王建國

（江蘇省水文地質(zhì)海洋地質(zhì)勘查院，江蘇 淮安 223005）

20世紀80年代，由于香港與珠三角西岸地區(qū)的交通聯(lián)系因伶仃洋的阻隔而受到限制，珠海市政府負責(zé)籌劃了連接香港與澳門、珠海的伶仃洋大橋建設(shè)計劃，并獲得國務(wù)院的批準。同世紀90年代末，受亞洲金融危機影響，香港特別行政區(qū)政府認為有必要盡快建設(shè)連接港珠澳三地的跨海通道，以發(fā)揮港澳優(yōu)勢，尋找新的經(jīng)濟增長點，建設(shè)一條連接港珠澳三地經(jīng)濟紐帶依據(jù)迫在眉睫，港珠澳大橋項目應(yīng)運而生[1-2]。

本文對港珠澳大橋工程橋隧線路評價與比選問題展開專題研究，擬建橋位線路在香港一側(cè)有近10 km的陸域通過大嶼山以高架橋形勢通過。而線路一在香港起點處（即飛機場附近）擬采用高架橋，由于靠近機場，考慮道凈空等因素，線路二在航道兩側(cè)擬設(shè)人工島，而人工島相距約6km，其間擬采取海底隧道相連接。

1 橋隧線路方案比較

1.1 橋隧方案

首先，提出隧道方案，即港珠澳橋隧方案，即在深水海域里程樁號K6+500（孔號ZK1）～K12+500（孔號ZK2）之間的伶仃水道，以沉管隧道方式穿越，隧道兩端建設(shè)人工島。這種沉管隧道施工和運營，既不礙船行、水流，也不會破壞海洋生態(tài)。但需就兩條線路工程地質(zhì)條件進行評價與比選。

ZK1和ZK2之間淺部發(fā)育15.40～19.60 m厚的軟土，巖性主要淤泥、淤泥質(zhì)土、黏土夾砂，具高含水量、大孔隙比、高壓縮性、高靈敏度、低強度等流塑狀態(tài)特征，其工程地質(zhì)性質(zhì)極差，承載力低；其下為軟塑狀態(tài)的粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土夾砂和中密狀粉砂，工程地質(zhì)條件一般，承載力一般；其下臥層為中密、密實狀態(tài)的砂土層、礫砂、圓礫層，其工程地質(zhì)條件較好，承載力較高、富水性好、透水性強。底部為中等～微風(fēng)化花崗巖，飽和單軸抗壓強度＞80 MPa（平均值），干燥單軸抗壓強度＞100 MPa（平均值），屬堅硬巖，工程地質(zhì)條件良好，承載力極高。

該段內(nèi)采用隧道方案時，施工方法擬采用沉管法，兩端建設(shè)人工島，采用豎井，以下從工程地質(zhì)、水文地質(zhì)角度對其施工進行分析評價。

東側(cè)豎井處（香港一側(cè)）第四系松散層厚度為49.50 m，15.40 m以上為淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，為軟土；15.40～47.50 m為軟塑狀粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土夾砂；47.50～49.50 m為中密狀粉砂，砂層內(nèi)賦存松散巖類孔隙承壓水，富水性好；49.50～50.50 m為強風(fēng)化花崗巖，呈砂礫、土狀。施工中要注意的主要問題是軟土的加固，開挖難度較大。

西側(cè)豎井處（珠海、澳門一側(cè)）第四系松散層厚度為64.90 m，19.60 m以上為淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，為軟土；19.60～23.00 m為密實狀粉砂 ；23.00～36.65 m為軟塑狀粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土夾砂；36.65～52.30 m為中密-密實狀粉砂、中粗砂，砂層內(nèi)賦存松散巖類孔隙承壓水，富水性好；52.30～62.30 m為密實狀礫砂，砂層內(nèi)賦存松散巖類孔隙承壓水，富水性好；62.30～64.90 m為密實狀圓礫，其級配良好，磨圓度較好，賦存松散巖類孔隙承壓水，富水性好。64.90 m以深為中等-微風(fēng)化花崗巖，呈砂礫、土狀。施工中要注意的主要問題是軟土的加固、砂層中的施工突水或涌水，開挖難度極大。

該段內(nèi)圍巖可大體分為三類：

（1）軟塑狀粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土夾砂，其埋深17.50～23.00 m，屬Ⅰ類圍巖，兩側(cè)均有分布，其上分布層軟土，開挖時應(yīng)對其上部土層進行加固。

（2）中密-密實狀的砂土層、礫砂、圓礫層，其埋深36.65～47.50 m，屬Ⅱ～Ⅲ類圍巖，在香港一側(cè)分布較薄，另一側(cè)較厚，巖性差異較大，是該區(qū)段內(nèi)的主要含水層，富水性強，開挖時會突發(fā)涌水或突水現(xiàn)象，因而，應(yīng)輔助降水及注漿開挖土層。其下部分布有圓礫層，密實，級配良好，成分主要為石英、長石，強度高，開挖難度大。

（3）中等-微風(fēng)化花崗巖，呈厚層狀，節(jié)理、裂隙發(fā)育，天然單軸抗壓強度較高，為硬質(zhì)巖，屬Ⅴ類圍巖，總體完整性較好，開挖難度大。

1.2 橋梁方案

根據(jù)1.1分析，橋位段淺部地層為全新統(tǒng)以流塑、軟塑的黏性土層及中密狀的砂土為主，工程地質(zhì)性質(zhì)相對較差，不能用作基礎(chǔ)持力層；晚更新統(tǒng)以砂土層、礫砂、圓礫層為主，工程地質(zhì)性質(zhì)相對較高，但其埋深較淺，約36.65～47.50 m，且其起伏較大，厚度差異較大，達2.00～28.25 m，因此，第四系內(nèi)無較理想的樁基持力層；下伏基巖為花崗巖，巖石強度較高，工程地質(zhì)性質(zhì)良好，但其巖面起伏較大，兩孔之間高差已達40 m，并且在ZK2號孔處發(fā)育有較厚的卵礫石層，將對未來的樁基施工帶來一定的影響[3-4]。因而，基礎(chǔ)型式適宜選用深基礎(chǔ)，在深基礎(chǔ)中樁基是一種常見的類型，而樁基中的鉆孔灌注樁可達到較大深度和直徑，不受地層巖性的影響，能提供較高的單樁承載力，因而該段最適宜的樁型基礎(chǔ)是鉆孔灌注樁。

2 橋梁、隧道方案比選

經(jīng)對該區(qū)段工程地質(zhì)條件對比分析，土層上部為軟土，為該區(qū)段內(nèi)的主要不良地質(zhì)層，其下為軟塑狀的黏性土，中部為強透水性的砂層及礫砂層，為該區(qū)段內(nèi)的主要含水層，水量豐富。下部普遍發(fā)育中等-微風(fēng)化花崗巖。如采用隧道方案，穿越該段土層的施工難度較大，軟土加固、砂土降水、防水等是一個非常重要的問題，同時在二人工島之間，近西側(cè)人工島附近基巖起伏較大，落差近40 m，給今后隧道開挖增加難度。另外，該區(qū)段為主航道，水深、流急、船舶多，為橋位區(qū)的深槽，也是今后施工需解決的問題。

據(jù)文獻[1]和[2]：橋隧設(shè)計方案段在區(qū)域上位于華南地震區(qū)的東南沿海地震帶，該地震帶地震活動受北東向活動斷裂控制。區(qū)域地震震源深度一般在6～15 km，屬于地殼中上層的淺源構(gòu)造地震。區(qū)域內(nèi)的歷史地震活動強度較低，頻度也較小；時間上具有明顯的周期性，未來100年內(nèi)發(fā)生大于7級地震的可能性較小，但存在發(fā)生6級左右中強地震的可能。歷史地震對工程場址的最大影響烈度達到Ⅴ度。橋址區(qū)場地地震基本烈度為Ⅶ度。

據(jù)文獻[1]和[2]：橋隧設(shè)計方案段第四系地層發(fā)育，厚度大，分布廣，巖性以黏土、砂土為主，按成因時代、巖性特征劃分為4個大層組、10個亞層，總體工程地質(zhì)條件差～較差。下伏基巖為燕山期花崗巖，基巖風(fēng)化差異顯著，基巖面起伏較大，基巖分為1個大層組、2個亞層，中等～微風(fēng)化層工程性能良好，承載力高。

橋址區(qū)水域總體地形較平坦，水深小于10 m，橋隧設(shè)計方案段（ZK1與ZK2號孔之間）為發(fā)育有深槽，水深10.0～20.0 m，水下地形起伏較大，該深槽寬約6km，為該海域區(qū)三條航道伶仃西航道、銅鼓西航道及銅鼓中航道匯合處。

據(jù)文獻[1]和[2]：橋址區(qū)海域主要發(fā)育活動斷裂有6條斷裂，北東東向和北西向斷裂都具有多次活動特征，其中與橋軸線相交的斷裂有馬騮洲斷裂（15）、三灶斷裂（16）、淇澳島—桂山島東斷裂（32）、白泥―沙灣斷裂（33）、深屈—獅子頭山斷裂（34）、東涌—長沙海灘斷裂（35）。其中，F(xiàn)15為一條中更新世活動斷裂； F16為最晚活動發(fā)生在晚更新世中晚期；F32在橋位段為晚更新中期活動斷裂，牛頭島—桂山島東斷裂段活動最新，為全新世； F33在水域橋位處為晚更世中晚期活動的斷裂，陸域大澳—大浪灣段為中更新世活動的斷裂； F34為中更新世晚期活動斷裂。上述斷裂在物探或鉆探資料上有不同程度的反映，斷裂物質(zhì)的熱釋光測年資料揭示，斷裂在橋址區(qū)最新活動年代為距今為3.23±0.2萬年，即活動持續(xù)到晚更新世中晚期。

橋軸線在澳門香港側(cè)有基巖出露，地層巖性主要為凝灰?guī)r和燕山期中粗?；◢弾r，覆蓋層厚度較小，抗風(fēng)化能力較強，但基巖裂隙發(fā)育，巖性破碎，這些裂隙的不利組合在隧道中宜產(chǎn)生掉塊、坍塌、突水等現(xiàn)象，影響隧道的穩(wěn)定性，圍巖受地質(zhì)作用影響程度為較重等級，隧道圍巖分類為Ⅳ～Ⅴ類。

橋位區(qū)特殊巖土為軟土，軟土分布范圍廣，工程性能差。本次物探測量顯示：調(diào)查區(qū)有大面積有機屏蔽區(qū)存在，推測為有機質(zhì)非氧化分解形成的有機氣泡形成，主要分布在橋址區(qū)中部?？拷愀鬯蛴辛阈欠植迹@探結(jié)果表明在這兩處均未發(fā)現(xiàn)淺層氣的噴涌現(xiàn)象，說明該區(qū)淺層氣不具有高壓性質(zhì)。

調(diào)查區(qū)主要存在斷裂、淺層氣、古河道、古剝蝕面和巖溶5種潛在的災(zāi)害地質(zhì)因素。

綜合工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件分析，采用橋梁方案優(yōu)于隧道方案，推薦線路如圖1所示。

圖1 推薦的線位方案

3 結(jié)語

考慮到珠江三角洲的航運發(fā)展規(guī)劃和廣東省工業(yè)布局的要求，為減少對航運和相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制約，并有利于國防安全，建議采用橋隧組合方案，并在初步設(shè)計階段對北線橋隧方案進一步優(yōu)化，包括線位方案、隧道口門寬度、人工島位置及形狀等。