广深港高铁狮子洋隧道
一、工程概况
狮子洋隧道是国家 “四纵四横” 铁路快速客运网重要组成部分广深港高铁穿越狮子洋海域的关键工程,位于珠江口狮子洋,西接广州东涌站,东连东莞虎门站,穿越小虎沥、沙仔沥和狮子洋三条水道,是世界上行车速度最高的水下隧道,世界上长度仅次于英吉利海峡隧道的水下盾构隧道,也是国内首座水下铁路隧道,被誉为“中国世纪铁路隧道”。
隧道设计行车速度目标值350km/h,最小平曲线半径7000m,最大纵坡20‰。隧道全长10.8km,其中盾构段长9340m,明挖暗埋段长1150m,敞开段长310m。盾构隧道为双洞隧道,衬砌外径10.8m,内径9.8m,采用“7+1”分块方式的通用楔形环钢筋混凝土单层管片衬砌。盾构隧道轨面以上净空有效面积不小于60m2,承受最大水头67m。隧道进出口为明挖段,明挖段与盾构段采用工作井转换,工作井长23m。盾构隧道采用4台泥水平衡式盾构施工,盾构两两地中对接解体。全隧道左右线之间共布置横通道23处,其中盾构段19处,明挖段2处,工作井2处。
工程于2006年5月开工建设,2011年12月竣工,总投资23.488亿元。
二、科技创新与新技术应用
1. 在国内首次进行盾构地中对接施工,开发了盾构地中对接技术;研发了高速铁路双孔单线隧道净空面积优化与气动效应缓解技术,首创了世界双孔单线高铁隧道洞口缓冲结构;提出了基于隧道荷载与施工安全控制要求的盾构法水下隧道基岩覆盖厚度的选择原则与计算方法;建立了国内首个水下隧道紧急救援站,形成了特长水下铁路隧道紧急救援站技术;解决了深水、宽海域下特长隧道的总体设计难题,实现了工程施工与运营风险、工期风险、造价等因素的合理平衡与综合优化。
2. 研制了国内首台大直径复合式泥水平衡盾构机复合式刀盘与刀具配置方案,建立了复合式盾构掘进技术体系;开发了内部结构同步施工技术,攻克了大直径盾构长距离连续穿越软土、砂层、岩石风化层、破碎带和硬岩地层的技术难题和同步施工难题,单台盾构最大掘进长度达5200m,是国内在复合地层中一次掘进最长的隧道,实现了我国水下盾构隧道修建长度的大幅突破。
3. 创立了复合地层水下盾构隧道结构选型方法和结构空间化设计方法,根据地质条件的不同分别采用单、双层衬砌相结合的衬砌结构形式,并利用隧底填充混凝土设置钢筋混凝土纵梁,研发了“管片+内衬+隧底纵梁”的空间结构体系,解决了结构设计、软弱地层列车振动响应控制等难题,实现了高速铁路高平顺和舒适稳定运行。
三、获奖情况
1. “大型及复杂水下隧道结构分析理论与设计关键技术”获得2011年度国家科技进步二等奖;
2. “高速铁路特长水下隧道施工力学行为及对接技术”获得2013年度河南省科技进步一等奖;
3. “高速铁路水下盾构法隧道设计关键技术”获得2015年度中国铁道学会铁道科技一等奖;
4. 2015年度国际咨询工程师联合会FIDIC优秀工程奖;
5. 2013〜2014年度国家铁路局铁路优秀工程设计一等奖。