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港珠澳大桥主体工程设计联合体2021/4/2一、概念与历程Dr.王慧东教授石家庄铁道大学桥梁工程系2016年6月港珠澳大桥的技术创新目录1.项目概况2.建设条件特点及要求3.总体设计思想及方案4.主体工程关键技术5.工程进展及计划目录1.项目概况2.建设条件特点及要求3.总体设计思想及方案4.主体工程关键技术5.施工技术与装备香港珠海澳门港珠澳大桥是“一国两制”框架下、粤港澳三地首次合作建设的超大型跨海交通工程。全桥全长约56km，总投资约1051亿人民币。—工程概况港珠澳大桥东连香港、西接珠海/澳门，穿越伶仃洋,是我国继三峡工程、青藏铁路、南水北调、西气东输、京沪高铁之后又一重大基础设施项目，是集桥、岛、隧为一体的超级交通集群工程，三地总投资超过1000亿元人民币，计划2016年底建成通车。1.项目概况1.项目概况香港接线香港口岸主体工程珠海澳门口岸澳门接线珠海接线目录1.项目概况2.建设条件特点及要求3.总体设计思想及方案4.主体工程关键技术5.施工技术与装备⑴三地技术标准存在差异，需协调统一：①一桥连三地，是一国两制条件下大型跨界工程；②三地技术标准存在差异；③对比三地标准，对需统一标准部分遵循“就高”原则，如设计寿命，桥面宽度等。2.建设条件特点及要求2.建设条件特点及要求⑵海上条件复杂，安全管理极具挑战：①地处外海，气象水文条件复杂；②航线复杂、流量大，海上安全管理难度大；③热带气旋影响十分频繁，风力大。2.建设条件特点及要求2.建设条件特点及要求⑶环保要求高：①穿越中华白海豚保护区，环保要求高；②工程建设需尽量减少阻水效应；③离岸远，海上施工工期长，人员多，职业健康管理难度大。2.建设条件特点及要求2.建设条件特点及要求⑷设计寿命120年：①按就高原则，遵照香港规范确定，项目设计寿命120年；②海洋气候对结构具有腐蚀性。2.建设条件特点及要求2.建设条件特点及要求目录1.项目概况2.建设条件特点及要求3.总体设计思想及方案4.主体工程关键技术5.施工技术与装备⑴桥、岛、隧总体布置尽量减少阻水效应，减少工程建设对水流场的影响。3.1总体设计思想3.总体设计思想及方案①人工岛-10等深线外;②减少人工岛长度;③增大桥梁跨径；⑵总结提升跨海桥梁建设经验，依托国家工业实力，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，提高并保证工程质量。立足科技创新，整合国际资源及成熟经验，自力更生，自主建设。3.1总体设计思想3.总体设计思想及方案3.2海中主体工程总体设计方案3.总体设计思想及方案香港段工程——香港政府负责⑴口岸人工岛填海筑岛130公顷；⑵12公里香港段桥梁。主体工程——三地共同出资⑴三座通航孔桥；⑵14公里深水区非通航孔桥；⑶5公里浅水区非通航孔桥；⑷6公里长沉管隧道；⑸2座各10万平米离岸人工岛。珠澳口岸人工岛——208公顷填海筑岛珠海接线——14公里桥、隧、路。香港口岸建成效果图3.总体设计思想及方案填海造地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。香港侧桥梁建成效果图3.总体设计思想及方案12.6公里六车道高速公路标准，75米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。3.总体设计思想及方案3.总体设计思想及方案海底沉管隧道建成效果图受香港机场航空限高要求，主航道处需做隧道，沉管段总长5664m，世界最长公路沉管隧道，唯一深埋大回淤沉管隧道，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。采用工厂法进行沉管管节预制，管节在全室内环境下制造，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米水下厘米级对接精度。3.总体设计思想及方案3.总体设计思想及方案东西隧道人工岛建成效果图东西人工岛各10万平米，西岛为养护管理功能，东岛兼旅游功能。3.总体设计思想及方案两岛面积约10万m2，离岸20km，水深约10m，软土层厚度20～30m，采用直径22m钢圆筒插入不透水粘土层形成止水型岛壁结构，回填砂形成陆域，实现快速成岛；采用塑料排水板联合降水预压方案进行软基处理，最大超载比达2.1，加快地基固结沉降完成。①西岛钢圆筒61个，东岛钢圆筒为59个。单个圆筒直径22.0m，圆筒壁厚16mm，筒高40米，筒重445t～507t。②圆筒在上海工厂内标准化制作，大型船舶运输，现场采用八锤联动系统振沉；③可在开工9个月内完成一个岛的填筑。3.总体设计思想及方案3.总体设计思想及方案青州航道桥建成效果图主跨458米双塔双索面钢箱梁斜拉桥，六车道高速公路标准，混凝土与钢结合索塔，平行钢丝斜拉索，钻孔嵌岩桩基础。3.总体设计思想及方案深水区110米等跨非通航孔钢箱梁桥建成效果图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，钻孔嵌岩桩基础。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。3.总体设计思想及方案3.总体设计思想及方案江海直达船航道桥建成效果图主跨258米三塔单索面钢箱梁斜拉桥，钢索塔，平行钢丝斜拉索，混凝土承台，钻孔嵌岩桩基础。3.总体设计思想及方案九州航道桥建成效果图主跨268米双塔单索面钢箱梁斜拉桥，钢索塔，平行钢丝斜拉索，混凝土承台，钻孔嵌岩桩基础。3.总体设计思想及方案近珠海岸85米等跨非通航孔桥建成效果图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，预制混凝土墩台，预制安装，钻孔嵌岩桩基础。3.总体设计思想及方案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。3.总体设计思想及方案珠澳口岸人工岛建成效果图3.总体设计思想及方案目录1.项目概况2.建设条件特点及要求3.总体设计思想及方案4.主体工程关键技术5.施工技术与装备4.主体工程关键技术1.桥梁工程关键技术在于：⑴埋置式承台设计及安装；⑵预制墩台拼装及接缝处耐久性保证；⑶曲线型钢塔线形控制；⑷宽大箱梁整孔安装；⑸海洋环境超长叠合梁耐久性保证；⑹超长钢桥面铺装方案选择与质量保证。1.沉管隧道工程关键技术在于：⑴实现纵向均匀沉降的隧道基础设计及施工质量保证；PHC桩高压旋喷桩SCP+堆载预压SCP天然地基4.主体工程关键技术⑵深埋大回淤荷载下合理管节结构设计；⑶管节及接头构造与防水设计；⑷特长海底隧道防灾与救援设计；⑸隧道结构与机电工程综合平衡设计；⑹海洋环境下结构耐久性设计；⑺超长沉管线形控制；4.主体工程关键技术⑻沉管管节工厂化预制及质量保证；4.主体工程关键技术⑼外海超大沉管深水无人沉放技术；4.主体工程关键技术⑽专用设备研发与保障；溜管式抛夯一体船定深平挖抓斗船（金雄号）多耙头基槽清淤船平台式整平船4.主体工程关键技术⑽专用设备研发与保障；混凝土搅拌、制冰、运输及布料系统管节同步顶推系统全断面液压自动模板系统4.主体工程关键技术⑽专用设备研发与保障；拉合系统声纳测控系统精调系统压载系统大马力全回转起锚艇安装船4.主体工程关键技术3.隧道人工岛工程关键技术在于：⑴采用深插式大圆筒设计，实现快速成岛;⑵大圆筒制造、运输、打设及精度控制；⑶挤密砂桩软土加固方案设计与施工控制；⑷利用深插钢圆筒实施整岛止水；⑸大超载比堆载预压加固岛内地基。4.主体工程关键技术目录1.项目概况2.建设条件特点及要求3.总体设计思想及方案4.主体工程关键技术5.施工技术与装备5.工程进展及计划香港口岸人工岛填海工程在施工岛壁结构香港侧桥梁正在进行预制厂建设，准备桩基础施工5.工程进展及计划主体工程岛隧工程2011年完成双岛成岛，2012年开始沉管预制、基础施工，沉放准备，2013年5月、6月完成首两节沉管安装，截至目前已完成四节沉管安装5.工程进展及计划主体工程桥梁工程正在进行桩基础施工、墩台预制、钢梁、钢塔制造等工作5.工程进展及计划珠澳口岸人工岛填海，2009年12月15日开始施工正在进行软基加固；珠海接线的控制性工程，隧道也在施工中。港珠澳大桥计划2016年底建成通车。5.工程进展及计划非通航孔桥施工海上施工钢管复合桩施工承台墩身安装组合梁架设构件预制桥面板预制钢梁组拼组合梁组合承台墩身预制—非通航孔桥施工—非通航孔桥施工-桩基灌注桩基混凝土采用全自动导向架，3次精确定位插打钢桩非通桩基施工装配式钻孔平台复合桩钢管制造—非通航孔桥施工-墩台施工非通墩台安装围堰运输与安装承台安装墩帽安装组合梁架设组合梁运输组合梁出海组合梁海上运输组合梁架设—非通航孔桥施工方案-组合梁架设组合梁场内移运钢管桩插打—九洲航道桥施工方案-基础施工钻孔桩施工九洲桥基础施工钢管桩插打围堰下放九洲航道桥施工—九洲航道桥施工方案-墩台及塔柱施工上塔柱及主梁施工钢混结合段节段吊装上塔柱整体吊装大节段运输大节段架设通航区通航区九洲航道桥主梁大节段安装架设总体方案—九洲航道桥施工方案-主梁施工非通航孔桥及九洲航道桥施工场景—主要施工方案主要资源配置情况—主要资源配置情况主要机械设备汇总表名称单位数量备注中山基地120t/150t龙门吊台2/3组合梁组合及承台墩身预制用100t龙门吊/40m台4桥面板吊装用2700t横移台车台4组合梁、承台墩身横移2800t纵移台车台1组合梁、承台墩身纵移混凝土搅拌站套12HZS120+2HZS180海上施工小天鹅艘1非通航孔桥钢桩打设、承台墩身吊装天一号艘1组合梁架设海天3艘1海上混凝土供应海天4艘1海上混凝土供应华尔辰艘1围堰吊装、桩的打设、墩帽墩身吊装大桥雪浪艘1钢桩打设人工岛混凝土搅拌站套12HZS180CB05进场施工人员约3283人，施工船舶70余艘，施工设备50余套。—大型设备配置情况大型设备配置情况船舶名称：“华尔辰”；起吊重量：主钩：2×600t；起升高度：80m。副钩：400t，起升高度：120m，全回转。起吊方式：主钩中心起吊；作业吃水：3.2m；主要作业：围堰的整体拼装、吊运、安装;复合桩钢管插打;部分墩身、墩帽的吊装。先进设备：配有德国MENCK公司1900s液压锤打桩锤。—大型设备配置情况大型设备配置情况船舶名称：“小天鹅”；起吊重量：2900t起吊方式：主钩中心起吊;起吊高度：41m；作业吃水：3.5m；主要作业：围堰的整体拆除、吊运、安装；复合桩钢管的插打;承台、墩身、墩帽的吊装。大型设备配置情况船舶名称：“天一号”；起吊重量：3000t起吊方式：主钩中心起吊;起吊高度：60m；作业吃水：4m；主要作业：组合梁架设。—大型设备配置情况大型设备配置情况—大型设备配置情况船舶名称：“海天3”；主要作业：海上混凝土施工供应。船舶名称：“大桥雪浪”；主要作业：钢桩打设。大型设备配置情况—大型设备配置情况设备名称：“横移台车”；主要作业：承台、墩身、墩帽的横向移运。载荷：2700t。设备名称：“纵移移台车”；主要作业：承台、墩身、墩帽及组合梁的纵向移运。载荷：2800t。—大型设备配置情况大型设备配置情况中山基地混凝土搅拌站（2HZS120+2HZS180）人工岛混凝土搅拌站（2HZS180）施工关键技术及新工艺（6项关键技术+2套新工艺）：㈠、非通航孔桥钢管复合桩施工关键技术；㈡、承台+底节墩身整体快速施工工艺；㈢、承台+底节墩身预制施工关键技术；㈣、埋置式承台安装关键技术；㈤、组合梁整孔制造新工艺；㈥、组合梁施工关键技术；㈦、九洲航道桥上塔柱整体吊装关键技术；㈧、九洲航道桥大节段施工关键技术。—施工关键技术及新工艺1、非通航孔桥钢管复合桩施工关键技术钢管复合桩施工关键技术：1、复合桩钢管保障120年使用寿命的施工措施：①采用高性能防腐涂层;②牺牲阳极阴极保护系统。2、钢管插打精度保证措施：采用新研发的全自动多向调节导向架，保证平面位置：50mm以内，垂直度：1/