跨海大桥总体设计及关键技术图文并茂.ppt

1、跨海大桥总体设计及关键技术目录目录|CONTENTS一一、工工 程程 概概 况况二二、总总 体体 设设 计计三三、桥桥梁梁主主体体工工程程关关键键技技术术四四、人人工工岛岛及及沉沉管管隧隧道道关关键键技技术术工程概况工程概况 PROJECT OVERVIEW一、工程概况一、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：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

2、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）.珠海连接线43.7亿元；.珠海口岸及人工岛69.2亿元；.澳门连接线0.4亿元；.澳门口岸及人工岛55.5亿元.海中桥隧主体工程海中桥

3、隧主体工程347.2亿元；亿元；.海中桥梁香港段56.9亿元；.香港口岸及人工岛79.1亿元；ZhuhaiMacaoHongkong一、工程概况一、工程概况总体工作计划总体工作计划主主 体体 工工 程程 初初 步步 设设 计计2010.06已完成施施 工工 图图 设设 计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

4、.03施施 工工 及及 试试 运运 行行2010.12 2016.12一、工程概况一、工程概况亚热带海洋性季风气候区，温度1530，年降雨18002400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、地质特点总体气象、水文、地质特点一、工程概况一、工程概况建设特殊限制条件及需求建设特殊限制条件及需求p穿越中华白海豚保护区，环境敏感性强；p海域航线复杂、流量大，安全风险源多；p全桥设计寿命120年；p全桥组水率小于10%；p建成地标性建筑一、工程概况一、工程概况建设理念建设理念p全面实现“工厂化、大型化、标准化、装配化”工法；

5、p减少海上作业时间及作业量；p降低安全风险；p减少对海洋环境影响；p保证并提高工程质量总体设计总体设计 TOTAL DESIGN二、总体设计二、总体设计桥梁工程部分桥梁工程部分 航道桥景观设计p青州航道桥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、总体设计二、总体设计桥梁工程部分桥梁工程部分 航道桥景观设计p江海直达船航道桥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。

6、二、总体设计二、总体设计桥梁工程部分桥梁工程部分 航道桥景观设计p九洲航道桥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、总体设计二、总体设计桥梁工程部分桥梁工程部分 非通航孔桥结构设计p近珠海岸近珠海岸85m等跨组合连续梁桥等跨组合连续梁桥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、总体设计二、总体设计 墩身工厂分段预制、浮运就位、浮吊安装；组合梁85米制造、运输到位、浮吊分幅安装；利用专业制造厂、大型运输船、大型浮吊。

7、桥梁工程部分桥梁工程部分 非通航孔桥结构设计p近珠海岸近珠海岸85m等跨组合连续梁桥等跨组合连续梁桥二、总体设计二、总体设计桥梁工程部分桥梁工程部分 非通航孔桥结构设计p深水区深水区110m等跨钢箱连续梁桥等跨钢箱连续梁桥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、总体设计二、总体设计桥梁工程部分桥梁工程部分 非通航孔桥结构设计p深水区深水区110m等跨钢箱连续梁桥等跨钢箱连续梁桥 墩身工厂分段预制、浮运就位、浮吊安装；钢箱梁工厂110米制造、运输到位、浮吊安装 利用专业制造厂、大型运输船、大型浮吊。二、总体设计二、总体设计桥梁工程部分

8、桥梁工程部分 非通航孔桥结构设计p香港侧非通航孔桥香港侧非通航孔桥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、总体设计二、总体设计桥梁工程部分桥梁工程部分 非通航孔桥结构设计p香港侧非通航孔桥香港侧非通航孔桥二、总体设计二、总体设计桥梁工程总体设计特点桥梁工程总体设计特点p三座通航孔桥风格一致；p非通航孔桥标准跨径布置，适当增大跨径；p非通航孔桥承台埋入海床面；p采用单幅预制墩台装配化施工；p非通航孔桥箱梁等梁高布置；p非通航孔桥箱梁整跨吊装二、总体设计二、总体设计沉管隧道部分沉管隧道部分受香港机场

9、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、总体设计二、总体设计沉管隧道部分沉管隧道部分 人工岛设计 p东西人工岛各10万平米；p西岛为养护管理功能，p东岛兼旅游功能。二、总体设计二、总体设计沉管隧道部分沉管隧道部分 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、总体设计二、总体设计沉管隧道部分沉管隧道部分 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、总体设计二、总

10、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。口岸人工岛部分口岸人工岛部分 香港口岸二、总体设计二、总体设计口岸人工岛部分口岸人工岛部分 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桥梁主体工程关键技术 KEY TECHNOLOGY OF BRIDGE ENGINEERINGp桥梁主体工程关键技术桥梁主体工程关键技术桥梁主体工程关键技术桥梁主体工程关键技术p非通航孔桥施工关键

11、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p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p通航孔桥施工关键技术通航孔桥施工关键技术钢管复合桩基础钢管复合桩基础基础采用钢管复合桩基础，钢管直径2.0m2.5m，最大桩长超过100m，钢管参与受力设计p通航孔桥施工关键技术通

12、航孔桥施工关键技术大型承台钢套箱整体吊装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。p通航孔桥施工关键技术通航孔桥施工关键技术青州航道桥超高砼结构主塔及青州航道桥

13、超高砼结构主塔及“中国结中国结”安装技术安装技术超高砼结构索塔采用液压爬模施工超高砼结构索塔采用液压爬模施工结形撑为钢结构结形撑为钢结构“中国结中国结”造型造型p通航孔桥施工关键技术通航孔桥施工关键技术青州航道桥超高砼结构主塔及青州航道桥超高砼结构主塔及“中国结中国结”安装技术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，p通航孔桥施工关键技术通航孔桥施工关键技术青州航道桥超高砼结构主塔及青州航道桥超高砼结构主塔及“中国结中国结”安装技术安

14、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。p通航孔桥施工关键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Z0Z12 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;Z1Z12 节段整体吊装，重约2800吨。首次实现钢索塔整体吊装施工p通航孔桥施工关键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江海直达船航道桥超高钢索塔整体吊装技术p通航孔桥施工关键技术通航孔桥施工关键技术江海直达船航

15、道桥超高钢索塔整体吊装技术江海直达船航道桥超高钢索塔整体吊装技术p通航孔桥施工关键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。p通航孔桥施工关键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

16、艺，施工步骤分为两步：利用浮吊将上塔柱整体吊装至桥面横移滑道上；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p非通航孔桥施工关键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）埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）p干法工艺干法工艺之“大直径钢圆筒围堰”（构预制及运输）p非通航孔桥施工关键技术非通航孔桥施工关键技术p干法工艺干法工艺之“大直径钢圆筒围堰”（安装工艺）22m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）埋置式全预制桥梁墩台安装

17、技术（干法、湿法）p非通航孔桥施工关键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）埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）p干法工艺干法工艺之“双壁锁口无内支撑式钢围堰”(墩台预制与运输）p非通航孔桥施工关键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）埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）p干法工艺干法工艺之“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p非通航孔桥施工关键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）埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法

18、）经过多次优化，先后攻克了围堰拼装、下放、封底、拔除等难题。p干法工艺干法工艺之“双壁锁口无内支撑式钢围堰”(安装工艺）p非通航孔桥施工关键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）埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）p湿法工艺湿法工艺之“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。p非通航孔桥施工关键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）

19、埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）p湿法工艺湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”（构件预制运输）场内横纵移运轨道场内横纵移运轨道构件装船构件装船移运台车移运台车p非通航孔桥施工关键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）埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）p湿法工艺湿法工艺之“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。p非通航孔桥施工关键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）埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）结构体系包括：钢套箱;

20、悬吊系统;三维调节系统;抗浮反压装置p湿法工艺湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”p非通航孔桥施工关键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）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p湿法工艺湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”p非通航孔桥施工关键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）埋置式全预制

21、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。p湿法工艺湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”p湿法工艺湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”开展了托盘足尺模型止水试验研究，试验原理如图所示。p非通航孔桥施工关键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）埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）托盘模型试验结果表明：胶囊充气压力0.4MPa，注水压力达0.15MPa，止水效果良好。p非通航孔桥施工关键技术非通航孔桥

22、施工关键技术埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）p湿法工艺湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”p非通航孔桥施工关键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）埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）p湿法工艺湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”钢套箱止水设计 钢套箱与承台间采用双峰GINA带止水，双峰GINA止水带安装于套箱内壁设置的环绕式牛腿上，连同钢套箱整体安装并锚固于预制承台顶面。p非通航孔桥施工关键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）埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）p湿法

23、工艺湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”p非通航孔桥施工关键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）埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）p湿法工艺湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”托盘及三维调节系统安装p非通航孔桥施工关键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）埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）p湿法工艺湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”墩台吊装p非通航孔桥施工关键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）埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）p湿法工艺湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”p

24、墩台止水p焊接定位剪力键p浇筑速凝砂浆抽水并焊接定位剪力键，浇筑水速凝砂浆，初凝4h、终凝5h，强度达58.5MPa检测项目质量指标实测值初凝时间/h:min4 44:404:40终凝时间/h:min5 54:504:50自由膨胀/%01010.10.1抗压强度/MPa10h10h252532.232.21d1d404043.743.72d2d505058.558.5p非通航孔桥施工关键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）埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）p湿法工艺湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”完成套箱抽水后，在不同工况下，采用张线式位移传感器(S

25、W-10)，监测预制承台面处桩基护筒与预制承台间的相对位移。p非通航孔桥施工关键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）埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）p湿法工艺湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”监测结果显示，随着剪力键焊接、速凝砂浆浇筑到所有剪力键焊接完成的过程中，相对位移值逐渐减小，终值42m对预留孔后浇混凝土浇筑质量无影响。p非通航孔桥施工关键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）埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）p湿法工艺湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”为更加精确并全过程采集墩台摆动值，采用加速度传感器监

26、测预制承台和桩基钢护筒的自振值，加速度传感器独立安装在预制墩身及桩基钢护筒上，运用3G数据传输技术，远程全过程采集抽水完成后至预留孔后浇混凝土施工前整个施工过程中预制承台与桩基护筒的自振值。对加速度响应的监测结果进行积分运算，进一步得到位移的时程响应。墩身传感器 桩基护筒传感器 数据采集及传输装置p非通航孔桥施工关键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）埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）p湿法工艺湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”浇筑速凝砂浆，并完成所有剪力键焊接后，浇筑后浇孔底层混凝土前，监测数值显示自振值振幅最大值为200m。整体式墩身分节式墩身p非

27、通航孔桥施工关键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）埋置式全预制桥梁墩台安装技术（干法、湿法）p湿法工艺湿法工艺之“分离式胶囊柔性止水技术”p非通航孔桥施工关键技术非通航孔桥施工关键技术分节段预制墩身干接缝拼装接高新技术分节段预制墩身干接缝拼装接高新技术包括通航孔桥桥墩在内的全桥桥墩均采用工程预制、现场安装。受制于预制、吊装能力，墩身划分为23节，并通过预应力筋进行连接。墩身接缝采用干接缝，设置匹配的凸凹剪力键，接缝处涂抹满足技术要求的环氧树脂。预应力确定采用全螺纹粗钢筋。由于受力所需及墩身断面限制，粗钢筋直径设计为75mmp非通航孔桥施工关键技术非通航孔桥施工

28、关键技术分节段预制墩身干接缝拼装接高新技术分节段预制墩身干接缝拼装接高新技术p非通航孔桥施工关键技术非通航孔桥施工关键技术分节段预制墩身干接缝拼装接高新技术分节段预制墩身干接缝拼装接高新技术p精轧螺纹钢筋精轧螺纹钢筋国 内 精 轧 螺 纹 钢 筋 最 大 直 径 为50mm国外DSI精轧螺纹钢筋最大直径为75mmp滚压螺纹钢筋滚压螺纹钢筋国外FREYSSINET采用滚压螺纹钢筋，直径系列较多。国内成功研发了屈服强度达835MPa以上级别的75直径高强螺纹粗钢筋锚固体系。通过止转螺母防止钢筋松脱通过止转螺母防止钢筋松脱p非通航孔桥施工关键技术非通航孔桥施工关键技术分节段预制墩身干接缝拼装接高新技

29、术分节段预制墩身干接缝拼装接高新技术p非通航孔桥施工关键技术非通航孔桥施工关键技术分节段预制墩身干接缝拼装接高新技术分节段预制墩身干接缝拼装接高新技术p非通航孔桥施工关键技术非通航孔桥施工关键技术组合梁设计制造施工新技术组合梁设计制造施工新技术p标准跨径85m，等高分幅布置p封闭式钢主梁、桁架式隔板p最大规模组合梁p海洋环境CB05标浅水区非通航孔桥主梁采用“开口钢箱梁+混凝土桥面板”的组合结构p非通航孔桥施工关键技术非通航孔桥施工关键技术组合梁设计制造施工新技术组合梁设计制造施工新技术p桥面板变截面：跨中26cm，钢梁腹板处50cm，悬臂端22cm。p桥面板横桥向整体化、纵桥向分块预制，设湿

30、接头。p剪力钉：集束式钉群布置p桥面板控裂及耐久性措施：横向采用部分预应力体系 墩顶负弯矩区布置纵向预应力 防腐蚀钢筋p非通航孔桥施工关键技术非通航孔桥施工关键技术组合梁设计制造施工新技术组合梁设计制造施工新技术n钢主梁线性监控n钢主梁板单元制造n钢主梁组拼n钢主梁喷涂p非通航孔桥施工关键技术非通航孔桥施工关键技术组合梁设计制造施工新技术组合梁设计制造施工新技术n组合梁桥面板湿接缝浇注n桥面板预制n桥面板存放n组合梁整孔组合p非通航孔桥施工关键技术非通航孔桥施工关键技术组合梁设计制造施工新技术组合梁设计制造施工新技术n组合梁吊装n组合梁场内移运n组合梁装船n组合梁运输p非通航孔桥施工关键技术非

31、通航孔桥施工关键技术大跨度钢箱梁整孔制造与架设关键技术大跨度钢箱梁整孔制造与架设关键技术 钢箱梁制造国内首次引进“焊焊接接机机器器人人”、“数数控控折折弯弯机机”等先进的智能化生产设备，建造了世界一流的板单元制造生产线，大幅度提升了钢箱梁生产的车间化、机械化、自动化水平，缩短了制造周期。p深水区深水区110m等跨钢箱连续梁制造等跨钢箱连续梁制造p非通航孔桥施工关键技术非通航孔桥施工关键技术大跨度钢箱梁整孔制造与架设关键技术大跨度钢箱梁整孔制造与架设关键技术n变宽段钢箱梁吊装n长152.6m重4200t气田管线桥钢箱梁吊装n标准等宽段钢箱梁吊装p非通航孔桥施工关键技术非通航孔桥施工关键技术大规模

32、钢桥面铺装方案选择及质量管理大规模钢桥面铺装方案选择及质量管理参照香港钢桥面铺装经验，采用浇筑式+MA体系，开展了试验研究，钢桥面量大，质量是系统工程，有待检验。人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术 KEY TECHNOLOGY OF ARTIFICIAL ISLAND&IMMERSED TUNNELp人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术两岛面积约10万m2，离岸20km，水深约10m，软土层厚度2030m，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；人工岛概况人工岛概况人工岛施工关键技术人工岛施工关键技术p钢圆筒插入不透水粘土

33、层形成止水型围护结构，回填砂形成陆域。p西人工岛61个大圆筒，东岛59个钢圆筒；p单个圆筒直径22.0m，高40.5m49.5m，最大入土深度达29m。p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术人工岛施工关键技术人工岛施工关键技术降水联合堆载预压降水联合堆载预压塑料排水板塑料排水板p利用整岛止水条件，采用利用整岛止水条件，采用“局部开挖换填、插打塑料排水板、井点降水联局部开挖换填、插打塑料排水板、井点降水联合堆载合堆载”的大超载比的大超载比(2.1)(2.1)预压进行岛内软基处理；预压进行岛内软基处理；p将将永久的抛石斜坡堤永久的抛石斜坡堤和和临时钢圆筒结构临时钢圆筒结构相结合，海侧护

34、坡结构采用相结合，海侧护坡结构采用局部开局部开挖换填挖换填+挤密砂桩挤密砂桩复合地基。复合地基。p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术人工岛施工关键技术人工岛施工关键技术p 实现了快速成岛；p 止水和围护结构一体；p 为软基处理提供了条件；p 实现了岛内、岛外同步施工。p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术人工岛施工关键技术人工岛施工关键技术l钢圆筒制造p在上海振华重工制作p工厂化保证加工精度 p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术人工岛施工关键技术人工岛施工关键技术l 钢圆筒运输p7万吨级运输船运输p海上运输超过1600公里p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛

35、及沉管隧道关键技术人工岛施工关键技术人工岛施工关键技术l钢圆筒打设p8台600吨液压振动锤同步振沉圆筒p2011年5月15日西岛首个圆筒振沉p12月22日东岛最后一个圆筒振沉；p2011年“当年开工，当年成双岛”p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术人工岛施工关键技术人工岛施工关键技术l 副格打设p两圆筒间采用副格连接p副格采用弧形钢板p止水效果良好p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术人工岛施工关键技术人工岛施工关键技术l岛内软基处理p工后残余沉降控制在了30cm以内p土的力学性能大幅度提升。p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术人工岛施工关键技术人工岛施

36、工关键技术l岛内建设p东西岛营地建成p岛上搅拌站建设投产p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术人工岛施工关键技术人工岛施工关键技术西小岛基坑开挖及暗埋段施工p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术人工岛施工关键技术人工岛施工关键技术西小岛基坑开挖及暗埋段施工p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术人工岛施工关键技术人工岛施工关键技术岛壁结构施工p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管段全长沉管段全长5664m覆土厚度达覆土厚度达30m沉管段全长沉管段全长3510m水深水深30m贴近原海床面建设贴近原海床面建设沉管段全

37、长沉管段全长3240m贴近原海床面建设贴近原海床面建设水深水深30-47m水深超过水深超过45m贴近原海床面建设贴近原海床面建设p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术难点及挑战：超长 深埋 大回淤 软基 外海施工环境p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管基础p沿线基底位于不同地层且荷载差异p基础设计目标：总沉降 15cm，差异沉降 2cmp岛上段、岛头区、斜坡过渡段需进行地基处理p设计方案要利于施工过程质量控制，具备容错补救可行性p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道

38、关键技术沉管基础p研究并采用挤密砂桩柔性复合地基、高压旋喷半刚性复合地基、PHC刚性桩复合地基，实现三种复合地基及天然砂基地基刚度的平顺过渡；p将重力式码头工程成熟的抛填块石+强夯技术引入隧道基础，协调全线基础刚度、降低清淤难度。p采用先铺碎石基床，实现沉管竖向线形及平整度。p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术复合地基加固总体方案基础纵向布置区段岛上段斜坡段中间段斜坡段岛上段管节暗埋段敞开段E33E30/S4E30/S4E6/S2E6/S2E1暗埋段敞开段基础类型刚性桩复合地基SCP复合地基天然地基或局部开挖换填SCP复合地基刚性桩复合地基p人工岛

39、及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术岛上敞开段地基加固降水联合超载预压u降水联合超载预压u开挖卸载u振冲、碾密u铺设碎石垫层u施工敞开段结构p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术岛上沉管段高压旋喷复合地基u 降水联合超载预压u 开挖卸载u 施工高压旋喷桩形成复合地基u 铺设碎石垫层u 安放沉管岛上E1/E33部分沉管p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术过渡段一采用沉管挤密砂桩复合地基+堆载预压岛头过渡段沉管（岛头过渡段沉管（E1E4S3/E33E30S3）施工步骤：施

40、工步骤：u 挤密砂桩挤密砂桩u 堆载预压堆载预压u 开挖卸载开挖卸载u 碎石垫层碎石垫层u 管节沉放管节沉放 p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术过渡段二采用高置换率挤密砂桩复合地基过渡段沉管（E4S3E6S2）施工步骤：施工步骤：u 挤密砂桩挤密砂桩u 基槽开挖基槽开挖u 块石夯平块石夯平u 碎石垫层碎石垫层u 管节沉放管节沉放 p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术岛上暗埋段PHC刚性桩复合地基施工步骤：施工步骤：u 基槽开挖基槽开挖u 块石夯平块石夯平u 碎石垫层碎石垫层u 管节沉放管节沉放中间段沉

41、管（中间段沉管（E6S2E30S3）p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术组合基床n2m厚10100kg块石（夯平）n整平船铺设1.3m厚碎石垫层p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术n 基础施工沉管基础施工质量是决定沉管隧道成败的关键。沉管基础作业，主要关键工序包括：基槽粗挖、精挖；基槽清淤；基础抛石夯平；碎石基床铺设。沉管隧道纵断面图沉管隧道纵断面图p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术u基槽精挖u开挖水深大（50m），开挖精度要求高（-60+40cm）；u采

42、用大型定深平挖抓斗和挖深精度控制系统。金雄p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术监控系统耙管增长专用吸头u基槽清淤沉管隧道横卧珠江口，存在回淤可能与荷兰公司联合研制专用清淤船：l 能够进行系统定位和测量，能实时显示基槽槽底纵坡；l 可满足在不同类型基础面上（块石、碎石、粘土等）进行清淤施工。p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术u基础抛石夯平抛石夯平作业水深大（46m），夯平精度高（小于30cm）；夯平要顺应基础坡度；水下抛石、夯平工作量大；专用溜管式抛夯一体船：l溜管定点定量抛石、定点夯平p人工岛及沉管隧

43、道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术u碎石基床铺设u水深大（40m），整平精度要求高（允许偏差40mm）；u整平质量关系到沉管标高、接头的受力最大纵坡坡度为 2.98%；整平工作量大（单节面积近1.5万m2）研制国内第一艘平台式整平船；自动抬升、皮带运输、高精度声纳测控三大系统，全部采用自动化控制。p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术浅坞区及一次舾装区 预制车间混凝土生产区 深坞及二次舾装区 深坞沉箱坞门n 沉管预制场p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术 管节预制流程：绑扎

44、底板钢筋绑扎侧墙钢筋绑扎顶板钢筋钢筋笼移至浇筑坑并安装模板进行混凝土浇筑预制好的节段向前顶推22.5m匹配预制下一节段p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术 管节出坞流程：顶推完成关闭滑移坞门灌水、起浮、移位排水、舾装管节出坞匹配浇筑管段连续浇筑连续顶推p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术流水化钢筋生产加工线；大型自动化液压模板；混凝土搅拌及供应系统；混凝土温控及养护系统；管节顶推系统。u 预制生产线设备配置沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术深浅坞是坞闸一起

45、结构，是沉管出运通道，兼作舾装区；总面积6万m2，蓄水量146.5万m3；浅坞门钢闸门采用三角钢桁架式结构；深坞采用沉箱结构浮坞门；u 深浅坞p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术u 深浅坞p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术钢筋加工绑扎量大，精度高；埋件数量多，预埋精度高；共2条生产线，流水作业。n 钢筋绑扎及预埋件安装沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术n 液压模板德国PREI设计，上海振华重工制造管节一次性连续浇筑成型外侧模不设拉杆，由反力墙进行支撑沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术p人

46、工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术n 混凝土施工 混凝土拌制及供布料 混凝土全断面浇筑沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术n 混凝土控裂年平均温度23入模控制25 以内冰水混合物拌制混凝土各环节全过程温控养护棚进行混凝土养护沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术n 管节顶推单个节段重约9000t，标准管节，重约7万吨；四条顶推滑移轨道；192台850t主动支撑千斤顶（6台/节段/轨道），采用三点支撑，超过16万t支撑力；128台40t顶推千斤顶，多点连续同步顶推

47、，5120t顶推力；8台50t导向千斤顶。p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术n 一次舾装及管节起浮横移p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术n安装共33个管节n最深沉放水深约44m n最终接头设置于E29和E30之间n 沉管安装p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术n 沉管出运u浮运采用6-8艘（总马力数超过30000Hp）大马力全回转拖轮；u专用导航软件协调各拖轮；u实施海上临时交通管制和护航u管节尺度大，数量多；u外海浮运、水流、浪波条件复杂，拖航阻力大；

48、u浮运线路位于目前我国航运最繁忙的珠江口水域，多段航道交叉；u沉管无动力、无舵效，航道窄、多拖轮协作操控难。u沉管需要在基槽内横拖。p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术n 气象窗口选择u合作团队：国家海洋局海洋环境预报中心u技术手段 全球气象、波浪条件输入 四重区域嵌套预报模式 风云2号卫星提供实时气象数据 神威超级计算机进行模式解算GFS全球预报场全球预报场n水文气象窗口预报系统西太平洋，东亚(2615万Km2)中国南海(338万Km2)伶仃洋(13.4万Km2)四重预报区域嵌套全球气象预报p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧

49、道关键技术沉管隧道关键技术n 气象窗口选择预报中心服务器施工区水文气象监测仪器岛隧总营地现场保障子系统u系统由三个子系统构成水文气象观测模式计算、后方保障现场预报u所有数据实时在线分发施工现场北京岛隧营地p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术n 沉管锚泊定位u管节断面巨大，受波浪、水流力大；u流态多变，风浪、涌浪并存，对锚系威胁大；u沉放驳与沉管组成多浮体柔性受力体系，动力响应规律复杂。进行了物模、数模试验：系泊系统优化布置系泊系统受力（缆力、吊点力）管节系泊、沉放过程中的动力响应p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管

50、隧道关键技术n 深水无人沉放对接系统u沉管在深水（44m）精确对接难度大；u管节对接精度要求高；u国内首次采用水下无人对接技术。p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术u精确声纳测控系统（与日本、挪威公司合作开发）；u遥控遥测压载系统（与德国公司合作开发）；u数控拉合系统（法国、瑞士公司合作开发）；u数字化集成控制系统（自主开发）。无人对接沉放系统遥控压载系统精确声纳测控系统数控拉合系统数字化集成控制系统沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术p人工岛及沉管隧道关键技术人工岛及沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术沉管隧道关键技术u精确声纳测控系统采用声纳原理没有水下线缆、安装便捷。p人工岛及沉管