港珠澳大橋建造技術(shù)

港珠澳大橋建造技術(shù)

港珠澳大橋管理局蘇權(quán)科

二O一九年四月提綱

第一部分總體概況第二部分技術(shù)難點(diǎn)與科技創(chuàng)新1、建設(shè)目標(biāo)、理念與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2、主要?jiǎng)?chuàng)新領(lǐng)域3、新材料新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)4、大型外海施工裝備研發(fā)5、關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新成果第三部分運(yùn)營(yíng)期的新科技挑戰(zhàn)工程包括珠海、澳門(mén)接線(xiàn)，珠海澳門(mén)口岸，海中橋隧主體工程，香港接線(xiàn)及香港口岸,總長(zhǎng)55km，建成后將成為世界最長(zhǎng)的跨海大橋。海中橋隧主體工程長(zhǎng)約29.6km，包含橋、島、隧工程，投資約481億元。

1、海底隧道隧道采用沉管方案，其中東西人工島島上段各長(zhǎng)518米，海中沉管段總長(zhǎng)5664米，共分33節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長(zhǎng)度180米，寬37.95米，高11.4米。區(qū)

段東過(guò)渡段（正在設(shè)計(jì)中）中間段西過(guò)渡段對(duì)應(yīng)管節(jié)E33E33～E30E30～E25E24～E7E4(s2)～E6(s2)E1(s3)～E4(s2)E1(s3)～E1(s1)處理方法高壓旋噴樁擠密砂樁+堆載預(yù)壓擠密砂樁天然地基擠密砂樁擠密砂樁+堆載預(yù)壓高壓旋噴樁拋石夯平層（1.6m~2.0m）+碎石基床（0.5m~1.3m)混凝土標(biāo)號(hào)C45，鋼筋用量240Kg/m3;每個(gè)22.5m節(jié)段砼量約3415m3，需在24小時(shí)澆注完成。創(chuàng)新性的采用大直徑深插式鋼圓筒作為止水圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行外海筑島。把120組直徑為22米，高約40-50米的大直徑鋼圓筒振沉至不透水層形成島壁結(jié)構(gòu)，用了210天時(shí)間，比傳統(tǒng)工法提前近2年形成外海施工的掩蔽條件。2外海人工島2、橋梁工程海中橋梁全長(zhǎng)約22.9公里，包括青州航道橋、江海直達(dá)船航道橋、九洲航道橋三座通航孔橋及其余約20公里非通航孔橋。建成國(guó)內(nèi)首條鋼箱梁板單元制造自動(dòng)化示范生產(chǎn)線(xiàn)；鋼結(jié)構(gòu)焊接、組裝從傳統(tǒng)的工地式、粗放式轉(zhuǎn)變?yōu)楣S化、精細(xì)化管理模式；板單元、鋼結(jié)構(gòu)拼裝階段采用“無(wú)馬裝焊、無(wú)損吊運(yùn)、無(wú)損支撐”的“三無(wú)拼裝技術(shù)”。港珠澳大橋是當(dāng)今世界綜合建設(shè)難度最大的跨海通道工程工程名稱(chēng)海中橋梁海上人工島海底沉管隧道美國(guó)切薩皮克跨海工程長(zhǎng)度：19.7km橋型：23mP.C.簡(jiǎn)支梁+92m鋼桁梁基礎(chǔ)：高樁承臺(tái)面積：3.2萬(wàn)m2/個(gè)水深：9~13.7m基礎(chǔ)：巖基長(zhǎng)度：1662m+1749m規(guī)模：7.3m×4.12m×87m，4.6萬(wàn)t槽深：15m厄勒跨海工程長(zhǎng)度：7.844km橋型：140m結(jié)合桁梁+490m斜拉橋基礎(chǔ)：擴(kuò)大基礎(chǔ)長(zhǎng)度：4055m水深：約10m基礎(chǔ)：巖基長(zhǎng)度：4050m規(guī)模：38.8m×8.6m×175m，5.6萬(wàn)t槽深：10m韓國(guó)巨濟(jì)島-釜山連島大橋長(zhǎng)度：8.2km橋型：2×230m+475m斜拉橋基礎(chǔ)：高樁承臺(tái)利用自然島長(zhǎng)度：3700m規(guī)模：26.46m×9.97×180m，5.4萬(wàn)t槽深：10m港珠澳跨海工程長(zhǎng)度：22.9km橋型：110鋼箱梁+85m鋼箱組合梁+458m、268m、2×258m斜拉橋基礎(chǔ)：埋置式承臺(tái)面積：10萬(wàn)m2水深：10m基礎(chǔ)：厚軟基長(zhǎng)度：5664m規(guī)模：37.95m×11.4m×180m，8萬(wàn)t槽深：33m42.5萬(wàn)噸鋼結(jié)構(gòu)制造470余次大件吊裝厚軟基上10萬(wàn)m2人工島5.6公里沉管隧道50萬(wàn)平米鋼橋面鋪裝196個(gè)埋置式墩臺(tái)沉管隧道埋深最深基槽開(kāi)挖-48m二、技術(shù)難點(diǎn)與科技創(chuàng)新前所未有的技術(shù)挑戰(zhàn)建設(shè)難度大工程要求高氣象水文海事外海深槽耐久性要求高生態(tài)保護(hù)構(gòu)件體量大深水高精度安裝協(xié)調(diào)管理難節(jié)能環(huán)保安全運(yùn)營(yíng)建設(shè)條件復(fù)雜軟基厚度大回淤量大密水要求高——提升行業(yè)進(jìn)步、填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白、挑戰(zhàn)前所未有的技術(shù)禁區(qū)——如何建設(shè)高品質(zhì)、長(zhǎng)壽命的“世界級(jí)”跨海通道大橋建設(shè)目標(biāo)：“建設(shè)世界級(jí)跨海通道，為用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，成為地標(biāo)性建筑”三大建設(shè)目標(biāo)大橋建設(shè)理念：——“全壽命周期規(guī)劃，需求引導(dǎo)設(shè)計(jì)”的設(shè)計(jì)理念——“大型化、標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化、裝配化”的施工理念——“立足自主創(chuàng)新，整合全球優(yōu)勢(shì)資源”的合作理念——“綠色、環(huán)保”的發(fā)展理念1、建設(shè)目標(biāo)、理念與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)專(zhuān)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系：——滿(mǎn)足三地政府協(xié)議和工程建設(shè)需求，在內(nèi)地現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，適當(dāng)吸納港澳地區(qū)及國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后編制——貫穿項(xiàng)目前期、建設(shè)期及營(yíng)運(yùn)期全壽命周期——包括指南、準(zhǔn)則、規(guī)范、規(guī)程、導(dǎo)則、手冊(cè)等形式；分執(zhí)行性和指導(dǎo)性?xún)深?lèi)——涵蓋設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量驗(yàn)收、營(yíng)運(yùn)維護(hù)、產(chǎn)品設(shè)施專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)要求主要集中在以下幾個(gè)方面：——深埋沉管隧道設(shè)計(jì)施工技術(shù)——外海人工島設(shè)計(jì)施工技術(shù)——海上裝配化橋梁建設(shè)技術(shù)——全生命周期的耐久性設(shè)計(jì)施工技術(shù)——海上橋、島、隧工程防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)2、技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域——75mm預(yù)應(yīng)力粗鋼棒系統(tǒng)——120年Ω橡膠止水帶——組合梁鋼混界面處的防腐橡膠——1860MPa斜拉索及配套體系——耐久性監(jiān)測(cè)傳感器3、新材料新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)——擬制大挑臂鋼箱梁渦振的TMD阻尼器——三種類(lèi)型橋梁減隔震支座

（高阻尼、鉛芯、摩擦擺）——國(guó)產(chǎn)不銹鋼筋等研發(fā)了多項(xiàng)大型關(guān)鍵設(shè)備及工裝：8錘聯(lián)動(dòng)大型鋼圓筒同步振沉系統(tǒng)；自動(dòng)液壓管節(jié)全斷面預(yù)制模板系統(tǒng)；節(jié)段預(yù)制混凝土冷卻系統(tǒng)；混凝土輸送及布料系統(tǒng)；沉管多點(diǎn)液壓支撐頂推系統(tǒng)；平臺(tái)式深水碎石墊層鋪設(shè)整平船；深水無(wú)人自動(dòng)管節(jié)沉放及調(diào)位系統(tǒng)；深水自動(dòng)定位多耙頭基槽清淤船；橋梁沉樁導(dǎo)向架；4、大型外海施工裝備研發(fā)1）長(zhǎng)大深埋沉管隧道基礎(chǔ)沉降控制技術(shù)研究

——提出長(zhǎng)大深埋沉管隧道結(jié)構(gòu)計(jì)算及基礎(chǔ)沉降計(jì)算方法；形成長(zhǎng)大深埋沉管隧道混合基礎(chǔ)剛度過(guò)渡控制技術(shù)5、主要?jiǎng)?chuàng)新成果及應(yīng)用多專(zhuān)業(yè)融合2）超長(zhǎng)沉管隧道抗震設(shè)計(jì)方法與振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)M技術(shù)——建立多點(diǎn)非一致激勵(lì)下長(zhǎng)大沉管隧道基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法，并形成接頭減震控制技術(shù)超長(zhǎng)沉管隧道振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模型箱設(shè)計(jì)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)3、沉管隧道節(jié)段接頭構(gòu)造型式研究及高水壓120年設(shè)計(jì)使用壽命止水帶研發(fā)——提出接頭受力簡(jiǎn)化計(jì)算公式；研發(fā)水深大于40m、滿(mǎn)足120年設(shè)計(jì)使用壽命的具有自主產(chǎn)權(quán)的沉管隧道接頭Omega止水帶

3條密封筋2層簾布止水帶照片OMEGA橡膠止水帶水密封試驗(yàn)4）深水碎石高精度整平設(shè)備開(kāi)發(fā)及施工工藝——集成開(kāi)發(fā)水深大于40m、高精度碎石墊層鋪設(shè)整平船及測(cè)量控制系統(tǒng)碎石整平船實(shí)體照片整條隧道共需混凝土約85萬(wàn)方；體量比釜山隧道大50%，外海通航水域長(zhǎng)距離運(yùn)輸。5）沉管管節(jié)工廠化制造技術(shù)6）海上擠密砂樁（SCP）地基處理關(guān)鍵技術(shù)——形成海上擠密砂樁（SCP）復(fù)合地基設(shè)計(jì)計(jì)算方法；——形成海上擠密砂樁（SCP）施工成套技術(shù)和專(zhuān)用設(shè)備，成樁深度達(dá)到水面下60m，船體、主要船機(jī)設(shè)備以及施工過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控裝置實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化；——建立人工島沉降計(jì)算模型，形成擠密砂樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)軟件；——形成《海上擠密砂樁（SCP）設(shè)計(jì)與施工指南》；

海上擠密砂樁的檢測(cè)方法納入《水運(yùn)工程地基基礎(chǔ)試驗(yàn)檢測(cè)規(guī)范》。擠密砂樁施工船

創(chuàng)新性的采用大直徑深插式鋼圓筒作為止水圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行筑島（推廣到橋梁）。建立了涵蓋設(shè)計(jì)計(jì)算理論、施工工藝、裝備制造等多方面的快速成島技術(shù)體系。7）海中人工島快速成島技術(shù)非通航孔橋近200個(gè)承臺(tái)墩身及組合梁2516塊橋面板全部為陸上預(yù)制；上部結(jié)構(gòu)大規(guī)模采用鋼箱梁，用鋼量達(dá)40萬(wàn)噸；板單元自動(dòng)化生產(chǎn)。8）海上長(zhǎng)橋裝配化施工技術(shù)11）正交異性鋼橋面板120年壽命的抗疲勞設(shè)計(jì)準(zhǔn)則正交異性鋼橋面板模型疲勞驗(yàn)證試驗(yàn)研究10）水深大于15m潛水預(yù)制墩臺(tái)封堵止水技術(shù)9）埋床法全預(yù)制墩臺(tái)與鋼管復(fù)合樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工方法大直徑鋼管復(fù)合樁縮尺模型試驗(yàn)及數(shù)值仿真止水裝置現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)12）基于可靠度理論的混凝土結(jié)構(gòu)120年設(shè)計(jì)使用年限耐久性設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

------建立基于可靠度理論的跨海集群工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)方法，制定《港珠澳大橋混凝土結(jié)構(gòu)基于可靠度的耐久性設(shè)計(jì)指南》環(huán)氧鋼筋綁扎13）保障120年使用壽命的施工與監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)

------建立長(zhǎng)期暴露試驗(yàn)和室內(nèi)快速模擬試驗(yàn)之間的相關(guān)關(guān)系，提出與120年設(shè)計(jì)使用年限有定量關(guān)系的耐久性質(zhì)量控制指標(biāo)；制定《港珠澳大橋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性質(zhì)量控制技術(shù)規(guī)程》；解決深埋、大截面沉管大體積混凝土裂縫控制關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，提出沉管混凝土溫度控制指標(biāo)，制定《大體積混凝土全斷面澆筑控裂技術(shù)規(guī)程》自主研發(fā)的耐久性監(jiān)測(cè)傳感器14）實(shí)際環(huán)境與荷載作用下的實(shí)體工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估與再設(shè)計(jì)技術(shù)

------形成實(shí)際環(huán)境荷載下、基于目標(biāo)概率分析的實(shí)體工程混凝土耐久性評(píng)估和再設(shè)計(jì)方法體系大橋耐久性數(shù)據(jù)管理分析管理系統(tǒng)32建成世界最大斷面足尺沉管隧道試驗(yàn)平臺(tái)15）

離岸特長(zhǎng)沉管隧道建設(shè)防災(zāi)減災(zāi)關(guān)鍵技術(shù)——自主研發(fā)建成國(guó)內(nèi)交通系統(tǒng)最大的燃?xì)馐礁邷卦囼?yàn)系統(tǒng)開(kāi)展長(zhǎng)大橋隧人工智能運(yùn)營(yíng)管理基本原理與設(shè)計(jì)原則創(chuàng)立長(zhǎng)大橋隧智能運(yùn)營(yíng)管理國(guó)家(行業(yè))研發(fā)中心為全國(guó)長(zhǎng)大橋隧智能運(yùn)營(yíng)管理提供基本范式及理論、技術(shù)、應(yīng)用支撐落地港珠澳大橋原理與原則實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

“共建、共治、共享”平臺(tái)應(yīng)用三、運(yùn)營(yíng)期的新科技挑戰(zhàn)近期中期遠(yuǎn)期形成交通運(yùn)營(yíng)人工智能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理體系引領(lǐng)在交