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海底隧道怎么做到120年不漏水的?

2020-10-07

滲漏被行業戲稱為“建筑癌癥”,在住建部《關于深入開展全國工程質量專項治理工作的通知》中也被列為治理重點,似乎已成為建筑行業難以根治的質量通病了。但是,我們要知道,已建成的的港珠澳大橋,其水下40米的海底隧道,卻能保證在120年的設計壽命中“滴水不漏”!我們不禁自問:海底隧道都能做到120年滴水不漏,建筑行業為何還做不好防水?


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我們先來看看港珠澳大橋工程下40米的海底隧道是如何做到“滴水不漏”的?


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? 創新復合地基港珠澳大橋的地質環境是厚軟土地基,所以沉管基礎剛度協調及不均勻沉降控制非常困難,這個問題解決不好,隧道就有可能會漏水。


為了使沉降標準達標,工程師在如何使軟土層變硬上做文章,經過無數次工法比選、理論計算和試驗驗證,在40多米深的水下為沉管基床底部鋪上2到3米的塊石并夯平,創造一種新的復合地基,使沉管的沉降值大大縮小,平均沉降值控制在10公分以內,而國外的同等數據是20公分左右。         


? 半剛性結構自1928年人類工程史上修建第一條鋼筋混凝土沉管隧道以來,沉管制作的“工具箱”里只有剛性和柔性兩種方法。無論是選擇哪種結構,Z終目的是為應對地基發生不均勻沉降時,Z大程度減少對海底隧道的影響。但是,港珠澳大橋島隧工程是世界上第一個也是唯一的深埋沉管隧道,工程師們通過大量計算分析發現,在20多米的覆蓋層、超過傳統概念沉管5倍的荷載情況下,采用傳統的剛性或柔性結構體系,沉管結構安全是得不到保障的。


工程創新性地提出半剛性結構設想,是保留甚至強化串起小管節之間的鋼絞線,加強小管節之間的連接,使180米長、由8個小節段連接而成的標準管節的變形受到更大的約束,增強深埋沉管的防錯位能力。         


? 配合比混凝土

從表面上看,混凝土配合比計算只是水泥、砂子、石子、水這四種組成材料的用量。實質上是根據組成材料的情況,確定滿足“強度、耐久性、施工性、抗裂性”四項基本要求的三大參數:水灰比、單位用水量和砂率。


為了尋找這個混凝土配方,工程師們通過不懈地摸索,在耗時近一年、用壞了4個混凝土攪拌機進行了海量的試驗后,基礎配方終于出爐。

又經過上百次的試驗調整,開展6次現場小尺寸模型試驗,2次足尺模型試驗,18個人工島沉箱混凝土驗證,Z終配制出滿足沉管施工工藝性能要求,并具有低水化熱、低收縮的沉管施工混凝土配合比,提高了混凝土的抗裂性能,從而使沉管混凝土不出現裂縫具有可能性。         


? 橡膠止水帶

沉管在預制過程中由工廠化標準生產,分段澆筑。同時,在每個管節之間,都有止水帶,止水帶之間進行注漿,以防止江水滲漏。


沉管對接后沉管連接處有25厘米距離,這是兩節管段橡膠止水帶的‘夾縫’。整個過江段隧道僅有13條環向接縫,縱向無接縫,環向接縫均采用進口GINA止水帶進行水下壓接止水,水密性好,同時接頭內側采用可拆卸式OMEGA止水帶作為二次防水保障措施。


兩節沉管拉合到一定程度后,膠圈形成了一個密封的狀態,這時候將兩個管節封閉門之間的水和空氣抽掉,形成了一個真空的空腔,江水巨大的壓力將會推動待接沉管往前壓,使橡膠止水帶充分壓縮,從而完成了兩個沉管的對接。        

? 156道工序管理

從一根鋼筋、一方混凝土到一個180米長的巨型沉管,需要經過鋼筋加工、鋼筋籠綁扎、混凝土澆筑、管節一次舾裝、深淺塢蓄排水及管節起浮橫移等156道工序。每一道工序都關系著120年的使用壽命,每一個過程都充滿風險,每一個環節都關乎產品質量。


為了讓每個崗位上的人員都有操作標準,項目總部和工區共同制定出《港珠澳大橋島隧工程沉管預制質量控制點管理》體系文件,文件包括6個大項、23個子項、116個小項。對所有工序全面實行星級管理,對每一個小項的質量標準、質量控制層級、檢查方式、檢查頻率、質量控制要點,質量缺陷處罰制度都有著明確的標準。




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