建於8度地震烈度區 汕頭海灣隧道如何攻破世界級難題

編輯︰言嘉庸

  歷經7年施工,廣東汕頭海灣隧道於2022年9月28日正式通車,汕頭南北兩岸實現全天候通行,兩岸行車時間將由40分鐘縮短至6至8分鐘以內。 
 
  汕頭海灣隧道綜合施工難度和風險極大,施工人員是如何完成這項 「世界級挑戰性工程」?汕頭海灣隧道更是中國首座穿越8度地震烈度區的大直徑盾構海底隧道,它又是如何做到抗震減震的? 

汕頭海灣隧道|採用先進隔震減震技術

  汕頭地處東南沿海地震帶,是中國地震重點監視防禦區之一,也是廣東省地震設防烈度最高的區域 

  汕頭海灣隧道是中國首條地處8度地震烈度區的海底隧道,所謂地震烈度,是指地震對地表及工程建築物影響的強弱程度,也可以解釋為地震影響和破壞的程度。在中國地震列表中,8度地震烈度將出現「房屋多有損壞,少數破壞,路基塌方,地下管道破裂」情況。 

汕頭海灣隧道路線圖
汕頭海灣隧道總投資約57億元人民幣,總長度6.68公里,為汕頭內海灣南北兩岸開闢出一條全天候過海新通道。 圖為汕頭海灣隧道路線圖。(網上圖片)

  據介紹,汕頭海灣隧道建設的亮點之一是採用最先進的隔震減震技術。隔震就是在隧道外面包一層隔震層,約20至30厘米厚,由彈性材料組成。在地質變化的分界線或者有斷層的地方做消能減震節點。即時遇到地震,斷層發生錯動,隧道會「錯而不斷」,變形但不會漏水和倒塌。 

汕頭海灣隧道消能減震環
汕頭海灣隧道每個消能減震環上有144根SMA記憶合金棒,是實現「柔性減震」的核心部件,能減少地震發生時其它相鄰管環普通接頭處的環縫張開量,提高了隧道的地震安全性。 (網上圖片)

  延伸閱讀:汕汕鐵路時速350km海底高鐵隧道 挑戰世界級技術難題

汕頭海灣隧道|攻破五大施工難點  

  汕頭海灣隧道具有「大、淺、高、硬、險」等五大施工技術難點,其中「高」就是前文提及處於高地震烈度區。而 「大」是指採用的盾構機直徑超過15 米,屬於超大直徑。「硬」是指岸上段孤石和海中基岩段, 岩石的強度高。 

汕頭海灣隧道通車
汕頭海灣隧道通過智能化綜合監控平台實現實時監測,隧道工程亦採用「50年一遇」的排澇設計標準。(網上圖片)

  而「淺」 是指盾構機上方覆蓋層厚度薄, 在始發地段隧道上覆土體僅為8.2米,沒有達到通常要求的盾構機直徑一倍以上;「險」則指的是海灣隧道處於高度軟硬不均地層,海底軟土穩定性極差,施工難度大,安全風險高,特別是盾構機需要穿越三段長達182米基岩突出段。 

  施工時,汕頭海灣隧道海底段分別採用 「一中一外」 兩台超大直徑盾構機施工。 

汕頭海灣隧道-國產盾構機
汕頭海灣隧道採用首台具有自主知識產權的國產超大直徑泥水盾構機,重4,200噸、直徑15.03米,相當於5層樓高。(網上圖片)

  其中國產盾構機由中信重工和中鐵裝備聯合研製,其刀盤直徑達到15.03米,是中國自主設計製造的第一台15米級超大直徑泥水平衡盾構,不僅打破國外大型盾構長期壟斷的局面,也標誌中國在超大直徑盾構隧道施工技術和盾構裝備的研發製造步入世界先進領域。 

  項目完工後,汕頭海灣隧道也成為中國首條採用超大直徑盾構穿越複雜地層、綜合難度最大的大直徑盾構法海底隧道。

汕頭海灣隧道|為建設三大海峽隧道提供經驗  

  成功建成汕頭海灣隧道,不僅豐富了中國水下大直徑隧道建設經驗,也為中國三大海峽隧道(渤海海峽、台灣海峽、瓊州海峽)的世紀夢想提供了技術支撑。例如施工過程中形成的地震高烈度地區隧道抗震設計,將對未來隧道抗震設計施工起到指導作用。 

  中國工程院院士錢七虎在評價汕頭海灣隧道時則稱,中國穿江越海隧道科技已達到世界先進水平。 

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