王建国

（江苏省水文地质海洋地质勘查院，江苏 淮安 223005）

20世纪80年代，由于香港与珠三角西岸地区的交通联系因伶仃洋的阻隔而受到限制，珠海市政府负责筹划了连接香港与澳门、珠海的伶仃洋大桥建设计划，并获得国务院的批准。同世纪90年代末，受亚洲金融危机影响，香港特别行政区政府认为有必要尽快建设连接港珠澳三地的跨海通道，以发挥港澳优势，寻找新的经济增长点，建设一条连接港珠澳三地经济纽带依据迫在眉睫，港珠澳大桥项目应运而生[1-2]。

本文对港珠澳大桥工程桥隧线路评价与比选问题展开专题研究，拟建桥位线路在香港一侧有近10 km的陆域通过大屿山以高架桥形势通过。而线路一在香港起点处（即飞机场附近）拟采用高架桥，由于靠近机场，考虑道净空等因素，线路二在航道两侧拟设人工岛，而人工岛相距约6km，其间拟采取海底隧道相连接。

1 桥隧线路方案比较

1.1 桥隧方案

首先，提出隧道方案，即港珠澳桥隧方案，即在深水海域里程桩号K6+500（孔号ZK1）～K12+500（孔号ZK2）之间的伶仃水道，以沉管隧道方式穿越，隧道两端建设人工岛。这种沉管隧道施工和运营，既不碍船行、水流，也不会破坏海洋生态。但需就两条线路工程地质条件进行评价与比选。

ZK1和ZK2之间浅部发育15.40～19.60 m厚的软土，岩性主要淤泥、淤泥质土、黏土夹砂，具高含水量、大孔隙比、高压缩性、高灵敏度、低强度等流塑状态特征，其工程地质性质极差，承载力低；其下为软塑状态的粉质黏土、粉质黏土夹砂和中密状粉砂，工程地质条件一般，承载力一般；其下卧层为中密、密实状态的砂土层、砾砂、圆砾层，其工程地质条件较好，承载力较高、富水性好、透水性强。底部为中等～微风化花岗岩，饱和单轴抗压强度＞80 MPa（平均值），干燥单轴抗压强度＞100 MPa（平均值），属坚硬岩，工程地质条件良好，承载力极高。

该段内采用隧道方案时，施工方法拟采用沉管法，两端建设人工岛，采用竖井，以下从工程地质、水文地质角度对其施工进行分析评价。

东侧竖井处（香港一侧）第四系松散层厚度为49.50 m，15.40 m以上为淤泥、淤泥质粉质黏土，为软土；15.40～47.50 m为软塑状粉质黏土、粉质黏土夹砂；47.50～49.50 m为中密状粉砂，砂层内赋存松散岩类孔隙承压水，富水性好；49.50～50.50 m为强风化花岗岩，呈砂砾、土状。施工中要注意的主要问题是软土的加固，开挖难度较大。

西侧竖井处（珠海、澳门一侧）第四系松散层厚度为64.90 m，19.60 m以上为淤泥、淤泥质粉质黏土，为软土；19.60～23.00 m为密实状粉砂 ；23.00～36.65 m为软塑状粉质黏土、粉质黏土夹砂；36.65～52.30 m为中密-密实状粉砂、中粗砂，砂层内赋存松散岩类孔隙承压水，富水性好；52.30～62.30 m为密实状砾砂，砂层内赋存松散岩类孔隙承压水，富水性好；62.30～64.90 m为密实状圆砾，其级配良好，磨圆度较好，赋存松散岩类孔隙承压水，富水性好。64.90 m以深为中等-微风化花岗岩，呈砂砾、土状。施工中要注意的主要问题是软土的加固、砂层中的施工突水或涌水，开挖难度极大。

该段内围岩可大体分为三类：

（1）软塑状粉质黏土、粉质黏土夹砂，其埋深17.50～23.00 m，属Ⅰ类围岩，两侧均有分布，其上分布层软土，开挖时应对其上部土层进行加固。

（2）中密-密实状的砂土层、砾砂、圆砾层，其埋深36.65～47.50 m，属Ⅱ～Ⅲ类围岩，在香港一侧分布较薄，另一侧较厚，岩性差异较大，是该区段内的主要含水层，富水性强，开挖时会突发涌水或突水现象，因而，应辅助降水及注浆开挖土层。其下部分布有圆砾层，密实，级配良好，成分主要为石英、长石，强度高，开挖难度大。

（3）中等-微风化花岗岩，呈厚层状，节理、裂隙发育，天然单轴抗压强度较高，为硬质岩，属Ⅴ类围岩，总体完整性较好，开挖难度大。

1.2 桥梁方案

根据1.1分析，桥位段浅部地层为全新统以流塑、软塑的黏性土层及中密状的砂土为主，工程地质性质相对较差，不能用作基础持力层；晚更新统以砂土层、砾砂、圆砾层为主，工程地质性质相对较高，但其埋深较浅，约36.65～47.50 m，且其起伏较大，厚度差异较大，达2.00～28.25 m，因此，第四系内无较理想的桩基持力层；下伏基岩为花岗岩，岩石强度较高，工程地质性质良好，但其岩面起伏较大，两孔之间高差已达40 m，并且在ZK2号孔处发育有较厚的卵砾石层，将对未来的桩基施工带来一定的影响[3-4]。因而，基础型式适宜选用深基础，在深基础中桩基是一种常见的类型，而桩基中的钻孔灌注桩可达到较大深度和直径，不受地层岩性的影响，能提供较高的单桩承载力，因而该段最适宜的桩型基础是钻孔灌注桩。

2 桥梁、隧道方案比选

经对该区段工程地质条件对比分析，土层上部为软土，为该区段内的主要不良地质层，其下为软塑状的黏性土，中部为强透水性的砂层及砾砂层，为该区段内的主要含水层，水量丰富。下部普遍发育中等-微风化花岗岩。如采用隧道方案，穿越该段土层的施工难度较大，软土加固、砂土降水、防水等是一个非常重要的问题，同时在二人工岛之间，近西侧人工岛附近基岩起伏较大，落差近40 m，给今后隧道开挖增加难度。另外，该区段为主航道，水深、流急、船舶多，为桥位区的深槽，也是今后施工需解决的问题。

据文献[1]和[2]：桥隧设计方案段在区域上位于华南地震区的东南沿海地震带，该地震带地震活动受北东向活动断裂控制。区域地震震源深度一般在6～15 km，属于地壳中上层的浅源构造地震。区域内的历史地震活动强度较低，频度也较小；时间上具有明显的周期性，未来100年内发生大于7级地震的可能性较小，但存在发生6级左右中强地震的可能。历史地震对工程场址的最大影响烈度达到Ⅴ度。桥址区场地地震基本烈度为Ⅶ度。

据文献[1]和[2]：桥隧设计方案段第四系地层发育，厚度大，分布广，岩性以黏土、砂土为主，按成因时代、岩性特征划分为4个大层组、10个亚层，总体工程地质条件差～较差。下伏基岩为燕山期花岗岩，基岩风化差异显著，基岩面起伏较大，基岩分为1个大层组、2个亚层，中等～微风化层工程性能良好，承载力高。

桥址区水域总体地形较平坦，水深小于10 m，桥隧设计方案段（ZK1与ZK2号孔之间）为发育有深槽，水深10.0～20.0 m，水下地形起伏较大，该深槽宽约6km，为该海域区三条航道伶仃西航道、铜鼓西航道及铜鼓中航道汇合处。

据文献[1]和[2]：桥址区海域主要发育活动断裂有6条断裂，北东东向和北西向断裂都具有多次活动特征，其中与桥轴线相交的断裂有马骝洲断裂（15）、三灶断裂（16）、淇澳岛—桂山岛东断裂（32）、白泥―沙湾断裂（33）、深屈—狮子头山断裂（34）、东涌—长沙海滩断裂（35）。其中，F15为一条中更新世活动断裂； F16为最晚活动发生在晚更新世中晚期；F32在桥位段为晚更新中期活动断裂，牛头岛—桂山岛东断裂段活动最新，为全新世； F33在水域桥位处为晚更世中晚期活动的断裂，陆域大澳—大浪湾段为中更新世活动的断裂； F34为中更新世晚期活动断裂。上述断裂在物探或钻探资料上有不同程度的反映，断裂物质的热释光测年资料揭示，断裂在桥址区最新活动年代为距今为3.23±0.2万年，即活动持续到晚更新世中晚期。

桥轴线在澳门香港侧有基岩出露，地层岩性主要为凝灰岩和燕山期中粗粒花岗岩，覆盖层厚度较小，抗风化能力较强，但基岩裂隙发育，岩性破碎，这些裂隙的不利组合在隧道中宜产生掉块、坍塌、突水等现象，影响隧道的稳定性，围岩受地质作用影响程度为较重等级，隧道围岩分类为Ⅳ～Ⅴ类。

桥位区特殊岩土为软土，软土分布范围广，工程性能差。本次物探测量显示：调查区有大面积有机屏蔽区存在，推测为有机质非氧化分解形成的有机气泡形成，主要分布在桥址区中部。靠近香港水域有零星分布，钻探结果表明在这两处均未发现浅层气的喷涌现象，说明该区浅层气不具有高压性质。

调查区主要存在断裂、浅层气、古河道、古剥蚀面和岩溶5种潜在的灾害地质因素。

综合工程地质及水文地质条件分析，采用桥梁方案优于隧道方案，推荐线路如图1所示。

图1 推荐的线位方案

3 结语

考虑到珠江三角洲的航运发展规划和广东省工业布局的要求，为减少对航运和相关产业发展的制约，并有利于国防安全，建议采用桥隧组合方案，并在初步设计阶段对北线桥隧方案进一步优化，包括线位方案、隧道口门宽度、人工岛位置及形状等。