前不久，中国铁建系统100余名工程技术领域的专家、学者云集广东省珠海市，现场观摩港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道采用顶管冷冻暗挖的情况，认真听取了中铁十八局集团一公司的专题报告和技术介绍。

港珠澳大桥珠海连接线工程项目是世界最长跨海大桥——港珠澳大桥的重要组成部分，路线全长约13.74公里。中国铁建十八局集团承建的拱北隧道全长2.74公里，具有工程规模大、技术含量高、地质条件复杂、工期控制风险高等特点。其临海盐水环境下长距离分段分区精准控制冻结等多项施工技术为国内首例、世界罕见，极具创新和挑战性。项目总工程师高海东通过多媒体的形式，全方位展示了港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道超大管幕顶管施工技术与工法，以及针对具体实施过程所遇到的实际问题所采取的应对措施。

采用顶管冷冻法下穿拱北口岸的255米暗挖隧道，为整个港珠澳大桥的核心项目。圆曲线、缓和曲线顶管边缘距澳门关闸口岸大楼最近距离才0.4米，距离拱北海关大楼最近距离为1.60米。复杂的地质结构条件，工程项目本身所具备的高技术含量、高风险施工组织、高难度超大型顶管冷冻切割断面等，不光使之成为国内首创，“长距离曲线管幕超前支护 水平冻结止水”同时刷新了世界同类项目施工纪录，成为国际上最富有挑战性的工程之一。而整个施工技术很难攻克的长距离超大断面管幕冻结控制技术、复杂条件下超大断面隧道多层导洞分部开挖、引导泥水平衡机前顶的精准测量等，都成为横亘于施工单位面前的一道道难题。

中铁十八局集团一公司自开展施工后，举全公司之力，优选人员配置，优选机械设备，优化施工方案，加大现场科技攻坚力度，并根据现场出现的各种复杂情况，密切与科研院所的横向联系，切实加大、加密现场“会诊”，逐一解决施工中遇到的各种高科技难题，日渐形成了港珠澳大桥珠海联结线拱北隧道超大管幕顶管的成熟技术，丰富了这一施工领域的理论研究成果，培养了一大批超大管幕顶管的优秀技术人才及领军人物。

拱北隧道是港珠澳大桥珠海连接线项目关键控制性工程，全长2740米，由海中隧道和城市地下隧道组成。5月28日，随着顶管机缓缓移出，由36根钢管组成的管幕，以曲线形式成功下穿珠海拱北口岸，宣告了世界最大断面的公路隧道管幕工程全面完工。

拱北隧道地理位置图

​36根钢管组成的管幕曲线形式成功下穿

据中铁十八局集团项目经理介绍，拱北隧道采用的曲线管幕施工技术，就是沿着隧道的开挖轮廓线，在336平方米的断面上，布置36根直径1.62米、长255米的钢管，组成环形支护体系，防止周围土层坍塌、地表沉降。这是目前世界上施工难度最大、顶进长度最长、精度要求最高的曲线管幕工程。

据了解，拱北隧道全长2741米，系港珠澳大桥珠海连接线的关键控制性工程。项目位于珠海市香洲区，毗邻澳门。由于海陆地质条件和地面建筑物的影响，拱北隧道的设计施工非常具有挑战性。在隧道东段，采用在拱北湾海域上首先人工筑岛，然后再做明挖施工;当经过拱北口岸时，则采取了“管幕冻结暗挖法”施工，隧道由左右并行，变成上下双洞叠层;穿过拱北口岸进入陆域地段后，又采用明挖法施工，隧道逐渐演变为左右并行的双洞平行结构。

“特别是穿越拱北口岸255米长的隧道暗挖地段，开挖宽度约为22米，高度为24米，建设条件极其复杂。”拱北口岸日均客流30万人次、车流超万辆，周边建筑密集，技术难度大，施工风险高，文明环保要求高。下穿口岸30多米宽的狭长地带，两侧的建筑桩基和地下管线“星罗棋布”，管幕距口岸桩基最近距离仅0.46米，而且地层富水、软弱，整体风险和技术难度在国内乃至世界上都首屈一指。

由于特殊的地理位置和地质环境，拱北隧道口岸段设计为曲线双层隧道，几乎所有传统隧道施工工法均无法采用。项目建设、设计、施工单位经过反复磋商研究，前后总共花了三年时间进行调查研究和方案比选，最终决定采取国际首创的曲线管幕+冻结法施工。即先从口岸两端施工现场开挖工作井，然后通过工作井，顶入直径为1.62米的钢管，形成高宽各为24米和21米的管幕群，再通过冷冻法将管幕周围的土层温度降至零摄氏度以下。在确保管幕四周土体地下水封闭的情况下，分层开挖隧道。通过一年的技术攻关，项目建设、设计、施工单位最终成功解决了顶管曲线穿越的技术难题。施工单位通过不断改进施工方案，采用东、西工作井为“曲线管幕+冻结法”支点。为提高顶进的施工顺序，还采取由下向上一次顶进的施工顺序，解决了群管顶进反复扰动地层的施工难题，使顶管顶进精度成功地控制在设计指标以内，部分精度偏差控制在5毫米范围。

345平方米的断面上共36根直径1.62米、长255米的钢管组成的管幕群，是目前中国国内地质情况最复杂、管幕根数国内最多、世界最长、断面最大的曲线管幕群。拱北隧道管幕施工的顺利完成，为顶管曲线顶进、顶管精度控制、群管顶进技术积累了丰富经验，为隧道管幕超前支护设计、施工提供了宝贵经验。为后续水平冻结帷幕施工创造了条件，为暗挖段顺利施工提供了保障，为拱北隧道如期完工奠定基础。

就管幕法的技术难度的问题，珠海连接线管理中心主任解释说，隧道管幕法施工通常为直线顶进，而拱北隧道管幕施工采用的是曲线顶进，即沿88米缓和曲线与167米圆形曲线顶进，255米长的顶管轨迹必须精确控制。以往曲线顶管顶进误差能控制在15厘米就“相当了不起了”，而该隧道管幕工程的误差，要求必须控制在5厘米以内，几乎要做到“零误差”，否则就意味着失败。

地表沉降控制是管幕施工中面临的另一技术难题。拱北隧道紧临海岸线，距地表最薄处仅4米，相邻两根钢管间距仅30多厘米，顶管机要在口岸下方限定的区域进行36次顶进，由于对地层反复扰动挤压，稍有不慎，就会造成严重后果。另外，土层中夹杂的钢筋混凝土砌体、花岗岩等坚硬障碍物，也给管幕施工带来极大挑战。

为攻克超长、超大曲线管幕施工中面临的精确控制、地表沉降和障碍物处理等世界级难题，项目建设、设计、施工、监理、科研单位联合开展了科技攻关。中铁十八局集团为此组建了专门的人才智库，投入近亿元专门定制了4套国际顶尖的泥水平衡式顶管机，利用“千里眼”UNS精确制导，建立了自动跟踪测量系统，并通过采取科学管理措施，解决了“高水压条件下顶管始发”、“接收安全风险和管幕曲线轨迹控制”、“障碍物处理”等一系列难题。最终，管幕轨迹误差控制在设计所要求的5厘米以内，并分别创造了单根顶管日进尺56米、最短施工周期9天、最小误差为5毫米的曲线管幕施工最好纪录。拱北口岸建筑“安然无恙”，通关没受任何影响。

据了解，港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道“长距离、大直径、曲线管幕”工程的顺利完工，对我国特殊地理环境和复杂地质条件下大断面隧道的设计和施工，特别是对于我国城市化进程中的各大城市地下工程建设，都具有非常重要的指导意义。同时，对落实国家“一带一路”战略，促进整个港珠澳大桥建设、早日为港澳发展提供更便利的腹地空间，保持港澳经济繁荣和社会稳定具有深远影响。

什么是管幕

管幕是隧道施工中多用的钢管。由多个钢管组成管幕，并通过安置管幕隔离地下水，确保工程安全的方法即管幕法。

管幕法是一种新型的地下暗挖技术，施工难度非常高。具体来说，管幕法的原理是以单根钢管顶进为基础，各钢管间依靠锁口相连，并在锁口处注入止水剂，形成密封的止水帷幕。采用管幕法时，由于开挖土体或者推进箱涵是在管幕的保护下进行的，因此可以显著减少地面沉降和增加施工时开挖面的稳定性。

　　新华社北京2月24日电（记者齐中熙）记者从中国铁建股份有限公司获悉，港珠澳大桥珠海连接线的核心控制性工程、世界最大断面公路隧道——拱北隧道24日全面建成。

由中铁十八局集团承建的全长2741米的拱北隧道是港珠澳大桥主体工程与珠海连接的唯一通道，隧道下穿国内最大的陆路出入境口岸——珠海拱北口岸，其中255米暗挖地段的开挖断面达336.8平方米，相当于一个篮球场大小，高21米，相当于七、八层楼房的高度。由于受地形和环境的限制，拱北隧道按照“先分离并行，再上下重叠，最后又分离并行”的双向六车道方案设计，由海域人工岛明挖段、口岸暗挖段以及陆域明挖段三种不同结构的隧道连接而成。

中铁十八局集团副总工程师潘建立介绍，为了不影响口岸通关，施工采用世界最长的曲线管幕，搭建了一个长255米、直径24米的超级“冰桶”，相当于用10万台电冰箱来冻结软土，增加其强度、稳定性和不透水性，通过“冰桶”的保护进行隧道开挖。

在拱北隧道建设的5年多时间里，不仅确保了6亿多人次和1.6亿车次车辆的安全顺畅的通关，并开创了国内首例“曲线管幕＋冻结法”施工方法，其管幕长度、管幕面积和冻结规模均刷新了世界同类隧道的施工纪录。它的全面建成为港珠澳大桥正式通车奠定了基础。

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作者：齐中熙