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2015:香港莲塘--香园围口岸隧道工程

作者:  来源:隧道网  发布:2020/2/17  浏览: + 放大字体 | - 减小字体

摘 要:中国香港莲塘-香园围口岸工程是香港与深圳之间的第七个陆路口岸,工程中有两条隧道,其中穿越公主山及龙山的龙山隧道采用TBM和钻爆法相结合的施工方法,采用一台直径14.1m的多模式土压平衡盾构施工。


工程位置图

工程概况

香港土木工程拓展署为莲塘/香园围口岸道路及隧道工程合约招标,于2013年1月25日中午12时截标。工程主要为建造一条双程双线分隔主干路,其中包括一条长约4.8km的行车隧道,以连接拟建的沙头角公路交汇处与粉岭公路交汇处;兴建一座行政大楼和三座通风大楼。工程计划2013年5月展开,2017年11月完成。

莲塘-香园围口岸工程是香港与深圳之间的第七个陆路口岸,将接驳多条深圳高速公路,大大缩短香港与粤东,以至福建及江西省南部的车程时间,同时跨境人流和物流也将更加畅顺高效。

莲塘--香园围口岸风景

莲塘-香园围口岸工程项目主要施工内容包括了对约23公顷土地的平整,以建设口岸大楼及相关设施;建造一条全长约11km的双向4车道公路,以连接口岸与粉岭公路;设计与建造在香港特区部分的横跨深圳河的高架桥;对区内现有道路和路口进行相关改道/修建工程;雨水和污水收集系统工程;水务工程以及环境美化工程。

工程示意图

工程中有两条隧道,一条是从粉岭公路交汇处到沙头角公路交汇处的龙山隧道,长4.8km,开工于2013年12月20日,工期54个月;一条是开始于沙头角公路交汇处、后接一段高架道路到新口岸的长山隧道,长0.7km,开工于2015年6月24日,工期40个月。

工程平面图

工程采用TBM+钻爆法施工,共有两条隧道,一条是龙山隧道,长为4.8km,开工于2013年12月20日,计划工期54个月;另一条是长山隧道,长为0.7km,开工于2015年6月24日,计划工期40个月。龙山隧道直径14m,全长4.8km,工程采用的刀盘直径14.1m盾构机。管片衬砌尺寸为2.2m宽,使用8块通用管片与封顶块,构成直径12.6m内径衬砌环。

工程施工

隧道工程沿线经过混合土质,施工方采用了不同的工法建造隧道:隧道北段有多个断层区,采用双模式土压平衡盾构施工,通过盾构机配备的Mobydic蛇形探测臂及Telemac三维模拟系统,实时勘察开挖面的情况,并全程监测刀盘与刀头的损坏程度,减少人工检查刀盘与刀具的需要,提升施工效率。

本项目的一大挑战是在北隧道出入口 500m的软土层中开挖盾构进口,因此施工人员首先利用机械设备挖出了一段长200m、宽23m的隧道导洞,为盾构始发创造条件。

TBM下线仪式

(1)龙山隧道

龙山隧道直径14m,全长4.8km,工程中采用的盾构机刀盘直径14.1m,总重量3370t,长110m。隧道沿线经过混合土质,因此施工方采用了不同的工法建造隧道:隧道北段有多个断层区,采用双模式土压平衡盾构施工,通过盾构机配备的Mobydic蛇形探测臂 及Telemac三维模拟系统,能实时勘察开挖面的情况,并全程监测刀盘与刀头的损坏程度,通过设备来减少人工检查刀盘与刀具的需要,在保障工程人员安全的同时,提升施工效率。同时,施工方采用了钻爆法开挖隧道南段岩层。

隧道地理位置图

(2)工程进度

北部出入口:工程于2014年5月开始施工隧道导洞,共掘出约530000m3泥土,每日使用超过15架重80t的挖掘机,500部土方车。截止2015年8月底,工程中已安装长约50m的锚杆254支,高20m的临时墙施工也接近完工,以配合于9月份开始的北向隧道掘进,盾构机相关设备准备与挡土墙工程也已完成。

南部出入口:在现有铁路上建造的临时铁桥已于较早时完成,到2015年第二季度,工程人员在坚硬的岩中挖掘了约128100m3土方,而工地的设备安装与施工准备也已大致完成。

中段出风口:随着工程人员以传统的钻挖爆破方法成功开挖出长320m的引道,目前施工团队正着手挖掘工程中最大的地下洞穴,直径14m双模式土压平衡隧道钻挖机将于2016年在这个高21m、宽23m、长47m的地下洞穴中破洞而出。

龙山隧道TBM首次贯通

(3)扩建隧道的需要

由于地形的限制,龙山隧道北端最后500m路段要朝北转向接近90度。形成了354m的急转弯半径,限制了驾驶员的视线,无法满足最小110m通视距离(时速在80km/h)的要求,因此曲径段隧道内径需要从标准直线段隧道的12.6m增加到15.4m。

项目北段航拍图(包括出入口和公主山隧道)

因施工工期非常紧凑,无法先进行大跨径隧道挖掘。因此先采用常规机械挖掘南向隧道最初的135m全风化岩段,然后用盾构继续挖掘(黄色段)。而这段隧道中拼装的管片将在稍后拆除,对隧道进行拓宽,使之符合最后跨径需求。

(4)隧道扩挖的方法

南向隧道段盾构挖掘的“先导隧道”段临时隧道衬砌由纤维混凝土管片组成,管片宽1.6m、厚500mm(每环9块管片)。

在对盾构隧道进行扩挖的同时,盾构机继续向前推进,因此隧道扩挖的重点是要使盾构推进的物流供应不因隧道拓宽施工而受到影响。

隧道拓宽作业内容包括

■ 对临时管片衬砌周围地层注浆;

■ 临时衬砌破除;

■ 用机械挖掘到所需的几何尺寸,并构筑必需的临时地层支撑(拱肋、岩锚和喷射混凝土)。

作业面施工分为三步,即顶部导洞和右部台阶、左部台阶。施工前先在盾构隧道中用钢结构架设施工廊道。廊道的构筑可以和盾构推进同步进行。

1)顶部导洞的扩挖

2)右侧台阶的扩挖

扩径施工的每次最大推进长度 1.6m,也就是临时管片的宽度。

(5)龙山隧道南行线贯通

香港与深圳第7个陆路过境口岸:莲塘--香园围口岸工程龙山隧道南行线钻挖段于2017年3月1日正式贯通。典礼嘉宾包括土木工程拓展署署长林世雄、北区区议会主席苏西智、北区区议会交通及运输委员会主席兼立法会议员刘国勋和大埔区议会交通及运输委员会主席刘志成。

贯通典礼

发展局常任秘书长(工务)韩志强主持贯通典礼时表示,莲塘--香园围口岸工程是国家“十二五”规划纲要内粤港澳合作重大项目之一。新口岸及其连接路将大大缩短往来香港与广东省东部、福建省和江西省的行车时间,使香港和内地的经济腹地连接得更好,更加巩固香港在珠三角区域发展的地位。此外,连接路会大大改善北区包括沙头角及打鼓岭一带的道路网络,有助北区的发展。与连接路相关的所有工程已全面展开,当中的粉岭公路交汇处工程和龙山隧道工程进度,令人鼓舞。

南行管道钻挖工程于2015年11月开工,历时16个月。钻挖工程利用多项全港首次使用的工程技术,包括采用本港史上最大型、直径14.1m土压平衡隧道钻挖机,以克服隧道内多个断层区和混合土质层的挖掘挑战。此外,承建商为隧道钻挖机安装了自行研制的先进系统,能实时检测钻头零件的损耗程度及适时自动更换,减低以人手检查及维修的需要,大大提升施工安全和效率。

超大直径土压盾构U型调头

莲塘/香园围项目龙山隧道是一个重要且复杂的基础设施工程。如期完工需要采取大量不同的技术,使它成为香港在建诸多项目中最复杂多变和富有挑战性的大型地下施工项目之一。

据悉,此次使用的双模式土压平衡盾构是目前香港使用的同类机型中最大的,而为了使盾构进行调头而特地开挖了一个地下洞穴,这样的施工作业在该地区也属首次。

盾构将在一个地下洞室内(通风结构的永久中点)转向调头,挖掘北向隧道。洞室位于良好的岩石层中,已经施工完毕。

(1)TBM推进和U型调头路径

今年3月,龙山隧道中的南向隧道,2400m的盾构段实现了贯通。随后,盾构被运载至23mx27mx40m的地下洞穴中,该洞穴可使盾构机头在内部转动90度,跨越至平行隧道的位置,随后再转动90度,进入指定的第二次始发位置。

盾构U型调头概念图

转台上的盾构机

盾构转动,并朝北向隧道的始发井移动

盾构U型调头在该地区属首次

U型调头完成,盾构到达北向隧道始发井的端墙

为了进行90度的旋转,盾构被吊起后置于一个旋转台上,随后使用千斤顶进行转动作业。该盾构调头方法曾首次应用于2012年美国迈阿密港口隧道工程中;而爬升千斤顶则用于双隧管之间盾构纵向转移,盾构四台后靠设备每个重达220t,也在洞穴内进行转动与转向。

(2)盾构调头其他作业

龙山隧道正式开通

2019年6月,香港最长的双管公路隧道——莲塘/香园围口岸工程龙山双管隧道正式连同整个莲塘/香园围口岸工程共同开通。

莲塘/香园围口岸工程总长11km,包括4.8km的龙山隧道,0.7km的长山隧道,4.5km高架公路。其中,龙山隧道是香港最长的公路隧道,直径为14m,工程采用的盾构机刀盘直径为14.1m。管片衬砌尺寸为2.2m宽,使用8块通用管片与封顶块,构成直径12.6m内径衬砌环。在隧道的施工过程中,项目团队进行了多项创新,包括:

■ 在香港部应用了当时最大直径的双模式土压平衡隧道掘进机;

■ 首次在单管隧道贯通后,对TBM进行了U型调头操作;

■ 应用Mobydic蛇形探测臂进行刀盘监控;

■ 应用Telemach自动换刀机器人;

■ 应用ROBY 850半自动钻孔机器人。

香港特首视察莲塘香园围口岸工程

2019年3月14日,香港特首林郑月娥在香港发展局局长黄伟纶、保安局副局长区志光陪同下,视察莲塘/香园围口岸工程(港深边界第7个陆路口岸),包括香园围公路、新口岸旅检大楼港方口岸等。

林郑月娥一行先乘车视察连接新口岸与粉岭公路的连接路——香园围公路,在香港发展局局长黄伟纶、保安局副局长区志光(左二)陪同下,视察莲塘/香园围口岸工程。他们其后到新口岸旅检大楼工地,视察港方口岸的施工情况,并听取相关部门汇报口岸设备的装置进程,及日后通关运作安排。公路内的龙山隧道全长4.8km,是目前全港最长的陆路行车隧道,建造期间利用多项全港首次使用的工程技术,包括采用直径14.1m的土压平衡隧道钻挖机,以节省工程时间和降低对环境影响,提升工程效益。

林郑月娥视察后说,莲塘/香园围口岸是港深边界第7个陆路口岸,是首个以人车直达概念设计和兴建的口岸。市民日后可利用公共交通服务、私家车或连接口岸的行人隧道,直达口岸,办理出入境手续后过境。新口岸的设计每天可处理车辆17850架次和旅客3万人次。

香港特区政府表示,香园围公路工程已进入后期测试阶段,预计2019年年中率先启用,可纾缓北区交通。至于口岸建造工程,后续设备安装和测试工序已相继展开,特区政府争取在年内完成工程,并会与深圳方面保持协商,落实口岸启用日期。


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