小编语：在2024年世界隧道大会上，国际隧协评选出了过去半个世纪内代表性强、影响力大的50个标志性地下工程，中国共9项工程成功入选。本期，我们就来一起回顾其中的香港屯门至赤鱲角接线隧道。该项目取得了大量世界首创的技术成果，包括了使用了世界上最大直径的盾构机，首次大规模采用“毛毛虫”式竖井结构等，一起来看看吧！
工程情况回顾
屯门—赤蜡角连接线是一条连接香港新界屯门及赤蜡角的公路。其中，连接线的海底隧道部分长4.2km，为双线海底隧道。
香港屯门－赤蜡角连接工程平面图
工程采用的17.6m泥水气平衡盾构，超过了西雅图SR99工程的“Bertha号”盾构（直径17.45m），是当今世界最大直径盾构机。
盾构下线
该隧道位于海底50m，需要面对5bar的水压，水文地质条件复杂，并且施工环境充满挑战。但项目施工和设计团队大胆创新，采用了一系列新设计和新技术，成功克服了施工过程中的遭遇的困难，为隧道施工行业留下了宝贵的经验。
2020年12月27日，屯门—赤蜡角接线工程正式开通。
“毛毛虫”状结构
对于一台外径为17.6m的机器来说，需要至少19m的净空高度，再加上屯门隧道北侧盾构始发井位于仍在加固中新填海土地上，横向荷载较大，项目设计团队担心竖井所需的内支撑数量以及围檩会影响开挖设备的使用，降低开挖速度。因此，设计团队采用了称为“毛毛虫”或“花生”的多单元连续竖井的结构设计。
竖井结构
竖井由三个相互连接的圆形墙体组成，墙体厚度不等。结构的设计目的是将作用在开挖区外部的径向土压力以压缩的方式传递到周边墙体上，使其在环向应力作用下工作。这种设计让竖井在几何形状上有了一定的灵活性，并且减少了大量的内支撑以及围檩施工。
英国银城隧道学习了这种设计
屯门隧道的设计团队还将这一设计理念推广应用于项目南侧明挖段，形成了世界上首个15单元“毛毛虫”状地下连续墙结构体。
现场照片
“毛毛虫”状结构利用拱效应替代传统直墙来抵抗水土压力，其优势在于取消了大量的内支撑以及围檩施工。尽管总体的开挖土方量有所增加，但开挖设备的移动更为灵活，垂直出土效率更高，总体开挖效率大幅提升。
饱和潜水技术与带压进舱
由于隧道深度达海平面50m以下，刀盘干预时的压力可达5bar。项目团队为此准备了创新的自动化刀盘监测，清理和更换系统，希望尽量减少人工进舱换刀。
换刀机器人
用于清理刀盘，消除堵塞的蛇形机器人
用于监测刀具的Mobydic系统
对于自动化系统无法解决的问题，还是需要进行人工干预。项目团队使用了饱和潜水技术，来应对从3.45bar到6bar情况下的进舱换刀。换刀作业期间，作业人员居住在地表的高压生活舱内。当需要进舱时，这些工人会通过专门的高压运输仓，从高压生活舱直接进入盾构。高压生活舱和高压运输仓内都会一直保持高压状态。工人将在高压环境中生活的最长时间不得超过28天，其中包括3天的减压日。
高压运输仓
高压生活舱
联络通道
屯门隧道为双线隧道，每隔100m设一条联络通道，共设42条，每条长约13m。原方案为冻结法开挖，通过方案比选及冻土试验后，最终决定改用微型顶管机施工。
现场照片
施工时会先构筑一个多功能混凝土外框，这个外框兼有临时和永久功能，可以确保联络通道与主隧道连接的水密性、承受顶管机荷载、并充当长期永久结构，随后在一侧安装反力架和顶管机，另一侧安装接收用钢结构。所使用的衬砌为预制混凝土管节。
接收装置
联络通道使用了两层橡胶密封件以保障防水性能。这些密封件经过 8.25bar水压测试，即便其中一个密封件失效，第二层密封件依旧可提供防水效果。在橡胶密封件的背面还安装了一个机械应急密封件，以提供额外的防淹没功能。在高水压多变的软土地层内，项目团队在13.5个月的时间里施工了39条联络通道，平均每个月施工3条。虽然施工中也遭遇了联络通道隧道壁破裂等情况，但总体效果较好。
打开盖子的接收装置
本文内容整理自WTC2024论文集