如何防止海底沉管隧道漏水？

沉管隧道一般是由一節節的鋼筋混凝土管子拼接起來的，以港珠澳大橋海底隧道為例，它先把8個22.5m長的小段（稱之為「節段」）拼接成180m的大段（稱之為「管節」），在工廠把一個管節中的8個節段用預應力鋼筋串起來形成一個整體，再拖到海面上預定的沉放位置讓它沉下去。最終三十多個管節在海底連成一個整體。

在複雜荷載的作用下，有三種情況最有可能導致隧道漏水，需要做好防範：

一是防止混凝土開裂

每個節段都是鋼筋混凝土做的大傢伙。對石頭或者混凝土這種脆性材料有所了解的人都知道，這些材料抗拉性能比較差、受力狀態下容易開裂，民用建築中的混凝土結構都是允許帶裂縫工作的，比如橋底下一般都布滿了裂縫，混凝土裂了鋼筋才能發揮出最大的作用。

在山裡面打隧道，挖洞之後做支護和襯砌，支護結構和襯砌也是會帶裂縫工作的，所以隧道的漏水也不可避免。做山洞裡的隧道，大家有一個共識：漏就漏唄。海底隧道周圍的水壓有時候還不一定有圍岩里打的隧道水壓大呢。

但是，港珠澳這類精益求精的百年工程，是不允許出現這種情況的。因為如果開裂了漏水了，漏進來的是海水啊！海水含鹽量高，如果漏了，鋼筋鏽蝕就比較快……畫面太美……

為了防止隧道開裂，就需要做好品控。設計中，要求各種荷載組合下隧道結構混凝土的最大拉力不能超過混凝土的抗拉強度；選材上，混凝土也是專門配製的混凝土；施工中，更要嚴格控制施工質量。

二是防止節段之間張開

隧道的結構編號和美劇正好是反的，美劇第二季第三集叫S2E3，而隧道中第二個管節第三個節段叫E2S3。一個管節的8個節段大概長這樣，八個節段分別是S1~S8：

這個S1~S8之間可是硬碰硬地接觸的，受彎後就會張開，一張開不就漏水了么。（參見我的另一個回答 石拱怎樣承受荷載產生的彎矩？ - 知乎用戶的回答 - 知乎 ）這個的解決方案是：在兩個節段硬碰硬的地方墊上一層橡膠，這一層我們稱其為「止水帶」。

不過，光有止水帶是不行的。醫生給人打繃帶，並不是把繃帶鬆鬆地纏起來，而是緊緊地裹起來。要給力！

像下圖一樣，我們用很多預應力鋼筋把這八個節段串起來，然後把鋼筋張拉得很緊，這樣相鄰兩個節段就擠呀擠呀擠在了一起。兩個之間的橡膠也就壓得很緊了。

如果你仔細觀察上圖的話，會發現，右側的管節上有凸起♂，插入了左側管節的凹槽。嗯，凸起的地方還被橡膠包起來了，你們不要亂想。在之後的各種折騰中，節段之間的力會發生變化，但始終能保證止水帶所在位置的變形符合要求。

三是防止管節之間張開

節段組成管節，管節組合到一起才形成整個隧道。最重要的還是管節和管節之間的接觸面（重點關注對象）。管節和管節接觸的地方使用了一種更大的橡膠止水帶：Gina止水帶。

這個橡膠比較大，壓縮後變形也很大，大概長這樣：

娘口三三鎮樓——

嗯，下面這是設計圖：

要讓它止水，唯一的要求就是：壓緊壓緊再壓緊。

但我們沒法用好幾公里的鋼筋把整個隧道串起來啊！不過工程師的智慧是無窮的，有這麼一種大魔王級別的技術，可以幫我們把隧道死死地壓住。

這個技術叫「水力壓接」，我畫一張示意圖啊：

對接前，新來的管節兩側都有水壓力；對接後，抽掉中間的水，新來的管節就被牢牢地壓住了！

我們不能不感嘆大自然的鬼斧神工。

當然，隧道全線貫通後，最後兩個管節合龍，就不只是水力壓接這麼簡單了。這個我就不多介紹嘍……