中国首座穿越8度地震烈度区的大直径盾构海底隧道,它又是如何做到抗震减震的? 

汕头海湾隧道|采用先进隔震减震技术

  汕头地处东南沿海地震带,是中国地震重点监视防御区之一,也是广东省地震设防烈度最高的区域 

  汕头海湾隧道是中国首条地处8度地震烈度区的海底隧道,所谓地震烈度,是指地震对地表及工程建筑物影响的强弱程度,也可以解释为地震影响和破坏的程度。在中国地震列表中,8度地震烈度将出现“房屋多有损坏,少数破坏,路基塌方,地下管道破裂”情况。 

汕头海湾隧道路线图
汕头海湾隧道总投资约57亿元人民币,总长度6.68公里,为汕头内海湾南北两岸开辟出一条全天候过海新通道。 图为汕头海湾隧道路线图。(网上图片)

  据介绍,汕头海湾隧道建设的亮点之一是采用最先进的隔震减震技术。隔震就是在隧道外面包一层隔震层,约20至30厘米厚,由弹性材料组成。在地质变化的分界线或者有断层的地方做消能减震节点。即时遇到地震,断层发生错动,隧道会“错而不断”,变形但不会漏水和倒塌。 

汕头海湾隧道消能减震环
汕头海湾隧道每个消能减震环上有144根SMA记忆合金棒,是实现“柔性减震”的核心部件,能减少地震发生时其它相邻管环普通接头处的环缝张开量,提高了隧道的地震安全性。 (网上图片)

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汕头海湾隧道|攻破五大施工难点  

  汕头海湾隧道具有“大、浅、高、硬、险”等五大施工技术难点,其中“高”就是前文提及处于高地震烈度区。而 “大”是指采用的盾构机直径超过15 米,属于超大直径。“硬”是指岸上段孤石和海中基岩段, 岩石的强度高。 

汕头海湾隧道通车
汕头海湾隧道通过智能化综合监控平台实现实时监测,隧道工程亦采用“50年一遇”的排涝设计标准。(网上图片)

  而“浅” 是指盾构机上方覆盖层厚度薄, 在始发地段隧道上覆土体仅为8.2米,没有达到通常要求的盾构机直径一倍以上;“险”则指的是海湾隧道处于高度软硬不均地层,海底软土稳定性极差,施工难度大,安全风险高,特别是盾构机需要穿越三段长达182米基岩突出段。 

  施工时,汕头海湾隧道海底段分别采用 “一中一外” 两台超大直径盾构机施工。 

汕头海湾隧道-国产盾构机
汕头海湾隧道采用首台具有自主知识产权的国产超大直径泥水盾构机,重4,200吨、直径15.03米,相当于5层楼高。(网上图片)

  其中国产盾构机由中信重工和中铁装备联合研制,其刀盘直径达到15.03米,是中国自主设计制造的第一台15米级超大直径泥水平衡盾构,不仅打破国外大型盾构长期垄断的局面,也标志中国在超大直径盾构隧道施工技术和盾构装备的研发制造步入世界先进领域。 

  项目完工后,汕头海湾隧道也成为中国首条采用超大直径盾构穿越复杂地层、综合难度最大的大直径盾构法海底隧道。

汕头海湾隧道|为建设三大海峡隧道提供经验  

  成功建成汕头海湾隧道,不仅丰富了中国水下大直径隧道建设经验,也为中国三大海峡隧道(渤海海峡、台湾海峡、琼州海峡)的世纪梦想提供了技术支撑。例如施工过程中形成的地震高烈度地区隧道抗震设计,将对未来隧道抗震设计施工起到指导作用。 

  中国工程院院士钱七虎在评价汕头海湾隧道时则称,中国穿江越海隧道科技已达到世界先进水平。 

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