張志剛，林 巍，劉曉東，王 勇，劉洪洲

（中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100088）

港珠澳海底沉管隧道近陸域段管節(jié)防護(hù)設(shè)計(jì)

張志剛，林 巍，劉曉東，王 勇，劉洪洲

（中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100088）

沉管隧道的回填防護(hù)根據(jù)功能需求，在縱向上可按照普通段、航道段及近陸域段3個(gè)分區(qū)進(jìn)行防護(hù)。近陸域段防護(hù)需要考慮的影響因素多，且安全風(fēng)險(xiǎn)高，是沉管隧道工程防護(hù)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。以正在建設(shè)的港珠澳跨海通道工程中海底沉管隧道近人工島陸域段的回填防護(hù)為研究對象，針對近陸域段采用柔性與剛性2種防護(hù)方案進(jìn)行研究比選，提出適合項(xiàng)目特點(diǎn)的護(hù)坦?jié)摰淌饺嵝苑雷o(hù)方案，并詳細(xì)分析了柔性防護(hù)方案的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，通過防撞、防錨及穩(wěn)定性方面的計(jì)算分析以及工程實(shí)踐，證明這種防護(hù)方式是科學(xué)合理的。

沉管隧道；近陸域段；管節(jié)防護(hù)；剛性防護(hù)；柔性防護(hù)；防撞；穩(wěn)定性

0 引言

近年來，在跨越水域的交通方式選擇方面，通過水下隧道實(shí)現(xiàn)兩岸陸域全天候通行的工程逐漸增多。已建成的有廣州珠江隧道、寧波常洪隧道、上海長江隧道、南京長江隧道、武漢長江隧道、廈門翔安隧道、青島膠州灣隧道、揚(yáng)州瘦西湖隧道、杭州西湖隧道、南京玄武湖隧道、杭州錢江隧道及天津海河隧道等，涵蓋了盾構(gòu)、沉管、鉆爆、圍堰4大水下隧道的主要建造工法。

相比較而言，沉管隧道具有斷面形式靈活、與兩岸銜接便利、隧道內(nèi)作業(yè)環(huán)境好、可多工點(diǎn)平行作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)。沉管隧道的用途也非常廣泛，從已建成的實(shí)例來看，公路、鐵路、地鐵、人行通道及下水道一應(yīng)俱全。在我國大陸，自20世紀(jì)90年代開始，陸續(xù)建成廣州珠江（1994）、寧波甬江（1995）、寧波常洪（2002）、上海外環(huán)（2003）、廣州生物島及大學(xué)城（2010）、舟山沈家門（2014）、天津海河（2014）、廣州洲頭咀（2015）共9座沉管隧道，在建的有佛山汾江路、港珠澳及江西紅谷3座沉管隧道，近期擬建的有深圳至中山過江通道、大連灣跨海通道等。因此，沉管隧道不僅具備良好的應(yīng)用基礎(chǔ)，而且在我國還將有著廣闊的市場及應(yīng)用前景。

在沉管隧道施工時(shí)，需向管節(jié)內(nèi)灌水壓載，使其下沉到設(shè)計(jì)位置，將此管節(jié)與相鄰管節(jié)在水下連接起來，完成回填防護(hù)，最后進(jìn)行隧道內(nèi)部鋪裝，從而形成一個(gè)完整的水底交通隧道。有關(guān)沉管隧道的管節(jié)預(yù)制、接頭防水、基礎(chǔ)處理等技術(shù)問題均受到業(yè)界廣泛關(guān)注。肖曉春［1］對沉管隧道管節(jié)預(yù)制的場地進(jìn)行分類，著重結(jié)合港珠澳隧道工程分析研究了工廠法預(yù)制管節(jié)的組成、布置形式、作業(yè)流程及關(guān)鍵技術(shù)。侯連青等［2］對沉管隧道在浮運(yùn)過程中受到拖輪尾流的影響，進(jìn)行了系統(tǒng)分析與研究，提出了沉管浮運(yùn)過程中的控制要求。張志剛等［3］對公路沉管隧道的發(fā)展歷史進(jìn)行全面地回顧總結(jié)，并分析了沉管結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)在設(shè)計(jì)過程中的各種關(guān)鍵技術(shù)。本文以港珠澳海底沉管隧道連接兩端人工島的近陸域防護(hù)工程為對象，對這種大型系統(tǒng)工程中不太引起關(guān)注的近陸域段管節(jié)防護(hù)方案選擇及其總體設(shè)計(jì)進(jìn)行分析論證，為全面提高我國沉管隧道的設(shè)計(jì)建造水平提供示范。

港珠澳海底隧道結(jié)構(gòu)縱向分為海中沉管段與陸上段2部分，縱向總體上呈W形布置，如圖1所示。沉管段中間深埋于海床，兩端淺埋于水下，為滿足伶仃洋珠江口水利防洪的要求，兩端的沉管結(jié)構(gòu)盡可能淺埋，出現(xiàn)了鄰近人工島陸域段附近隧道結(jié)構(gòu)露出海床的情形。隧道海域的航運(yùn)繁忙，近島域的水文條件復(fù)雜，為保證隧道施工及120年運(yùn)營期安全的需要，需對該區(qū)段的隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行專項(xiàng)防護(hù)設(shè)計(jì)。

圖1 港珠澳海底沉管隧道分段示意Fig.1 Schematic sections of immersed tunnel of Hongkong-Zhuhai-Macau Link（HZM）

1 工程概況

港珠澳跨海大橋是在“一國兩制”條件下，粵、港、澳3地首次合作共建的超大型工程項(xiàng)目，也是我國繼三峽工程、青藏鐵路、南水北調(diào)、西氣東輸、京滬高鐵工程之后，又一超大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。海中主體工程的隧道全長約6 700 m，預(yù)制沉管段長5 664 m，33個(gè)管節(jié)，雙向六車道，采用兩孔一管廊的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式。管節(jié)分節(jié)段預(yù)制，整體預(yù)應(yīng)力張拉，標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長180 m，由8個(gè)長22.5 m、寬37.95 m、高11.4 m的小節(jié)段組成，質(zhì)量約為7.6萬t，最大沉放水深約45 m，管節(jié)頂面埋置于海床下的最大深度約23 m，隧道東西兩端均位于海中填筑的人工島上，設(shè)計(jì)使用壽命120年，屬外海厚軟基深埋長大沉管隧道，是目前世界上綜合難度最大的沉管隧道［4］。

隧道兩端接?xùn)|西2個(gè)橋隧轉(zhuǎn)換人工島，人工島口門之間有伶仃西與銅鼓2個(gè)重要航道。伶仃西航道為深水航道，是廣州港、深圳西部港區(qū)、虎門港等到港萬噸級以上船舶進(jìn)出通道，南沙港區(qū)以下水深已達(dá)到13.5 m，近期將分階段浚深到-17.0 m，以滿足10萬噸級集裝箱船和15萬噸級散貨船的通航要求。深圳港銅鼓航道水深15.8 m，底寬210 m，2008年按通航10萬噸級集裝箱船設(shè)計(jì)。同時(shí)，在工程區(qū)附近東西向航行的船舶有珠江口東部香港、深圳等港口與西部澳門港、九州港區(qū)以及西江自磨刀門水道經(jīng)洪灣水道進(jìn)出的船舶，船型為3000噸級以下的集裝箱船、高速客船等中小型船舶。工程近陸域區(qū)的設(shè)計(jì)最高通航水位為3.52 m，設(shè)計(jì)最低通航水位為-1.63 m，百年重現(xiàn)期最高潮位3.47 m，百年重現(xiàn)期最低潮位-1.51 m，設(shè)計(jì)最大垂線平均流速1.55 m/s。

港珠澳海底沉管隧道回填防護(hù)的普通斷面布置形式如圖2所示，由鎖定回填、一般回填及護(hù)面回填3部分組成［5］。鎖定回填是沉管隧道管節(jié)沉放后的首道回填工序，目的是及時(shí)固定管節(jié)，以防止管節(jié)在橫向水流力等作用下發(fā)生偏位。一般回填作為沉管隧道回填防護(hù)的主要部分，工程量占比最大，在選擇回填料時(shí)需考慮選用不致地震液化的材料。護(hù)面回填主要是為了滿足管節(jié)抗浮、防錨、防沉船的基本功能。航道段與近陸域段防護(hù)是在普通段的基礎(chǔ)上根據(jù)防護(hù)的需要演變而成。

圖2 沉管隧道普通段回填防護(hù)斷面圖（1/2斷面）Fig.2 Cross-section of backfill protection for normal section of immersed tunnel（half）

2 沉管隧道近陸域防護(hù)的功能需求分析

2.1 抗浮安全

為防止安裝于水下的沉管隧道管節(jié)失穩(wěn)或浮起，應(yīng)對沉管隧道兩側(cè)和上方進(jìn)行回填，通過回填石料提供足夠的摩擦力和壓載質(zhì)量。沉管隧道回填后的綜合抗浮安全系數(shù)應(yīng)滿足運(yùn)營期各種工況下的安全穩(wěn)定性要求，一般應(yīng)至少達(dá)到1.1。

2.2 防錨

航道區(qū)及錨地附近的沉管隧道防護(hù)層需要進(jìn)行防錨設(shè)計(jì)。在沉管隧道區(qū)上方航行的船舶，具有發(fā)生落錨或拖錨橫跨穿過隧道的風(fēng)險(xiǎn)，需要采用回填防護(hù)層保護(hù)隧道的結(jié)構(gòu)，以防止混凝土結(jié)構(gòu)被錨的沖擊力或錨鉤損傷。

2.3 防船撞

在港珠澳沉管隧道近人工島陸域處，隧道結(jié)構(gòu)高于周邊的海床面，附近失事或偏航的船舶如果不能在海床上擱淺，就會直接撞擊沉管隧道結(jié)構(gòu)。船舶撞擊橋梁后的修復(fù)費(fèi)用一般僅占橋梁工程總造價(jià)的一小部分，而沉管隧道被撞毀之后，其經(jīng)濟(jì)損失極大，有時(shí)幾乎是無法修復(fù)的。因此，沉管近陸域段防護(hù)應(yīng)考慮防撞的主要功能需求。

2.4 防沉船

除了側(cè)面撞擊可能損害隧道主體結(jié)構(gòu)外，當(dāng)船舶行駛到島頭隧道上方時(shí)，由于底吸力發(fā)生船體局部觸底，或船舶整體沉沒也會損壞隧道結(jié)構(gòu)。為此，陸域段防護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)避免大型及滿載船舶在隧道結(jié)構(gòu)上方出現(xiàn)的可能，從而規(guī)避大型沉船給隧道帶來的不利影響。

2.5 與陸域護(hù)岸環(huán)境相協(xié)調(diào)

沉管隧道近陸域的防護(hù)除了提供抗浮安全、避免來自失控船舶的損壞外，還應(yīng)從整體上考慮環(huán)境協(xié)調(diào)性，使隧道露出水面的人工防護(hù)與陸域護(hù)岸工程和諧統(tǒng)一，無縫銜接。環(huán)境的協(xié)調(diào)性不僅可增強(qiáng)工程的景觀美感，同時(shí)會減少波浪流對陸域的局部破壞及沖刷。

除了以上的基本功能之外，為滿足珠江口水利防洪的強(qiáng)制性要求，在港珠澳海中工程建設(shè)中，不允許過多地增加水域阻水面積。在連接丹麥與瑞典之間的厄勒海峽接線項(xiàng)目中，工程師曾采用了補(bǔ)償開挖等方法降低阻水率，而一般的項(xiàng)目不具備這種地形條件，因而在回填防護(hù)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量減少對原水域水利防洪的影響，以滿足水域主管部門的指標(biāo)要求。

綜上所述，沉管隧道近陸域防護(hù)需要滿足抗浮、防錨、防撞、水利防洪及與陸域環(huán)境相協(xié)調(diào)的基本要求，各項(xiàng)功能相互關(guān)聯(lián)、互相影響。根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)分析，防撞應(yīng)是控制近陸域段防護(hù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，其他需求則可通過對沉管結(jié)構(gòu)進(jìn)行基本防護(hù)設(shè)計(jì)予以實(shí)現(xiàn)或考慮。

3 近陸域段防撞方案比選

近陸域段隧道結(jié)構(gòu)防撞的可選方案從設(shè)計(jì)理念方面可分為2大類，一種是剛性防護(hù)，另一種是柔性防護(hù)。

3.1 剛性防護(hù)

剛性防護(hù)方案在大型水中橋梁墩臺的防撞中應(yīng)用廣泛，主要采用防撞墩臺、護(hù)舷及系泊錨鏈的組合形式，如圖3所示。

圖3 剛性防撞示意圖（單位：cm）Fig.3 Schematic arrangement of rigid protection（cm）

典型的布置是沿著近陸域淺埋于水下的隧道結(jié)構(gòu)及基本回填區(qū)周邊，間隔設(shè)置數(shù)個(gè)大體積剛性防撞墩臺，墩臺之間再用系泊的攔截索相連，墩臺的外面可設(shè)置護(hù)舷緩沖。防撞墩臺用于阻止大型失控船舶撞擊隧道，攔截索用于阻止一些小型船只進(jìn)入，從而可保障近陸域區(qū)段隧道結(jié)構(gòu)的安全、可靠。

3.2 柔性防護(hù)

柔性防護(hù)方案是從水工堤岸防護(hù)工程引申出來的，通過采用加寬隧道兩側(cè)的回填寬度、調(diào)整頂面回填高度形成的一種水下護(hù)坦?jié)摰?，也可稱為防撞護(hù)坦，如圖4所示。

圖4 柔性防撞示意圖Fig.4 Schematic arrangement of flexible protection

柔性防護(hù)是將船舶的沖擊動能通過與回填材料的擠壓、摩擦、破碎和位置變化等能量轉(zhuǎn)換來化解，起到阻擋和削弱船舶沖擊力的作用。

3.3 方案比選

剛性防護(hù)與柔性防護(hù)理念分別源于橋梁與碼頭堤岸工程，各有優(yōu)缺點(diǎn)，詳細(xì)對比如表1所示。港珠澳大橋主體工程島隧結(jié)合部防撞方案，在初步設(shè)計(jì)與施工圖設(shè)計(jì)的不同階段，分別采用了不同的方案，經(jīng)綜合分析后，最終采用了防撞護(hù)坦?jié)摰淌降娜嵝苑雷o(hù)。

表1 防撞方案的綜合比較Table 1 Comparison and contrast between rigid protection and flexible protection

4 近陸域段防護(hù)設(shè)計(jì)

4.1 總體布置

基于工程總體設(shè)計(jì)需求，結(jié)合海床面形態(tài)與島壁護(hù)岸結(jié)構(gòu)合理銜接過渡、美觀、防浪等影響因素，確定東西島近陸域段的沉管管節(jié)結(jié)構(gòu)防護(hù)潛堤的平縱面布置。

1）縱向范圍。以人工島陸域端沉管頂部回填防護(hù)層沒入原海床面位置為近島頭陸域回填防護(hù)終點(diǎn)，由此確定東島側(cè)近陸域防護(hù)段縱向范圍長約340 m，西島側(cè)近陸域防撞回填防護(hù)段縱向范圍長約570 m。

2）橫向范圍。通過島頭近陸域防護(hù)計(jì)算分析和波浪斷面物理模型試驗(yàn)，確定東、西人工島島頭潛堤式護(hù)坦頂部橫向?qū)挾葹?20 m，局部區(qū)域根據(jù)前期的堆載預(yù)壓碎石邊界對護(hù)坦頂部進(jìn)行適當(dāng)加寬。為降低船舶撞毀隧道結(jié)構(gòu)物的風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算時(shí)采用120 m寬度的防護(hù)范圍，其中40 m的兩側(cè)肩寬是用于有效減小船舶對隧道結(jié)構(gòu)撞擊力的距離，即消耗大部分船舶撞擊動能所需的設(shè)計(jì)長度。

4.2 防護(hù)設(shè)計(jì)

島頭防護(hù)是在沉管地基堆載預(yù)壓開挖卸載的條件下實(shí)施，未開挖的堆載碎石作為島頭永久回填防護(hù)的一部分。經(jīng)計(jì)算與物理模型試驗(yàn)，確定沉管隧道島頭近陸域回填防護(hù)橫斷面方案如下。管節(jié)結(jié)構(gòu)防護(hù)如圖5所示。

圖5 管節(jié)結(jié)構(gòu)防護(hù)典型橫斷圖Fig.5 Typical cross-section of backfill protection of immersed tunnel of Hongkong-Zhuhai-Macao Link

1）鎖定回填?？紤]近陸域區(qū)波流條件復(fù)雜，鎖定回填采用粒徑5～80 mm碎石，鎖定回填頂面寬度為10 m，鎖定回填高度至側(cè)墻變截面頂部，高約8 m。

2）一般回填。介于鎖定回填與護(hù)面層回填之間，頂面回填至沉管結(jié)構(gòu)頂標(biāo)高處，采用10～100 kg塊石。

3）護(hù)面層回填。根據(jù)波流條件分別采用人工預(yù)制的扭工字塊及大塊石。結(jié)合防護(hù)要求和基礎(chǔ)堆載預(yù)壓情況，東、西島頭的近陸域防護(hù)段護(hù)面層結(jié)構(gòu)分別劃分為5個(gè)及4個(gè)區(qū)段，護(hù)面層結(jié)構(gòu)和區(qū)段劃分結(jié)合各區(qū)段波浪物模試驗(yàn)結(jié)果及島頭防撞等綜合分析確定。沉管結(jié)構(gòu)正上方護(hù)面層塊石設(shè)置混凝土或碎石墊層，以減小防護(hù)塊體和塊石填筑時(shí)對沉管結(jié)構(gòu)的不利影響，混凝土層結(jié)合管節(jié)浮運(yùn)所需不小于15 cm的干舷值確定。

5 計(jì)算分析

5.1 船撞風(fēng)險(xiǎn)分析

采用風(fēng)險(xiǎn)概率分析法，綜合考慮航道位置、水深、船舶交通量及船型噸位預(yù)測、船舶吃水及擱淺、海域船舶事故率等多因素的影響，通過幾何概率為正態(tài)分布與均勻分布組合（98%正態(tài)分布+2%均勻分布）的概率分析確定設(shè)計(jì)船型。根據(jù)《公路橋梁和隧道工程設(shè)計(jì)安全風(fēng)險(xiǎn)評估指南》［6］及AASHTO規(guī)范［7］，確定隧道年撞損概率應(yīng)小于3×10-4。結(jié)合遠(yuǎn)期2070年主航道的船舶數(shù)量及本水域中偏航事故率分析，計(jì)算各種船型在不同航道上的幾何概率，獲取5萬噸級散貨船滿載及30萬噸級原油輪部分裝載作為代表船型，根據(jù)防撞能力計(jì)算，確定出柔性護(hù)坦的合理寬度與高度。

5.2 防撞能力分析

為驗(yàn)證船舶在近陸域附近發(fā)生撞擊、擱淺后，防護(hù)結(jié)構(gòu)是否有足夠的能力保證隧道結(jié)構(gòu)不受損壞，進(jìn)行了以下防撞能力驗(yàn)證與分析。

從船舶撞擊及擱淺效能方面考慮，防護(hù)設(shè)計(jì)需滿足以下2點(diǎn)要求：一是船舶撞擊帶來的側(cè)向力不大于隧道結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)等共同承受的極限能力；二是防護(hù)結(jié)構(gòu)的尺寸需滿足撞擊船舶不與隧道結(jié)構(gòu)的任何部位直接接觸。

采用船撞動能經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算船舶正面撞擊帶來的最大動能，并應(yīng)用國際上行業(yè)內(nèi)常用的防撞分析三維軟件SHIPCOL對船頭插入深度和傳遞給隧道結(jié)構(gòu)的最大側(cè)向力進(jìn)行分析［8］。圖6及圖7分別為船舶撞擊防護(hù)構(gòu)造的理論分析模型與撞后不同深度船首跡線。計(jì)算結(jié)果表明，在目前的設(shè)計(jì)防護(hù)方案下，標(biāo)準(zhǔn)船型作用于隧道結(jié)構(gòu)上的最大側(cè)向力小于結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)等可承受的綜合作用力，船首最大插入深度25 m，距隧道結(jié)構(gòu)仍有15 m的安全儲備。

圖6 船舶撞擊理論模型Fig.6 Theoretical model of ship collision

5.3 防護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析

采用《防波堤設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》及香港海港規(guī)范推薦的Hudson公式［9］，驗(yàn)算運(yùn)營期（300年一遇波浪）護(hù)面扭工字塊的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)5 t質(zhì)量滿足波流條件下單個(gè)塊體穩(wěn)定所需質(zhì)量的要求。采用Van der meer公式［10］校核海平面以下碎石反濾層施工階段（10年一遇波浪，有效波高2.5 m）的穩(wěn)定性。除以上理論計(jì)算之外，在大型水運(yùn)工程實(shí)驗(yàn)室中，利用1∶3比例尺的波浪斷面物理模型試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了近陸域段護(hù)面回填用質(zhì)量為5 t的扭工塊體與質(zhì)量為300～500 kg的天然塊石均可滿足單個(gè)塊體的穩(wěn)定性要求（見圖8）。

圖7 船撞后不同深度船艏跡線Fig.7 Trace of the front of ship after ship collision

圖8 近島區(qū)防護(hù)斷面物理模型Fig.8 Physical model of backfill protection nearby artificial island

對在設(shè)計(jì)重現(xiàn)期內(nèi)的波浪、地震作用下的滑動穩(wěn)定性進(jìn)行分析可知，防護(hù)結(jié)構(gòu)方案整體穩(wěn)定。

5.4 沉船及其他荷載

通過水域船舶沉船概率、救助成功率、沉船位于隧道上方的概率等綜合計(jì)算，得出本項(xiàng)目的沉船概率為5×10-9。在大于9 m水深條件管節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，按承受95 kPa的均勻荷載作用于沿長度方向19 m范圍的隧道之上，不足9 m的水深條件按相應(yīng)比例換算進(jìn)行荷載作用取值。

基于近陸域發(fā)生船舶事故的概率分析，結(jié)合擬定的防護(hù)設(shè)計(jì)方案，選取典型船型計(jì)算，得到在落錨及拖錨等偶然荷載下作用于沉管隧道結(jié)構(gòu)的剩余作用力大小及范圍，并最終作為沉管管節(jié)結(jié)構(gòu)偶然工況設(shè)計(jì)的輸入條件。

6 結(jié)論與體會

在沉管隧道的總體方案設(shè)計(jì)中，為有效縮短隧道長度，以便與兩端陸上段接線進(jìn)行合理接駁，在近陸域側(cè)，隧道結(jié)構(gòu)通常淺埋于水下，有時(shí)部分隧道結(jié)構(gòu)會露出河或海床，需要進(jìn)行專門防護(hù)。本文結(jié)合在建港珠澳跨海通道中的沉管隧道工程，對近陸域段防護(hù)方案進(jìn)行了詳細(xì)論述，主要的結(jié)論及體會如下：

1）在沉管隧道設(shè)計(jì)中，應(yīng)重視近陸域段結(jié)構(gòu)的防護(hù)設(shè)計(jì)，不僅需要滿足運(yùn)營期隧道結(jié)構(gòu)抗浮安全的基本功能要求，還應(yīng)結(jié)合工程水域水文、航道及船舶資料，對防船撞等特殊的功能需要進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)。近陸域段的防護(hù)設(shè)計(jì)需結(jié)合平縱面情況、管節(jié)基槽開挖、基礎(chǔ)處理、陸域及水域邊界條件進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，平衡好各方面的功能需求，確保管節(jié)結(jié)構(gòu)在運(yùn)營期的安全可靠。

2）剛性與柔性防護(hù)方案均可在工程中采用，相比較而言，柔性防護(hù)方案可根據(jù)隧道結(jié)構(gòu)方位設(shè)置任意范圍，通過提前擱淺失控船舶，以避免船舶撞擊隧道結(jié)構(gòu)后造成機(jī)械及人員的損傷，整體防護(hù)能力更加均衡，且可采用天然石料與人工素混凝土塊體組合的潛堤形式進(jìn)行保護(hù)，材料耐久可靠，基本不需要日常維護(hù)，可在其他類似工程中推廣應(yīng)用。

3）在近陸域段防護(hù)設(shè)計(jì)中，除了本文所述的各種被動防護(hù)外，還應(yīng)加強(qiáng)主動防護(hù)，設(shè)置浮標(biāo)等導(dǎo)助航標(biāo)志及設(shè)備設(shè)施，在工程臨近重要繁忙航道的方向，可利用VTS等設(shè)備對近陸域段實(shí)施全天候監(jiān)控，以實(shí)現(xiàn)提前預(yù)控，確保工程安全。

4）近陸域段防護(hù)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)通常是為了應(yīng)對不利的偶然作用，本文在設(shè)計(jì)計(jì)算中采用的標(biāo)準(zhǔn)船型及相應(yīng)的偶然荷載作用值均是基于成本-效率分析的風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則確定，既保證了防護(hù)的可靠性，又限制了成本的高投入，對有大型船舶的水域防護(hù)有重要借鑒意義。

5）目前，本工程西側(cè)近陸域段的防護(hù)施工已經(jīng)完成，工程實(shí)踐表明，設(shè)計(jì)采用的潛堤式柔性防護(hù)方案是有效且合理的，既可用于同類近陸域的隧道工程防護(hù)，也可作為其他水下工程中受地形條件限制中間段局部露出?；蚝哟菜淼澜Y(jié)構(gòu)防護(hù)設(shè)計(jì)的重要參考。

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Design of Backfill Protection of Near-land Section of Immersed Tunnel of Hongkong-Zhuhai-Macao Link

ZHANG Zhigang，LIN Wei，LIU Xiaodong，WANG Yong，LIU Hongzhou
（CCCC Highway Consultants Co.，Ltd.，Beijing 100088，China）

Based on the function requirement，the backfill protection of immersed tunnels can be divided into three sections，i.e.，normal section，navigation channel section and near-land section.Among these sections，the design of the near-land section is influenced by many factors，therefore it is the key part of the design of the backfill protection of immersed tunnels.In the paper，the backfill protection of the near-artificial-island section of the immersed tunnel of Hongkong-Zhuhai-Macau Link is studied，comparison and contrast is made between flexible protection and rigid protection，and a flexible solution is proposed for the project.Furthermore，the design details of the flexible protection solution are provided.Calculations and tests show that this type of protection is rational and can be used for other similar projects.

immersed tunnel；near-land section；backfill protection；rigid protection；flexible protection；ship collision；stability

10.3973/j.issn.1672-741X.2015.11.012

U 455.46

A

1672-741X（2015）11-1188-06

2015-08-13；

2015-09-10

張志剛（1977—），男，內(nèi)蒙古涼城人，2007年畢業(yè)于北京交通大學(xué)，巖土工程專業(yè)，博士，高級工程師，現(xiàn)主要從事隧道設(shè)計(jì)、咨詢與研究工作。