港珠澳大桥沉管隧道运行情况

林鸣，林巍，李哈汀，王晓东

（1.中国交通建设股份有限公司，北京 100088；2.中交公路规划设计院有限公司，北京 100088；

3.中交天津港湾工程研究院有限公司，天津 300222；4.中交四航局第二工程有限公司，广东 广州 510300）

0 引言

港珠澳大桥沉管隧道从第一个管节E1的安装（2013年5月），到最终接头的安装（2017年5月），再到2017年10月，隧道的施工期荷载已完成95%以上，部分隧道已经累积了约5 m的回淤荷载。

在施工期对管节进行了连续监测[1]。隧道即将进入运营期，将不再具备类似的施工期的监测条件。本文主要从荷载、基础、结构、接头、防水等5个方面分析论述整个施工期关键监测数据的整理与观察情况。

1 荷载

沉管隧道自身的荷载很轻，所以后期加载的大小对隧道基础与结构的影响很关键。后期加载主要分为3部分。

1）管顶回填。这部分荷载通常在管节安装完成后的1个月之内就会完成。因为需要提供给管节足够的抗浮安全度[2]。沉管隧道中间段顶部的回填料厚度均为2 m。两端考虑与人工岛衔接及防撞功能，荷载较中间段偏大一些。

2）隧道内压重层与路面。该工程的压重层厚1.15 m，调平层0.3 m，路面层0.13 m。

3）管顶回淤。通过比较管顶回填验收时的高程与当前多波束扫测的高程，就可估算出回淤的厚度。根据当地情况，回淤物的水下重度假定为5 kN/m3。

截至2017年9月28日，沉管隧道段管底平均竖向荷载见图1。

图1 隧道竖向荷载统计（自西向东）Fig.1 Statistics of tunnel vertical load(from west to east)

2 基础

至今，沉管管节首、尾沉降统计如图2所示。其中，每个管节的绝对沉降如图3所示，管节的沉降大多数控制在5 cm左右。沉降测量采用在隧道内贯通测量，测量每个管节的首、尾、中部，二等水准标准。

图2 沉管管节首尾的沉降量（自西向东）Fig.2 Immersed tunnel element settlement at both ends(from west to east)

图3 沉管管节沉降Fig.3 Immersed tunnel element settlement

差异沉降的读数来自2种测量方法，一种是以上所述的水准测量，一种是在管节端部设置竖向位移计。统计结果如图4所示。可见，接头差异沉降大多数都在1 cm左右。

图4 管节之间差异沉降Fig.4 Differential settlement between immersed tunnel elements

纵向比较管节的沉降、加载与时间，典型管节的整理结果如图5所示，其中，唯一规律不同的是E32管节[3]，E32管节异常沉降随时间变化关系曲线见图6。

图5 管节典型沉降-时间曲线Fig.5 Element typical settlement-time curve

图6 E32管节异常沉降-时间曲线Fig.6 E32 abnormal settlement-time curve

3 结构

节段接头两边的轴向相对位移测量方案如图7所示。位移计测量的是节段接头沿着隧道长度方向的两个点的相对位移变化，所以该测量值可近似代表节段接头的张合量。统计结果见图8。可见，节段接头基本未发生张开。

图7 节段接头张合量测量Fig.7 Segmented joint opening and closing measurement

图8 管节节段接头的最大张合量Fig.8 Maximum opening and closing of segmented joint for tunnel element

管节安装后，任意部位的挠度可用该部位沉降减去其两端沉降在该部位的线性插值来估算。管节跨中部位的挠度统计见图9，可见管节挠度较小。几个管节沿自身长度方向的计算挠度见图10。

图9 管节中部挠度Fig.9 Tunnel element central deflection

图10 沿管节长度方向的挠度Fig.10 Deflection along element long direction

4 管节接头

管节接头的最大张合量的测量方式类似节段接头。在管节接头顶部的正中间与底部的两边总共布置3个测点，测量到的张合量最大值如图11。

图11 管节接头最大张合量Fig.11 Element joint max opening and closing

接头张合量变化的原因主要为管节混凝土结构每年随季节的升、降温，典型管节（E5）接头张合量-时间曲线，及其与相应部位温度-时间曲线的比较如图12。

图12 E4-E5管节接头张合量与温度随时间变化的曲线Fig.12 Changing curve of E4-E5 joint opening/closing,and temperature with time

5 水密

隧道结构未发现漏水。对管节接头的Omega止水带与中埋式止水带之间的部位进行了水压力监测，通过预埋金属管并连接压力表（图13）。监测结果如表1所示。说明沉管隧道的219个节段接头的中埋止水带的止水目前是有效的。

图13 节段接头水压力监测Fig.13 Segmented joint water pressure monitor

表1 节段接头水压力监测统计Table1 Segmented joint water pressure monitor statistics

6 其它

施工时还发现，每年的5—9月，即“回南天”，隧道内壁挂满了水珠，隧道路面也有明显水渍[4]，管节与节段接头部位也有积水，这些水均来自冷凝水。

7 讨论

1）沉管管节实际差异沉降得到了较好的控制[5]，而Gina止水带对10 cm以内的差异沉降可通过它的剪切变形适应，更大的变形可通过滑移+剪切变形适应。

2）复合地基+组合基床使得沉降得到了改善，沉管沉降呈现出了“瞬时沉降”规律。唯一例外的是E32管节靠近E31侧的接头附近，该段基础没有采用组合基床，回填期恰好遇到了碎石供应受限、回淤物混入等，沉降呈现了复杂状态。

3）部分区段沉管回淤达到了5 m，实际监测并未发生明显沉降，考虑为加载的效果可能与加载的速率时效关联。

4）E1、E33管节荷载接近100 kPa，达到深埋段沉管运营期的最大荷载水平，运行情况与结构反应良好，整体与接头基本没有渗漏水情况。

[1] 李哈汀，胥新伟，高潮，等.港珠澳大桥沉管隧道施工监测系统[J].中国港湾建设，2015，35（7）：49-52.LIHa-ting,XUXin-wei,GAOChao,et al.Construction monitoring system of immersed tunnel of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge[J].China Harbour Engineering,2015,35(7):49-52..

[2] 林巍，张志刚.海中沉管隧道回填防护设计的讨论[J].中国港湾建设，2013，33（5）：29-33.LINWei,ZHANGZhi-gang.Discussion on design of backfill protection of offshore immersed tunnel[J].China Harbour Engineering,2013,33(5):29-33.

[3] 林鸣，梁桁，林巍，等.沉管密闭腔抬升方法的构想与实践[J].水道港口，2017，38（3）：217-222.LIN Ming,LIANGHeng,LIN Wei,et al.Conception and practice of theseal chamber liftingmethod of immersed tunnel[J].Journal of Waterway and Harbor,2017,38(3):217-222.

[4] 林鸣，林巍，刘晓东，等.港珠澳大桥沉管隧道路面问题的探讨与改良构想[J].中国港湾建设，2017，37（10）：1-5，73.LIN Ming,LIN Wei,LIU Xiao-dong,et al.Discussions on pavementproblemof Hongkong-Zhuhai-Macao Bridgeimmersed tunnel and its improvement[J].China Habour Engineering,2017,37(10):1-5,73.

[5] LIN Ming,LIN Wei.Hongkong-Zhuhai-Macao island and tunnel project[J/OL].Engineering,2017[2017-11-29].http://doi:org/10.1016/j.eng.2017.11.003.