Dificultades encontradas durante la construcción del puente Hong Kong-Zhuhai-Macao

El puente Hong Kong-Zhuhai-Macao cruza el océano Ding Ling en el estuario del río Perla, conectando Hong Kong, Zhuhai y Macao. Debido a los elevados requisitos de navegación del canal Dinglingxi y del canal Tonggu, la capacidad de navegación de cruceros de 300.000 toneladas debería estar garantizada a largo plazo. Sin embargo, para satisfacer la capacidad de navegación de cruceros de 300.000 toneladas, es necesario construir un súper puente con una altura de plataforma de más de 80 metros y una altura de torre de puente de 200 metros.

Sin embargo, el límite de altura del canal del aeropuerto de Lantau es de 120 metros. Por lo tanto, no es posible utilizar una opción de puente para salvar estos dos cursos de agua. Si no se puede encontrar una solución, el puente Hong Kong-Zhuhai-Macao se verá envuelto en interminables problemas.

En este sentido, nuestra solución es construir un túnel submarino. Debido a la restricción de altura, junto con el túnel submarino, no solo puede resolver el problema del cruce de agua, sino que también reduce en gran medida el impacto en el medio ambiente circundante y resuelve el problema de envío de grandes áreas de agua. Especialmente con los continuos avances en algunas tecnologías clave en la construcción de túneles submarinos, los túneles submarinos han ido siendo gradualmente reconocidos por la comunidad de ingenieros como la primera opción para cruzar canales de navegación muy transitados.

Por lo tanto, la razón por la cual el puente Hong Kong-Zhuhai-Macao eligió construir un túnel submarino muy largo y convertirse en el puente marítimo más largo entre los túneles submarinos fue restringida por factores objetivos. Por otro lado, también se debe a que los túneles submarinos tienen sus propias ventajas únicas.

2. Tasa de resistencia al agua del 10 %

Para construir un túnel submarino, primero debes encontrar una isla que pueda conectar el puente y el túnel submarino. Como no hay islas ya preparadas en las aguas cercanas, es necesario construir islas artificiales para conectar túneles y puentes submarinos.

El océano Lingding es una zona marítima típica con corrientes oceánicas débiles. Una gran cantidad de sedimentos fluye hacia el océano Lingding desde el estuario del río Perla. Si la longitud y el ancho de las islas artificiales son demasiado grandes, se impedirá que los sedimentos fluyan hacia el mar. Una vez que la resistencia al agua supera el 65,438+00%, los sedimentos pueden bloquear el sedimento, convirtiendo Lingdingyang en una llanura aluvial con el tiempo.

Para evitar esta consecuencia catastrófica, es necesario reducir el área de las islas artificiales y controlar la longitud de las islas artificiales dentro de 1 km. Sin embargo, si se adopta el método de túnel de escudo, debido a sus altos requisitos de estabilidad y gran profundidad de enterramiento del túnel, la longitud de la isla artificial eventualmente excederá el estándar y alcanzará la línea roja del 10% de impermeabilidad.

Después de una consideración exhaustiva de la resistencia al agua, la escala del túnel y las condiciones hidrogeológicas del mar, finalmente se utilizó el método del tubo sumergido en lugar del método del túnel protector. El túnel de tubo sumergido consiste en cavar una zanja poco profunda en el fondo del mar, hundir las tuberías prefabricadas en la zanja y luego acoplarlas bajo el agua. Después de adoptar la tecnología de túnel de tubo sumergido, la longitud de la isla de 400 metros se redujo a 625 metros, lo que resolvió el problema del 10% de resistencia al agua.

Treinta y ocho millones de metros cúbicos de limo

Antes se mencionó que se construiría una isla artificial de 625 m de largo para conectar el puente y el túnel submarino, pero hay una capa de 15 m donde se está construyendo la isla artificial de 20 m de largo. Debido a las propiedades físicas del limo, si se construye sobre él un talud de escollera o un cajón de gravedad convencional, el escollera o el cajón de gravedad se deslizarán debido al limo y la base se volverá inestable. El método más común es limpiar todo el barro, o secarlo escurriendo y consolidando, para luego tirar piedras o utilizar cajones para que se asiente firmemente.

Sin embargo, no es realista secar el limo drenando el agua del fondo marino. Si se limpiaran todos los lodos, se necesitarían 8 millones de metros cúbicos de lodos, lo que no sólo llevaría mucho tiempo y mano de obra, sino que también causaría una gran contaminación al medio marino.

En este sentido, la solución del ingeniero fue utilizar 120 cilindros circulares de acero, con un peso de 550 toneladas, 55 metros de alto y 22,5 metros de diámetro, para formar un círculo que estabilizara los cimientos. El cilindro de acero se insertará en las capas de arcilla limosa y arena de arcilla limosa, formando gradualmente una estructura estable. En ese momento, mientras la isla artificial rodeada de barriles de acero esté llena de arena, los barriles de acero dejarán arena en la isla artificial y no habrá necesidad de preocuparse por la escollera y los cajones detrás de ella.

Error de 4,3 cm

El requisito previo para la construcción exitosa de la isla artificial es fabricar 120 tambores de acero gigantes que pesen 550 toneladas y 55 metros de altura. Sin embargo, debido al enorme tamaño de los tambores de acero, no existen máquinas dobladoras ni moldes que puedan completar la fabricación de dichos tambores de acero, por lo que los tambores de acero deben agruparse y ensamblarse en 72 módulos.

Sin embargo, este enfoque también trae consigo un problema. Debido a que el error del tambor de acero está limitado a 3 cm, habrá algunos errores cada vez que se empalme y el número de módulos empalmados llega a 72, el enorme volumen del tambor de acero, que tiene 55 metros de altura, Es muy desfavorable para el procesamiento y la fabricación. Después de empalmes repetidos, es posible que no sea posible controlar el error dentro de los 3 cm.

Finalmente, los ingenieros utilizaron el revestimiento para resolver el problema de la precisión en la fabricación de tambores de acero: crearon un soporte de estructura de acero que puede controlar la forma del tambor de acero cilíndrico y, en última instancia, empalmaron el soporte de la estructura de acero con ayuda. reduciendo el error Control dentro de 3 cm.

5. Flotación y hundimiento de tubos sumergidos

El túnel submarino del puente Hong Kong-Zhuhai-Macao está formado por 33 tubos sumergidos de estructura de hormigón armado empalmados entre sí. Cada tubo sumergido estándar tiene 180 metros de largo, 38 metros de ancho y 11,4 metros de alto, con un desplazamiento de aproximadamente 80.000 toneladas. Después de prefabricar el tubo sumergido del túnel en la orilla, ambos extremos se sellan con puertas de sellado de acero. El tubo sumergido flota en el mar y es remolcado por múltiples remolcadores de alta potencia hasta el área marítima de construcción a unas 7 millas náuticas de distancia. hundido hasta el fondo del mar para su atraque e instalación.

Debido al gran tamaño y peso del tubo sumergido, que está limitado por las condiciones hidrológicas y el ancho del canal, y los altos requisitos de precisión para los tubos sumergidos, la flotación del tubo sumergido es una tecnología importante durante la proceso de construcción. Al flotar tubos sumergidos se deben tener en cuenta los efectos de la fuerza de arrastre, la velocidad y dirección del flujo, las mareas, la densidad del agua de mar y los fuertes vientos.

Debido a la influencia de factores como el coeficiente de resistencia del agua, los resultados del cálculo de la fórmula empírica serán algo diferentes de los resultados reales. Si el cálculo de la fuerza de arrastre no es exacto, el cable podría romperse y el tubo sumergido podría volcarse. Además, las mareas también provocan cambios en el nivel del agua, y la densidad del agua de mar también provoca cambios en la flotabilidad. El tamaño y la dirección del flujo de agua son factores importantes para determinar el tamaño de las juntas de las tuberías y la forma en que flotan y se hunden, y estos son factores que deben considerarse cuidadosamente.

El hundimiento por tubo sumergido también presenta muchos desafíos técnicos. Dado que el área de construcción local tiene un suelo extremadamente blando y diverso, es fácil provocar un asentamiento excesivo. En este caso, la instalación afectará seriamente la precisión de la instalación y el error no se puede controlar dentro de los 7 cm como se requiere, lo que puede tener consecuencias inconmensurables para la calidad del proyecto del túnel. Además, la estabilidad del tubo sumergido es muy exigente durante el proceso del tubo sumergido, y el flujo de retorno de limo en la zanja de cimentación del fondo marino también traerá grandes obstáculos al tubo sumergido...

En el Ante los desafíos anteriores, los ingenieros resolverán los problemas uno por uno. Para determinar la fuerza de arrastre, los ingenieros realizan una prueba del modelo de resistencia al arrastre del segmento de tubería para determinar la resistencia al arrastre del segmento de tubería y los componentes del segmento de tubería, y calculan la fuerza de arrastre, así como el número y la potencia requerida de los remolcadores según los datos de la prueba. .

Para evitar un asentamiento excesivo y garantizar la precisión de la instalación, antes de instalar cada tubería sumergida, se excava una zanja de cimentación de túnel submarino en el lecho marino a más de 40 metros de profundidad en Lingdingyang. Después de cavar la zanja, se presionan montones de arena y se colocan de 2 a 3 metros de piedras en la zanja de cimentación y se aplanan para crear una nueva base compuesta, lo que reduce en gran medida el valor de asentamiento del tubo sumergido y controla el error a aproximadamente 5 centímetros.

Ante el reflujo de sedimentos en la zanja submarina, por un lado, se han instalado cinco puntos de observación fijos para mantener la detección de sedimentos en la zona marítima de construcción y proporcionar un análisis eficaz de alerta temprana de la sedimentación. y proporcionar información confiable para la posterior instalación y construcción de tubos sumergidos. Por otro lado, se instaló una presa de sedimentación transversal submarina para interceptar el sedimento que regresa en dirección a la zanja de cimentación, y se movilizaron las dragas Jielong y Junhai No. 6 para limpiar el sedimento.