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建設歷程
建設背景
深中隧道是深中通道關鍵結構物之一。深圳、中山兩市被珠江口分隔在東西兩岸,公路交通因長期依賴繞行北面虎門大橋而舟車勞頓,故深中通道概念於1998年開始醞釀。
建設記事
2012年至2013年,深圳至中山跨海隧道工程方案確定,根據“東隧西橋”方案,深中通道跨海工程包括礬石隧道。
2018年6月28日,深中通道海底隧道開工建設。
2020年4月12日,深中通道隧道工程首個鋼殼沉管下水作業完成。
2021年6月17日,深中通道首節沉管沉放海底。
2023年1月31日,深中通道海底隧道最終管節澆築完成。11月28日,深中通道海底沉管隧道貫通。
2024年3月3日,深中通道海底隧道開始鋪設瀝青路面。6月7日,依據《廣東省地名管理條例》,深中通道跨越珠江口,作為關鍵結構物的懸索橋和海底隧道分別命名為“深中大橋”和“深中隧道”,與項目全線名稱“深中通道”一脈相承。6月14日,深中隧道通過消防驗收。6月16日,深中隧道通過交工驗收。6月30日,深中隧道隨深中通道開通同步投入運營。
隧道位置
深中隧道位於中國廣東省深圳市寶安區境內,地處珠江入海口伶仃洋東北部海域,為
深中通道東段組成部分,北距上游
虎門大橋約30千米、南距下游
港珠澳大橋約31千米。隧道東起於東人工島、順接深中通道深圳連線線,橫穿珠江口大鏟水道、機場支航道和礬石水道,西至深中通道西人工島、順接
深中大橋。全隧道段為
深圳—岑溪高速公路組成部分
(國家高速G2518),並通過東人工島附近的深圳段側接線、機場立交,與
瀋陽—海口高速公路(國家高速G15)和
廣州—深圳沿江高速公路(粵高速S3)全互通。
路口名稱 | 所屬區域 | 對接線路 | 互通類型 |
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深岑高速公路(深圳連線線) 廣深沿江高速公路(南北行) | |
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隧道設計
建築結構
深中隧道工程方案採用沉管法,即在海底基槽拼裝沉管隧道,其綜合風險低於盾構法、鑽爆法。隧道在兩主航道之間採用W形縱斷面,在保證航道最小安全航深的前提下,減少航道開挖疏浚深度,滿足行車的舒適性,同時最大程度縮短西人工島長度,有效降低阻水率,並與相接的非通航孔橋橋面標高相適應。
深中隧道主體採用鋼殼混凝土組合結構,為一種在雙面鋼板間充填混凝土,並通過焊在鋼板上的連線件將鋼板與混凝土組合成整體而共同受力的新型結構形式。它是先預製好與結構物外形一致的鋼殼,再向鋼殼內澆築特殊的高流動性混凝土。鋼板主要用於承受拉力,並對內部混凝土有一定約束作用,同時還能夠抗滲、抗裂;連線件主要用於傳遞鋼板與混凝土之間的界面剪力,並有較強的抗拔作用,能夠提高鋼板的穩定性;內部的混凝土主要用於承受壓力,並對鋼板起到約束作用,防止鋼板失穩。鋼殼沉管採用自密實混凝土,無需振搗即可均勻填充鋼殼倉格,形成三明治形鋼混組合結構。與傳統鋼筋混凝土沉管結構相比,這種結構具有承載能力強、抗震適應性高和防水性能好等優點。
鋼殼混凝土沉管管節構造是由內、外面板,橫、縱隔板,橫、縱加勁肋及焊釘組成。橫隔板間距為3米,縱隔板間距為3.5米,組成封閉的混凝土澆築隔倉。內、外面板作為主受力構件,承受拉壓應力。橫、縱隔板為受剪主要構件,且連線內、外面板成為受力整體。縱向加勁肋T形鋼、角鋼及焊釘作為抗剪、抗拔複合連線件,以保證面板和混凝土的有效連線;縱向加勁肋與橫向扁肋共同作用增強面板剛度。主體結構內外側面板採用Q420C,橫向隔板採用Q390C,其餘採用Q345C,填充混凝土採用C50自流平混凝土。鋼殼混凝土沉管迎水側鋼殼防腐採用“預留腐蝕厚度+重塗裝+外置犧牲陽極塊”三重防腐措施,空氣側鋼殼防腐採用“重塗裝+定期維護”雙重防腐措施。
深中隧道採用兩孔一管廊橫斷面,設有中間管廊,即在中間用兩道支撐隔牆打出了一個隔斷。隔斷的上中下還有三個孔洞,用於日常巡檢和安裝管道、電纜等設施,實現檢修道的基本功能。中隔管廊集合供電、給排水、消防、通信和智慧型控制等設施,並作為人群前往對向車道逃生的應急避險通道。
深中隧道路面結構為9厘米厚雙層SMA-13瀝青路面,其中隧道非敞開段上面層採用阻燃瀝青。
建築參數
深中隧道全長6845米,其中沉管段長5035米。沉管段由26個標準管節,6個非標準管節和1個水中最終接頭組成。標準管節長度為165米,橫斷面外包尺寸寬46米、高10.6米。非標準管節長度為123.8米,變寬管節橫斷面外包尺寸寬46~55.46米、高10.6米。兩種管節行車孔淨高為7.6米,結構板厚度為1.5米。隧道直線段長4498.5米,曲線段長536.5米,半徑5000米。隧道在機場支航道與淺灘區之間採用0.54%最小縱坡;西島洞口段以2.98%起坡。
深中隧道隧道路面面積26萬平方米,採用雙向八車道、設計速度100千米/小時高速公路標準,行車孔建築限界寬“0.75米+0.75米+4×3.75米+1米+0.5米=18米”、高5米,行車道單孔寬度達18.3~24米,採用公路-Ⅰ級汽車荷載。主體結構設計使用年限100年,安全等級一級。
深中隧道通航等級:大鏟水道1000噸級港澳線貨船;機場支航道5000噸級油船;礬石水道10萬噸級貨櫃船。
深中隧道防火體系:鋼殼沉管主體結構耐火等級為一類隧道按RABT標準升溫曲線要求,耐火極限不低於2小時。
建築設施
深中隧道頂部設計的藍天白雲天幕,由造型各異、色彩豐富的燈具按不同角度排列組合而成,不僅給人賞心悅目的感受,也兼具安全誘導、變色輔助的功能。隧道內的照明智慧型控制器能夠根據檢測到的洞內外光線、色溫數據、交通量變化以及白天、黑夜等情況,自動控制調節燈光亮度。同時,在隧道行車洞的兩側,可智慧型調節的全彩景觀燈帶也在不斷變換著顏色。它可以根據環境溫度、車流狀況變換燈光色彩,或分段顯示不同的燈光顏色,減少行駛過程中的單調感。沉管隧道使用景觀燈帶,可變換7種顏色。在正常情況下,它像流水一樣地“跑動”,在有車輛發生追尾或者是拋錨的時候,會顯示紅色報警。如果隧道裡面發生重大事故,整個隧道兩邊都會亮起紅色的景觀燈帶,起到警醒作用。
針對隧道深長、管廊使用的鋼材壁厚等情況,深中隧道管廊內提前預留通信設備連線件、線槽等,為通信設備提供了集安裝、供電、傳輸、信號發射於一體的實施環境。隧道內布有支持5G頻段的泄漏電纜等設備,布放總長度約6萬米,實現信號無縫覆蓋,滿足導航、上網衝浪需求,以及5G專網服務於深中通道上的自動駕駛。
深中隧道還採用多種高科技設備保障隧道安全:隧道內布設車牌識別系統;全線固定攝像機視頻事件檢測,做到超溫車輛進入隧道前檢測與誘導,進入隧道後實時跟蹤,出現情況可第一時間回響;氣象檢測器、氣象雷達實時監測,配合氣象數據預測氣象災害,提前發現橋樑段及島面影響行車氣象問題,及時告知預警。隧道內共有14台智慧型巡檢機器人,南、北行車洞平均每1.2千米就布有一台。這些機器人不僅承擔著隧道交通環境和機電設備日常巡檢工作,還可以在應急情況下接受控制中心遠程指令趕赴現場,實時監控、傳遞數據,並通過自帶揚聲器進行疏導。隧道內還有雙波長火焰探測器、北斗衛星信號摸擬設備等大量智慧型化設施設備。
深中隧道在東、西人工島上設有地下道路火災事故救援站,配備大型消防車輛和醫療救護隊伍。隧道洞口交通信號燈在火災發生時顯示紅燈以關閉隧道,隧道內外可變情報板顯示安全疏散指引信息。隧道消防系統包括獨立的隧道洞口消火栓系統、含固定式水成膜泡沫滅火裝置的隧道內消火栓系統、泡沫與水噴霧聯用系統及滅火器系統。隧道採用了利用頂部橫向排煙聯絡道結合側壁排煙孔的新型排煙體系,與西人工島的風塔聯動。
運營情況
票制票價
深中隧道通行費納入深中通道收費標準。2024年6月27日,根據廣東省交通運輸廳批覆。深中通道收費車型執行《收費公路車輛通行費車型分類》(JT/T489-2019),項目全線車輛通行費收費標準為66元/標準車次,其中,東人工島(起點)至西人工島的收費標準為37元/標準車次、西人工島至萬頃沙樞紐互通的收費標準為23元/標準車次、萬頃沙樞紐互通至橫門互通(終點)的收費標準為6元/標準車次;1至4類客車的收費係數分別為1、1.5、2、3,其中3類客車、4類客車收費係數按前述係數的60%執行;1至6類貨車的收費係數分別為1、2.1、3.16、3.75、3.86、4.09,專項作業車的收費標準參照貨車執行。
通行事項
深中通道全線為雙向分幅、單向四車道。其中,左側兩車道為小客車專用道,行車限速每小時100千米;右側兩車道不限車型,行車限速每小時90千米。全時段禁止通行危化品運輸車輛,試運營期間四類及以上貨車,即總軸數(含懸浮軸)為4軸及以上貨車,含所有大件運輸車輛,全時段禁止通行。深中隧道段不設應急車道,非緊急情況下禁止停車。
交通流量
截至2024年7月3日15時,深中通道(含深中隧道)通過的車流數達30.5萬輛次,日均超過10萬輛次。
建設成果
技術難題
深中隧道主要技術難題:
1.工程所在區域航線密集,航道等級高,航行條件複雜;隧址區地質條件複雜,存在挖砂坑範圍大、基槽回淤強度高、粉砂層地震液化、風化層軟硬不均等諸多不利因素,超深挖砂坑軟弱淤泥層的地基基礎沉降控制、病害誘發機制和主動防控技術面臨較大挑戰;颱風頻繁,沉管的沉放及沉降控制難度大。
2.管節構造工藝複雜,設計上缺乏成熟規範與標準。沉管隧道具有超寬、變寬特點,深埋海底接近40米。每個標準管節用鋼量約1萬噸,投影面積遠大於一個標準的國際足球場,排水量相當於一艘中型航空母艦船體,隧道總用鋼量達32萬噸,相當於可搭建起接近8箇中國國家體育場。單個管節達到2500個隔倉,縱橫隔板、連線件交錯,還涉及到厚鋼板的焊接、接頭處的管節大小是否適應接口、鋼殼製造工期緊等問題。
3.受航道水深條件及預製場制約,管節需遠距離浮運,並沿基槽遠距離橫拖,穿越繁忙伶仃洋,安裝風險大。
深中隧道工程共分為基礎處理、管節浮運安裝及接頭處理三大技術。其中,具體重點技術主要有:鋼殼混凝土組合結構受力機理及設計關鍵技術;沉管管節鋼殼智慧型製造關鍵技術;高強自流平混凝土配置、澆築工藝及質量檢測關鍵技術;高強自流平混凝土智慧型澆築關鍵技術;管節浮運安裝一體化裝備關鍵技術;碎石整平設備關鍵技術;海域深層攪拌樁基礎施工關鍵技術;海中圍堰、深基坑設計施工關鍵技術;濱海軟土深基坑設計施工關鍵技術;在世界範圍內首創沉管整體預製水下推出式最終接頭施工工藝,通過基於北斗測量的控制系統,實現15個管節的“毫米級”平面安裝精度;管節浮運採用半潛船浮運和浮運安裝一體化新方式。
深中隧道消防體系套用了超大跨鋼殼混凝土組合結構沉管隧道的耐火極限標準、超大跨鋼殼沉管隧道管節結構及接頭防火關鍵技術、沉管隧道通風消防及防災救援關鍵技術、海底沉管隧道頂部橫向排煙道+側壁排煙口重點排煙新技術。
深中隧道涉及的世界首創裝備和工藝:鋼殼-混凝土沉管管節智慧型澆築裝備及系統;研發出適應40毫米厚外鋼板的鋼殼混凝土組合結構脫空智慧型檢測設備及系統;沉管管節智慧運輸安裝一體船,航速可達每小時5節,可實現360°迴轉,可抗1.6節橫流;滿足55米寬沉管自升式碎石整平清淤裝備;大型鋼結構智慧型製造生產線,世界首次實現大型鋼結構智慧型噴塗、塊體智慧型焊接。
深中隧道項目創新海相深厚淤泥層“大直徑深層水泥攪拌樁+塊石振密”複合地基處理新技術,軟土地基沉降控制在48毫米以內。項目研發先進的沉管隧道基槽碎石整平船,在完成基槽清淤、深層水泥攪拌樁、塊石拋填後,基槽碎石整平船在其上方均勻鋪設1米厚的碎石層。
深中隧道沉管對接,形似“海底穿針繡花”,其中的最後一個小管節採用整體預製水下推出式最終接頭施工工藝。最終接頭設定千斤頂控制系統、滑軌系統、M止水帶+充氣止水帶臨時止水系統、管節接頭臨時鎖定錨拉系統、雙向受力端封門、推出段臨時壓載水箱、水平鋼剪力鍵。
整體預製水下推出式最終接頭主體結構由推出段、擴大段和後焊段組成。浮運及沉放期間,推出段臨時鎖定E23管節艏端擴大段內;待E23管節及最終接頭整體沉放並與E22管節對接後解除鎖定,利用注水系統往E23與推出段結合腔內注水,調節內外壓差,然後利用千斤頂系統將推出段從擴大段內推出至與E24管節初步壓合;此後,抽排E24管節與推出段結合腔內的水,實現水力壓接;最後,在管內進行後焊接段現場焊接、注漿等施工。
科研成果
技術/著作/專利 | 備註 |
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鋼殼混凝土沉管鋼結構長壽命耐久性設計方法與防護技術 | |
海洋環境下沉管隧道深層水泥攪拌(DCM)複合地基設計及施工關鍵技術 | |
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海洋環境下大體積混凝土裂縫控制及耐久性保障關鍵技術 | |
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《基於BIM技術鋼殼混凝土沉管預製智慧工廠的實踐和探索》 | |
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榮譽表彰
2024年4月,深中隧道獲“2024年度世界隧道大會全球隧道與地下工程領域50項標誌性工程”。
文化特色
2023年3月,由中央廣播電視總台影視劇紀錄片中心、中共中山市委宣傳部、中山廣播電視台、深中通道管理中心聯合攝製,宋璋擔任總導演的4集人文歷史紀錄片《深中通道》在中央電視台紀錄頻道首播。
價值意義
深中隧道是世界上首次採用水下推出式最終接頭的施工工藝的隧道工程,建設期間研發了諸多創新性構造,提高施工安全性與可靠性,縮短施工工期,有效解決外海複雜環境下沉管隧道最終接頭建設難題,推動了世界沉管隧道建造技術的發展。(《隧道建設》 評)