珠江三角洲大径流对港珠澳大桥沉管隧道施工的影响

宿发强，李进，宁进进，张建军

（中交一航局第二工程有限公司，山东 青岛 266071）

珠江三角洲大径流对港珠澳大桥沉管隧道施工的影响

宿发强，李进，宁进进，张建军

（中交一航局第二工程有限公司，山东 青岛 266071）

目前正在施工的港珠澳大桥沉管隧道位于珠江三角洲径流的影响范围内，为了掌握大径流对沉管安装的影响，开展了潮位、流场和海水密度等一系列实时观测。通过现场实测，珠江三角洲汛期带来的大径流，一方面影响流速，另一方面影响海水密度和浊度等。大径流对沉管施工影响显著，尤其对沉管浮运拖航和沉放对接等关键工序影响极大。

港珠澳大桥；沉管；径流；潮位；流速

1 概述

伶仃洋是一个宽而浅的喇叭状海湾，它汇集了珠江八大口门中的东部4个口门的来水来沙。进入伶仃洋的平均流量约5 663 m3/s，径流总量约1 792亿m3/a，近年来其出流量约占珠江出海总量的65%，洪季径流量占全年的80%，枯季的径流量仅占20%。

2014—2015年珠江三角洲三大口门（高要、石角、博罗）日径流量在4月至9月显示出明显的洪季特征，大约占年径流总量的80%，特别是在6月至8月，流量急剧增大，3个月占年径流量的50%以上，而从10月开始到次年3月则为枯季[1]。

港珠澳大桥岛隧工程沉管隧道穿越珠江口广州、深圳西部港区出海主航道，沉管段长5 664m，共有沉管33节。沉管截面采用两孔一管廊形式，标准沉管长180m，宽37.95 m，单节重75 000 t。珠江三角洲的南江、北江和西江3个口门距离施工区的直线距离约为170 km、180 km和120 km。

该项目的沉管是目前世界上体量、重量最大的预制钢筋混凝土构件，沉管迎流面积大，最大迎流面积超过2 000 m2。为了降低施工风险，沉管浮运安装只能在小潮汛期进行，并在沉管浮运和安装过程中对现场流速有严格的限制。施工区进入汛期后，发现现场实测流速存在一定变化，为此开展了汛期径流对施工区影响的研究。本文主要分析小潮汛期施工区径流引起潮位和流速的变化情况。

伶仃洋潮汐类型属于不规则的半日混合潮。从实测潮位过程曲线分析，不等现象明显，其中大潮期间日潮现象较明显，小潮期间半日潮现象显著，中潮介于两者之间。涨潮的流向以偏N为主，落潮的流向多为偏S。

工程水域高潮位由外海向珠江口内逐渐增大，低潮位由外海向珠江口逐渐降低，潮差也有由外海向珠江口内逐渐增大的趋势[1-2]。

2 2015年5月份与2014年同期实测数据对比

2015年5月22日—26日（四月初五—初九）和2014年5月3日—7日（四月初五—初九）为小潮汛期，观测期三大口门径流情况统计见图1。2015年5月22日—26日日径流量均超过35 000 m3/s，比2014年同期增大超27 000m3/s。

图1 2015年5月份与2014年同期实测径流情况对比图Fig.1 Com parison of themeasured runoff conditionsover thesame period in May 2015 and 2014

2.1 潮位对比

从2015年5月22日—26日小潮汛期与2014年同期的潮位比较看，二者的潮位波形接近，2015年整体潮位偏高；2015年的高高潮的涨潮、落潮潮差较2014年同期大，落潮最大潮差较2014年大约0.20 m，涨潮最大潮差较2014年大约0.15m；小潮汛期的次高潮涨潮落潮和2014年变化不明显。潮位对比情况见图2。

图2 2015年5月份与2014年同期实测潮位情况对比图Fig.2 Com parison of themeasured tide conditionsover the same period in M ay 2015 and 2014

2.2 表层流速对比

从2015年5月22日—26日小潮汛期与2014年同期的表层2～3 m流速比较看，二者的流速相差较大，平均偏大近20 cm/s；其中2015年高高潮落极流速增大较多，最大流速超过120 cm/s。表层流速对比情况见图3。

图3 2015年5月份与2014年同期实测表层流速情况对比图Fig.3 Com parison of themeasured surface current speed conditions over the sam e period in M ay 2015 and 2014

2.3 平均流速对比

从2015年5月22日—26日小潮汛期与2014年同期的表层10m平均流速比较看，二者的流速相差较大，平均偏大近8 cm/s；其中2015年高高潮落极流速增大较多，最大流速超过100 cm/s。表层10m平均流速对比情况见图4。

图4 2015年5月份与2014年同期实测10m平均流速情况对比图Fig.4 Com parison of themeasured 10m average speed conditions over the sam e period in M ay 2015 and 2014

3 海水浊度、密度变化

3.1 浊度变化

通过现场实测，2015年5月海水浊度明显提高，浊度是2014年同期的4～5倍。高浑浊带位于水面下5～20m区域，最大浊度约为45 NTU。

3.2 密度变化

从现场实测的海水密度看，落潮期海水表层10 m几乎为淡水；在水深10 m处存在强的密度跃层，10 m以下为海水。

4 大径流对沉管安装的影响分析

2015年6月在日径流量近15 000 m3/s的情况下进行了一节沉管的浮运安装，施工中发现径流对沉管安装影响巨大，增加了沉管安装期间的施工难度和风险。

沉管出坞浮运期间，尤其高潮的落极时，实测流速远超过预报值，沉管出坞和拖航难度增大，现场只得进行抗流等待。

大径流引起海水浑浊增大，对潜水作业水下可视距离、探摸检查、测量结果造成直接影响；影响水下可视化系统效果；对深水定位系统的精度造成影响；增加基槽的回淤量。

由于海水密度存在较大变化，沉管在沉放过程中需要不断调整压载水和缆绳，以控制沉管姿态，增加多个施工步骤，施工难度明显加大。

5 应对措施

针对沉管浮运、安装特点和大径流对浮运安装影响制定相应措施，主要为：

1）选择合适的作业窗口。

2）在浮运、安装关键区域设置现场测流船、海水密度测量设备，实时了解现场流速、密度等情况。

3）增加拖轮，保证沉管浮运安全。

4）沉放过程中注意观察负浮力变化，及时进行压载水调整。

5）制定大径流应急预案。

6 结语

通过现场实测潮位、流速的对比分析，珠江三角洲的大径流对施工现场的流场影响明显，特别是对落极流速影响较大。从实测海水盐度和浊度数据看，大径流期间海水浊度、密度变化显著，对沉管安装、基础回淤影响较大。

针对大径流对沉管施工的影响，项目部制定了一系列应急措施，尽最大努力将施工风险降到可接受状态。

[1] 陈志民，蔡南树，辛文杰.珠江口伶仃洋航道的回淤分析[J].海洋工程，2002（20）：61-68. CHENZhi-min,CAINan-shu,XINWen-jie.Analysison the sedimentation of the Lingdingyang channel in the Zhujiang estuary[J]. The Ocean Engineering,2002(20):61-68.

[2]陈相铨，朱良生，王青，等.珠江伶仃洋余流垂向分布的季节变化及其与径流的关系研究[J].热带海洋学报，2010（29）：24-28. CHEN Xiang-quan,ZHU Liang-sheng,WANG Qing,et al.Seasonal variation of vertical profiles of residual currents in the Lingdingyang Estuary and its correlation with runoff of the Pearl River[J].Journalof TropicalOceangraphy,2010(29):24-28.

[3] 岳远征，宁进进，汤慧驰.珠江三角洲强降雨对伶仃洋海域潮汐、海流的影响浅析[J].中国水运，2014，14（11）：197-198. YUE Yuan-zheng,NING Jin-jin,TANG Hui-chi.Influence of Pearl River Delta＇s heavy rainfall of on tide and current of Lingdingyang[J].ChinaWater Transport,2014,14(11):197-198.

Influence of Pearl River Delta＇s large runoff on the Hongkong-Zhuhai-M acao Bridge immersed tunnel construction

SU Fa-qiang,LIJin,NING Jin-jin,ZHANG Jian-jun
（No.2 Eng.Co.,Ltd.ofCCCCFirstHarbor Engineering Co.,Ltd.,Qingdao，Shandong 266071,China）

The Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge immersed tunnel projectunder construction is in the range of the influence of Pearl River Delta＇s runoff.In order to get the large runoff effects on immersed tube installation,we carried on a series of observation and research on tide,current,and seawater density.The large runoff from Pearl River Delta flood season has influence on current,seawater density and turbiditywithin actualmeasurement.Ithas agreat influence on the immersed tunnel construction,especially on the key processesof immersed tube floating and sinking.

Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge；immersed tube;runoff；tide level；current

U455.2

A

2095-7874（2015）11-0001-03

10.7640/zggw js201511001

2015-10-19

宿发强（1962— ），男，山东青岛市人，副总经理，一航局副总工，港口工程机械专业，主要从事工程施工及技术管理。E-mail：635945636@qq.com