港珠澳大桥总体设计及关键技术

港珠澳大桥总体设计及关键技术广东省长大公路工程有限公司汇报人：陈儒发目录|CONTENTS一、工程概况二、总体设计三、桥梁主体工程关键技术四、人工岛及沉管隧道关键技术工程概况[PROJECTOVERVIEW]一、工程概况港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域，东接香港特别行政区，西接广东省（珠海市）和澳门特别行政区。工程包括三项内容：[1].海中桥隧主体工程[2].香港、珠海和澳门三地口岸岛[3].香港、珠海、澳门三地连接线海中桥隧主体工程（粤港分界线至珠海和澳门口岸段）由粤港澳三地共同建设，港珠澳大桥管理局负责项目的具体实施；海中桥隧工程香港段（起自香港散石湾，止于粤港分界线）、三地口岸和连接线由各自建设。一、工程概况项目全长约50公里，桥隧工程全长35.6公里。三地共建的主体工程长约29.6km，深水区非通航孔桥14.12km、浅水区非通航孔桥5.44公里、青州航道桥930m、江海直达航道桥994m、九洲航道桥693m、以及两座人工岛连接桥，一座口岸连接桥，桥梁共长约22.8km。一、工程概况港珠澳大桥总投资估算为729.4亿元（静态投资约651.5亿元）①.珠海连接线43.7亿元；②.珠海口岸及人工岛69.2亿元；③.澳门连接线0.4亿元；④.澳门口岸及人工岛55.5亿元⑤.海中桥隧主体工程347.2亿元；⑥.海中桥梁香港段56.9亿元；⑦.香港口岸及人工岛79.1亿元；①②③④⑤⑥⑦ZhuhaiMacaoHongkong一、工程概况总体工作计划主体工程初步设计2010.06已完成施工图设计岛隧工程施工图设计+施工总承包招标2010.07—2010.11岛隧工程施工图设计2010.12—2012.05桥梁工程施工图设计招标2010.08—2010.11桥梁工程施工图设计及专题研究2010.12—2011.11交通工程施工图设计招标2010.08—2010.11交通工程施工图设计及联合设计2010.12—2015.03施工及试运行2010.12—2016.12一、工程概况亚热带海洋性季风气候区，温度15~30℃，年降雨1800—2400毫米，南风、偏南风为主，有效波高约2m；7-9月为台风多发季节。淤泥、粉细沙软土地层局部达到60m；总体气象、水文、地质特点一、工程概况建设特殊限制条件及需求穿越中华白海豚保护区，环境敏感性强；海域航线复杂、流量大，安全风险源多；全桥设计寿命120年；全桥组水率小于10%；建成地标性建筑一、工程概况建设理念全面实现“工厂化、大型化、标准化、装配化”工法；减少海上作业时间及作业量；降低安全风险；减少对海洋环境影响；保证并提高工程质量总体设计[TOTALDESIGN]二、总体设计桥梁工程部分——航道桥景观设计青州航道桥塔顶结型撑吸收“中国结”文化元素，将最初的直角、直线型造型“曲线化”，并注入文化元素，提升景观层次，使中国结更显纤巧、灵动、精致、优雅，与附近连接隧道的东西人工岛形成“珠联璧合”的总体造型理念。二、总体设计桥梁工程部分——航道桥景观设计江海直达船航道桥江海直达船航道桥主塔塔冠造型取自白海豚元素，与该区域海豚保护区的海洋文化相吻合，造型独具特色。二、总体设计桥梁工程部分——航道桥景观设计九洲航道桥九洲航道桥主塔造型取自风帆，寓意“扬帆起航”，与江海直达船航道塔身形成序列化造型效果，桥塔整体造型优美、亲和力强，具有强烈的地标韵味。二、总体设计桥梁工程部分——非通航孔桥结构设计近珠海岸85m等跨组合连续梁桥85米等跨组合连续梁桥，单墩双幅梁，混凝土桥面板与钢箱一起整孔安装，混凝土墩台预制安装，钢管复合钻孔嵌岩桩基础。二、总体设计①墩身工厂分段预制、浮运就位、浮吊安装；②组合梁85米制造、运输到位、浮吊分幅安装；③利用专业制造厂、大型运输船、大型浮吊。桥梁工程部分——非通航孔桥结构设计近珠海岸85m等跨组合连续梁桥二、总体设计桥梁工程部分——非通航孔桥结构设计深水区110m等跨钢箱连续梁桥110米等跨钢箱连续梁桥，单墩整幅梁，箱梁整孔安装，预制混凝土墩台，预制安装，钢管复合钻孔桩基础。二、总体设计桥梁工程部分——非通航孔桥结构设计深水区110m等跨钢箱连续梁桥①墩身工厂分段预制、浮运就位、浮吊安装；②钢箱梁工厂110米制造、运输到位、浮吊安装③利用专业制造厂、大型运输船、大型浮吊。二、总体设计桥梁工程部分——非通航孔桥结构设计香港侧非通航孔桥12.6Km六车道高速公路标准，75m等跨预应力混凝土连续梁，节段预制箱梁悬拼安装；墩身预制安装（或现浇），预制外壳+现浇承台，钻孔桩。二、总体设计桥梁工程部分——非通航孔桥结构设计香港侧非通航孔桥二、总体设计桥梁工程总体设计特点三座通航孔桥风格一致；非通航孔桥标准跨径布置，适当增大跨径；非通航孔桥承台埋入海床面；采用单幅预制墩台装配化施工；非通航孔桥箱梁等梁高布置；非通航孔桥箱梁整跨吊装二、总体设计沉管隧道部分受香港机场航空限高要求，主航道设计为隧道，经比选采用沉管工法，沉管段总长5664m，共分33节，每节长180m，宽37.95m，高11.4m，单节重约7.4万吨，最大沉放水深44m。二、总体设计沉管隧道部分——人工岛设计东西人工岛各10万平米；西岛为养护管理功能，东岛兼旅游功能。二、总体设计沉管隧道部分——沉管设计采用工厂法进行沉管管节预制，实现标准化流水作业；管节的起浮、出坞、下沉利用大型专业化设备，实现7万吨级沉管40米水下对接精度。二、总体设计沉管隧道部分——人工岛结合部人工岛结合部连接预应力混凝土连续梁桥二、总体设计香港口岸填海造地130公顷，采用碎石桩作为围堤地基加固（不挖泥），格型钢板桩（预制安装）作为岛壁结构，回填砂后加固形成陆域。口岸人工岛部分——香港口岸二、总体设计口岸人工岛部分——珠澳口岸珠澳口岸人工岛东西宽930至960米、南北长1930米，工程填海总面积近220万平方米，人工岛将成为集交通、管理、服务、救援和观光功能为一体的综合运营中心桥梁主体工程关键技术[KEYTECHNOLOGYOFBRIDGEENGINEERING]桥梁主体工程关键技术桥梁主体工程关键技术非通航孔桥施工关键技术I.埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）II.分节段预制墩身干接缝拼装接高新技术III.组合梁设计制造施工新技术IV.大跨度钢箱梁整孔制造与架设关键技术V.大规模钢桥面铺装方案选择及质量管理通航孔桥施工关键技术I.钢管复合桩基础II.大型主墩承台钢套箱整体吊装技术III.青州航道桥超高砼结构主塔及“中国结”安装技术IV.江海直达船航道桥超高钢索塔整体吊装技术V.九洲航道桥钢混组合塔上塔柱整体竖转提升技术通航孔桥施工关键技术钢管复合桩基础基础采用钢管复合桩基础，钢管直径2.0m~2.5m，最大桩长超过100m，钢管参与受力设计通航孔桥施工关键技术大型承台钢套箱整体吊装技术青州航道桥青州航道桥主墩钢套箱长度90.99m，宽度43.74m，高度8.5m，平面面积近4000m2，重达1700t，采用两台大型浮吊抬吊，整体一次吊装就位。九洲航道桥204号墩围堰长22.4米，宽15.4米，高7.3米，重313.8吨，为吊箱围堰，墩位散拼，利用千斤顶一次性整体下放到位。江海直达船航道桥九洲航道桥索塔套箱高度8.3m,横桥向最大宽41m；顺桥向最大宽32m。套箱中间设置12个变宽节段,采用不锈钢高强度螺栓连接，套箱重约436T。通航孔桥施工关键技术青州航道桥超高砼结构主塔及“中国结”安装技术超高砼结构索塔采用液压爬模施工结形撑为钢结构“中国结”造型通航孔桥施工关键技术青州航道桥超高砼结构主塔及“中国结”安装技术由于剪刀撑杆件倾角大、构造异形、与塔柱连接处曲化，故采用钢结构。一方面工厂制造能够保证质量，另一方面能够避免常规的混凝土上横梁开裂的病害。结形撑总高50.30m，总宽28.09m，重达780t，通航孔桥施工关键技术青州航道桥超高砼结构主塔及“中国结”安装技术自下至上吊装顺序为J3、J2、J1节段，其中J3、J2采用整体吊装方法，J1分两次吊装。通航孔桥施工关键技术江海直达船航道桥超高钢索塔整体吊装技术索塔为“海豚”型全钢结构;主塔柱受力部分由下至上共分为Z0~Z12十三个节段;总高度约110m;Z0节段高度均为3.5m，重约500吨，单独安装;Z1~Z12节段整体吊装，重约2800吨。首次实现钢索塔整体吊装施工通航孔桥施工关键技术江海直达船航道桥超高钢索塔整体吊装技术通航孔桥施工关键技术江海直达船航道桥超高钢索塔整体吊装技术通航孔桥施工关键技术九洲航道桥钢混组合塔上塔柱整体竖转提升技术九洲航道桥为港珠澳大桥三座通航孔桥之一，为双塔单索面钢混组合梁5跨连续斜拉桥，设计主塔两座，高120米，为钢混组合“风帆”造型主塔。上塔柱T4-T9节段为钢结构，长67.94米，重约1168吨。通航孔桥施工关键技术九洲航道桥钢混组合塔上塔柱整体竖转提升技术受澳门机场122米航空限高影响，无法采用常规方案施工。故创造性地提出了上塔柱整体竖转提升工艺，施工步骤分为两步：①利用浮吊将上塔柱整体吊装至桥面横移滑道上；②利用塔梁固结段T3梁面两侧提升吊架上的千斤顶提升上塔柱，完成整体竖转钢筋加工区墩台预制台座墩台存放台座混凝土生产区墩台出运坞坑非通航孔桥施工关键技术埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）干法工艺之“大直径钢圆筒围堰”（构预制及运输）非通航孔桥施工关键技术干法工艺之“大直径钢圆筒围堰”（安装工艺）Φ22m大直径钢圆筒形成围堰后进行墩台吊装，形成干作业环境。埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）非通航孔桥施工关键技术埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）干法工艺之“双壁锁口无内支撑式钢围堰”(墩台预制与运输）非通航孔桥施工关键技术埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）干法工艺之“双壁锁口无内支撑式钢围堰”(墩台预制与运输）吊装底层钢筋承台钢筋移运吊装墩身钢筋构件存放混凝土浇筑模板合模非通航孔桥施工关键技术埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）经过多次优化，先后攻克了围堰拼装、下放、封底、拔除等难题。干法工艺之“双壁锁口无内支撑式钢围堰”(安装工艺）非通航孔桥施工关键技术埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”（构件预制运输）墩台预制采用大型全钢结构模板，由墩身和承台外模、外模行走系统、承台和墩身底模、墩身内模、底模支撑架、承台芯模、稳定防护装置、承台与墩身交接处底模系统和剪力键系统等，采用液压顶推安装及调位装置进行控制。非通航孔桥施工关键技术埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”（构件预制运输）场内横纵移运轨道构件装船移运台车非通航孔桥施工关键技术埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”分离式胶囊柔性止水工艺除附着于预制承台之上的临时周转使用的围堰设施外，承台本身施工不需要额外的围堰结构。非通航孔桥施工关键技术埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）结构体系包括：①钢套箱;②悬吊系统;③三维调节系统;④抗浮反压装置湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”非通航孔桥施工关键技术埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）设计采用整体式胶囊止水工艺，承台预留孔与桩基护筒间距仅65mm，受钢管桩成桩精度影响，工艺存在的风险源有：（1）大型起重船吊装稳定性要求高，适合吊装施工窗口期较少；（2）护筒偏心导致胶囊不均匀受压，止水效果难以保证。墩身承台预留孔护筒胶囊止水湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”非通航孔桥施工关键技术埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）优化安装工艺，采用分离式胶囊柔性止水技术，承台预留孔与钢护筒间距增大至25cm，胶囊止水最不利偏心减小至4cm。完全规避了由沉桩精度误差带来的吊装难以下放、止水效果差的风险源。湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”湿法工艺之“分离式胶囊柔性止