本篇文章2234字，读完约6分钟
全长2741米，开挖断面336.8平方米，宽19米，高21米，相当于一栋8层建筑的高度。它不仅是世界上最长的超大截面曲线管幕隧道，也是世界上第一个使用陀螺仪进行精确对接的隧道。
这是港珠澳大桥珠海连接线的重点控制工程，于去年12月28日竣工。拱北隧道由中铁十八局集团承建。
值得注意的是，由于施工场地的土质，整个工程中有一个长度为255米的隧道开挖段。它的走向不是水平的，而是一个半径为900米的弧形。
255米弯道的含义是什么？
答案只能是震惊世界的中国铁路工程技术。中国工程院院士王在谈到隧道的水平时说:“拱北隧道地下255米的开挖断面集中了人类迄今在建造隧道时遇到的所有困难。
前途光明，道路“曲折”
2016年通过拱北口岸往返珠海和澳门的朋友们绝不会想到，当他们和许多乘客排队办理海关手续时，一个非常困难的管道工程正在进行。
拱北隧道位于澳门口岸联检大厅地下4-5米处。以上是中国最大的陆路口岸——珠海拱北口岸，日客运量高达30万人次，万人次。
其地下土层为粉砂，富含地下水，承载力极低。
“在这种淤泥质地层中，我们不仅要开挖隧道，还要对地面上的澳门联合检查组的运作没有影响。”中铁十八局副总工程师、港珠澳大桥珠海连接线总指挥潘健利说。
受地理地形限制，拱北隧道225米地下开挖段设计为双层叠加公路隧道，即双向平面，为曲线形，曲线半径900米，行驶至联检厅下部时上下叠加。
选择什么样的施工方案，如何施工，已经成为建设者们一个不可逾越的世界性难题。
潘建利告诉记者，围绕施工方法的选择，项目建设、设计、监理、科研机构和施工单位，经过反复协商和研究，只有调查研究和方案比较，前后花了三年时间，最终决定采用“弯管帷幕+冻结法”进行施工。
“土壤是淤泥，富含水分，所以冻结土壤；如果隧道不是直的，用一根弯曲的管子向内推。”潘监利用这种方式解释了“弯管帷幕+冻结法”的构造。
这样，36根直径为1.62米、长度为255米的钢管沿着336平方米的隧道开挖轮廓线布置。每根钢管包含另一根10厘米的盐水冷冻管。
管幕管就像一圈隧道，人们可以进入其中，而盐水冷冻管只有在人们的胳膊下才会变细。
这样就形成了一个环形的“管幕”支撑系统。
泥鳅穿豆腐，第一次使用陀螺仪。
由于隧道的一段不直，在隧道开挖前，第一个障碍是超大弧形管幕的施工。
与普通直管幕顶进技术不同，本工程需要沿“88米缓和曲线+167米圆曲线”的轨迹推进。
“这将从弯曲部分推出，并与端口的直线部分精确对接。”潘健利说，如果不是因为这个，顶管工程将不会成功，整个项目将被摧毁。
过去，将曲线顶管的顶进误差控制在15cm以内是非常显著的，而拱北隧道的顶进误差必须控制在5mm以内，这相当于普通大豆的尺寸，误差接近于零。
此外，管幕组与地面的最近距离仅为4-5米，距澳门联检大楼桩基仅1.6米。此外，多台泥水平衡顶管掘进机必须在软土地层中多次发射和接收，这将对地层造成反复扰动。相互影响的“群体管道效应”非常明显。
这就像一道著名的菜——泥鳅穿豆腐，也就是说，顶管掘进机必须在像豆腐一样的软层中行进36次。
如何保证梭子能按照一定的轨迹准确进出？
“我们引进了世界顶级泥水平衡顶管掘进机，尝试使用陀螺仪定位地下，引进了精确制导技术，并建立了自动跟踪和测量系统。”潘监利说道。
从2013年6月第一次试顶管开始，到2015年5月最后一次顶管成功验收，历时2年，终于克服了超长、超大曲线管幕施工中的精确控制、表面沉降、管幕障碍物处理等一系列世界级难题，创造了“零误差”曲线管幕施工记录。
沙子容易坍塌，所以冰冻时再挖。
管幕工程的完成就像一个人体，只是搭建了一个“骨架”。随后的冷冻工程利用冷却盐水管道的“血液”沿“骨骼”循环，最终形成一个完整的“人体”。
"如果不冻结，直接开挖336m2管幕群，整个隧道容易坍塌."潘监利说道。
看看工程师们采用了什么技巧。
“我们开创了超大截面水平循环冷冻技术。”潘健利告诉记者，这个高23米、宽20米、厚2.6米、长255米的地下挖掘段，已经变成了一个巨大的“冰柜”。利用人工制冷技术，将松软、潮湿的土层变成冻土，安全进行隧道开挖。
设计和施工单位的工程师围绕“冻结、抗弱化和控制冻胀”三大原则，共同解决了关键问题，并创新了一套系统的冻结方案，解决了施工中遇到的各种问题。
拱北隧道地下开挖段冻结工程将于2016年1月12日正式冻结至12月底，届时冻结环厚度完全满足设计要求。
冰冻沙子解决了坍塌的危险，但是问题也出现了。
隧道内的冻土长时间冻结后坚硬如钢，这远远超出了人们的预料。由于特殊的地理环境，传统的开挖方法如岩土爆破和静力爆破在拱北隧道中根本不可行。
使用大型机械破碎设备，导孔网空太小，无法操作；小型挖掘机的使用，加上旋转钻头，由于其重量轻，在挖掘冻土时效率太低。
经过不断的设备选型和组织调整，项目部提出了“五步十四法”，即将巨大的“冰砖”分成“九个宫格”，同时在五层上开挖14个导向孔，进行立体交叉作业。
“每个导向孔进一步分成三个小台阶。每一个小台阶都配有一个小型挖掘机锤来挖掘冻土。人工修整大大提高了挖掘效率。”潘监利进一步解释道。
珠海市联络线管理中心主任王博士认为，拱北隧道“长距离曲线管幕及大型水平冻结止水技术”的成功应用，填补了我国复杂地质条件下超大断面隧道施工技术中的空白。
全长49.968公里的港珠澳大桥预计将于2017年底竣工通车。(焦阳)
