廣州珠江沉管隧道概況

1、廣州珠江沉管隧道概況前言世界上采用沉管法施工水下隧道已有近百年歷史，該工法在江河海底修建隧道有著工期 短、對航道影響小、可淺埋、與靠近兩岸道路銜接容易以及可設(shè)計(jì)多線車道等優(yōu)點(diǎn)。我國應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)起步較晚。60年代初，上海的工程技術(shù)人員就開展了此工法的理論 研究探討，但直至80年代初在我國、大陸還未有采用沉管法修建水下道路隧道的實(shí)踐和應(yīng) 用。1984年廣州及浙江寧波開始進(jìn)行應(yīng)用沉管法修建珠江、甬江水下道路隧道的論證，標(biāo) 志我國大陸應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)入實(shí)踐階段。進(jìn)入80年代，根據(jù)城市總體規(guī)劃要求，經(jīng)過專家反復(fù)論證，于1984年7月正式提出在 廣州黃沙修建連接市中心河北與芳村兩區(qū)的珠江水下道路隧道。同時(shí)，

2、國務(wù)院正式批準(zhǔn)了廣 州市城市總體規(guī)劃，該規(guī)劃中包括了地鐵十字線的路網(wǎng)，其中連接芳村、天河兩新區(qū)，貫穿 市中心舊城區(qū)的東西線列為1號線。根據(jù)此要求把地鐵1號線過江段與道路隧道同步設(shè)計(jì)施 工。同年8月正式開展了黃沙至芳村珠江水下隧道可行性研究。經(jīng)過對橋與隧、隧道的形式 與工法的技術(shù)方案的可行性論證并根據(jù)隧址的地理環(huán)境、河道水深、碼頭及航道、海輪調(diào)頭 區(qū)等情況、過河通道銜接兩岸道路及地鐵l號線站位、埋深等的規(guī)劃要求，過河通道只能采 用沉管隧道這種形式。1986年12月廣州市隧道開發(fā)公司與香港華德海洋工程公司簽訂了利 用外資建設(shè)隧道的協(xié)議，同時(shí)市計(jì)委批準(zhǔn)了可行性研究報(bào)告，珠江沉管隧道的建設(shè)進(jìn)入了實(shí) 施

3、階段。進(jìn)入實(shí)施階段后，鑒于當(dāng)時(shí)我國大陸在這一技術(shù)領(lǐng)域尚未有過實(shí)踐，曾有過選擇一 家有經(jīng)驗(yàn)的外國工程顧問公司進(jìn)行設(shè)計(jì)，由日本熊谷組公司施工的設(shè)想。但均因報(bào)價(jià)過高未 被采納。因此，只能依靠國內(nèi)的力量來進(jìn)行設(shè)計(jì)技工。為確保設(shè)計(jì)和施工順利進(jìn)行。在建設(shè) 過程中，建設(shè)單位耗費(fèi)了 400多萬元人民幣，委托國內(nèi)多家科研、高校、設(shè)計(jì)等單位，對沉 管法的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了大量基礎(chǔ)理論研究及關(guān)鍵工序的施工工藝試驗(yàn)研究.從而為規(guī) 劃、科研、設(shè)計(jì)和施工全過程中吸取國外先進(jìn)技術(shù)，并結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w情況成功邊修建我國大 陸第一座用沉管法施工的大型水下隧道打下了基礎(chǔ)，使珠江沉管隧道工程取得的科技成果和 修建技術(shù)總體上達(dá)到了國際先

4、進(jìn)水平?？傮w規(guī)劃在可行性研究中，應(yīng)用了交通工程學(xué)的理論。采用了以旅行時(shí)間為依據(jù)的“或全或 無”分配法，通過面積一流量換算，取得分配隧道的百分?jǐn)?shù)和車流量。可行性研究報(bào)告中測算出的1994年通過隧道的交通流量為25582車次/日，1995年為27629車次/日，1996年為31148車次/日。1994年1月18日隧道建成正式 通車后，實(shí)際通過隧道的交通流量，1994年為20 270車次/日，1995年為25949車次/日， 1996年一季度為31447車次/日，證明車流量預(yù)測較為準(zhǔn)確.根據(jù)車流量預(yù)測確定隧道的設(shè)計(jì)通過能力，按車流量預(yù)測1989年小時(shí)交通流量已達(dá) 1480輛次。雙線車道難以滿足交通發(fā)

5、展需要.故需采用四線車道。該隧道橫斷面為機(jī)動車 與地鐵共用的四孔鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)，橫斷面寬33m，高8. 15m；隧道建筑長度1238m， 隧管段長721m，沉管(預(yù)制)段長457m，管節(jié)最大長度120m；隧道縱向坡度：最大4. 5%、 最小0. 37% ；設(shè)計(jì)行車速度50km / h0本隧道與世界幾座主要大型沉管隧道幾何參數(shù)的比 較見表1。表1世界幾座大型沉管隧道參數(shù)比較編號隧道名稱地點(diǎn)完工年分沉管寬度(m)沉管總高度(m)沉管總長度(m)管段數(shù)管段長度(m)1迪斯島隧道加拿大195923. 807. 166296104. 92舊金山海灣地鐵 隧道美國197014. 586. 555825

6、581113弗拉克隧道荷蘭197529. 8825021254東京港公路隧道日本197637. 48. 8103591155高雄跨港隧道中國臺灣198424. 49. 3572061206古爾堡海峽隧道丹麥199820. 67. 5946022307埃姆斯河隧道德國198927. 58. 4639. 55127. 58香港東區(qū)隧道香港1990359. 81859151121289利弗肯?？怂淼辣壤麜r(shí)199131. 259. 61136814210廣州珠江隧道中國1993338. 15457522 1203在設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究中的主要技術(shù)理論及原理縱向計(jì)算的丙點(diǎn)假設(shè)：假設(shè)土沒有約束力，假設(shè)沉管段的中

7、心為不動點(diǎn)；美國舊金山海灣地鐵抗震設(shè)計(jì)理論；簡化計(jì)算模型地面的彈性地基梁模型.輸入地震波進(jìn)行動力分析；日本東京灣醫(yī)道的計(jì)算模型，輸入地震波進(jìn)行動力分析；水壓接原理；彈性地基原理；空氣動力學(xué)理論；光過渡原理。4科技成果的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)和突破點(diǎn)采用最后一節(jié)管段與隧道岸上段合成一體，使所有中間接頭成為柔性接頭,解決了同類工程最終接頭的復(fù)雜工藝。首次在7度地震設(shè)防區(qū)域成功地采用了不摻膠凝材料的后填砂流法基礎(chǔ)，有效 地控制了隧道的沉降。根據(jù)珠江水文持性，放棄沉放對接中傳統(tǒng)的鼻托構(gòu)造，成功地采用4個(gè)支承塊、 單起重船吊掛(寬度超過20m的沉管)的沉放對接短工工藝，保證了接頭的精確對接。經(jīng)對方案深入研究對比，選

8、用了道路和地鐵共用的矩形鋼筋混凝土沉管隧道。該方案具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性。應(yīng)用橡膠止水帶、Q鋼板及剪切鍵的緊密配合，解決隧道溫度應(yīng)力、地震應(yīng)力的影 響，形成只有立體結(jié)構(gòu)剛度1/ 500的柔性接頭。采用管節(jié)的浮力設(shè)計(jì)原則，有效控制了管節(jié)的干舷高度、形心位置，保證浮運(yùn)沉放 的安全施工和隧道的安全運(yùn)營。通過試驗(yàn)研究解決了縱向通風(fēng)推力平街計(jì)算的關(guān)鍵參數(shù)選擇.本隧道與世界幾座沉管隧道的主要關(guān)鍵技術(shù)處理的比較見表2。表2世界幾座大型沉管隧道關(guān)健技術(shù)比較序號名稱沉放方法基礎(chǔ)處理接頭形式通風(fēng)方式1迪斯島隧道雙方駁自抬式沉放噴砂基礎(chǔ)柔性接頭半橫向通風(fēng)2舊金山海灣地鐵隧道雙方駁式抬式沉放先鋪刮平基礎(chǔ)柔性抗震接頭

9、列車活塞效應(yīng)3弗拉克隧道橫向布置浮筒吊沉砂流法縱向通風(fēng)4東京港公路隧道雙方駁式抬式沉放注漿基礎(chǔ)柔性抗震接頭半橫向通風(fēng)5高雄跨港隧道雙駁船沉放砂流法(滲4%顆 粒水泥)柔性抗震接頭縱向通風(fēng)6吉爾堡海峽隧道計(jì)算機(jī)控制壓載水沉放噴砂法柔性接頭縱向通風(fēng)7埃姆斯河隧道兩海筒沉放噴砂法柔性接頭縱向通風(fēng)8香港東區(qū)隧道雙方駁式抬式沉放砂流法柔性接頭全橫向通風(fēng)9利弗肯?？怂淼郎傲鞣ㄈ嵝越宇^全橫向通風(fēng)10廣州珠江隧道單起重船沉放砂流法柔性坑震接頭縱向通風(fēng)5 5隧道的效益分析5. 1社會效益總面積為40. 81km2的芳村區(qū)，1984年由郊區(qū)改為市區(qū)級行政管理單位，芳村區(qū)常 駐人口僅為12萬人，全區(qū)每平方公里不足3000人，而與之相望的河北岸清平街，平均密度 達(dá)15. 97萬人/km2。隧道建成后，1994年芳村區(qū)常駐人口增加至17萬人、流動人口(包 括部、省駐區(qū)人口)為13萬人，預(yù)計(jì)今年常駐人口增加2萬人。1986年，芳村區(qū)的樓價(jià)為700元/ m2。隧道建成后，樓價(jià)增至4000元/ m2，將有5 個(gè)小區(qū)由外商進(jìn)行投資開發(fā)。隧道建成后，芳村區(qū)和河北岸市中心區(qū)的通道只有幾百米距離，方便了市民的交通，調(diào) 節(jié)了城市功能.促進(jìn)了廣州地鐵一號線的建設(shè)，隧道建成后，解決了地鐵一號線的關(guān)鍵工程，促進(jìn) 了地鐵一號線的征地拆遷，坑口、汾水兩個(gè)拆遷小區(qū)占地面積18. 5萬m2，建筑面積47萬 m2，已建成13萬m2。5