港珠澳大桥岛隧工程技术交流汇报ppt课件.pptx

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1、港珠澳大桥岛隧工程技术交流汇报,让世界更畅通,中交联合体港珠澳大桥岛隧工程项目总经理部2014年4月1日,Contents,目 录,1、岛隧工程概况,2. 总体施工工艺,1、岛隧工程概况,1. 工程概况,1. 工程概况,1.1 港珠澳大桥项目,港珠澳大桥东连香港、西接珠海/澳门，是集桥、岛、隧为一体的跨海通道，全长35.6km； 大桥共分为珠海和澳门接线、珠澳口岸人工岛、大桥主体工程、香港连接线及香港口岸人工岛六部分； 岛隧工程是控制性工程。,1.2 港珠澳大桥岛隧工程,1. 工程概况,岛隧工程总长7440.5m，包括5664m沉管隧道，2个面积10万m2离岸人工岛及长约800m桥梁。港珠澳大

2、桥沉管隧道是我国首条于外海建设的沉管隧道。是目前世界唯一深埋大回淤节段式沉管工程，建成后是世界上最长的公路沉管工程。,Contents,目 录,1、岛隧工程概况,2. 总体施工工艺,1、岛隧工程概况,1. 工程概况,2. 总体施工工艺,2.总体施工工艺,请观看视频演示14,Contents,目 录,1、岛隧工程概况,2. 总体施工工艺,1、岛隧工程概况,1. 工程概况,3.1 人工岛,东西人工岛面积各约10万m2； 离岸20km，水深约10m，软土层厚度2030m； 人工岛实现桥隧转换。,3.1 人工岛,西人工岛61个大圆筒，东岛59个钢圆筒；单个圆筒直径22.0m，高40.5m50.5m，最

3、大入土深度达29m。钢圆筒插入不透水粘土层形成止水围护结构，回填砂形成陆域。,3.1 人工岛技术创新点,快速成岛,同时施工,超载预压,采用深插式钢圆筒形成整岛围护止水结构，实现了： 快速成岛，形成陆域； 岛内降水、大超载比堆载预压； 岛内、岛外同时施工。,3.2 人工岛施工关键技术钢圆筒制作运输,板单元制作,圆筒对接,圆筒装驳,圆筒运输,钢圆筒在上海振华重工长兴岛车间内进行板单元的加工，在场地内进行分段拼装；通过龙门吊及浮吊进行场内运输及装驳。,圆筒拼装,采用8台液压振动锤同步联动，振沉钢圆筒； 2011年5月15日开始西岛首个钢圆筒振沉，215天完成了东西人工岛120个钢圆筒振沉施工，垂直度

4、达到1/200。,3.2 人工岛施工关键技术钢圆筒振沉,3.2 人工岛施工关键技术副格打设,副格振沉试验,现场副格振沉,两圆筒间采用副格连接； 为验证副格打设工艺及止水效果，在陆上进行了模拟试验。,3.2 人工岛施工关键技术副格打设,经验证，副格采用弧形钢板结构；现场施工结果表明止水效果良好。,3.2 人工岛施工关键技术岛壁结构施工,挤密砂桩打设块石抛填扭工块护面安装,回填砂及排水、塑料排水板打设、降水联合堆载预压工后残余沉降控制在了30cm以内；土的力学性能大幅度提升。,3.2 人工岛施工关键技术岛内施工,3.2 人工岛施工关键技术西小岛基坑开挖及暗埋段施工,3.2 人工岛施工关键技术救援码

5、头,原计划在东西人工岛北侧建设两个高桩码头，经论证后，采用挤密砂桩地基加固，地基性能明显改善，因此改为重力式沉箱码头；该结构避免了大范围开挖换填、降低了对环境的影响，提高了使用寿命；本码头是我国首次在软土地基上建成的重力式码头，为我国后续类似工程积累了宝贵经验。,Contents,目 录,1、岛隧工程概况,2. 总体施工工艺,1、岛隧工程概况,1. 工程概况,4.1 沉管隧道,沉管是大桥控制性工程，是我国首条于外海建设的沉管隧道，是目前世界唯一深埋大回淤节段式沉管工程沉管段总长5664m，分33节，标准节长180m，宽37.95m，高11.4m，单节重约8万吨，最大沉放水深44m;沉管隧道的关

6、键：隧道基础设计与施工、深埋段隧道纵向设计、沉管工厂化预制、沉管安装。,4.2 精细化勘察,带波浪补偿的海上钻探系统,减少扰动的土样保管箱,4. 沉管隧道,按照国际标准开展精细化勘察，获得准确详细的地质资料和地层参数，指导基础设计。 建立了三维模型及地质数据库。,4.3 沉管隧道基础特点,天然地基,本工程沉管隧道坐落在深厚软基层上，为了保证整个基础的刚度协调，基础设计采用了多种方案，对施工精度的要求高。,4.3 沉管隧道基础特点,SCP+堆载预压+碎石垫层； 高置换率SCP+抛石夯平+碎石垫层； 天然地基+抛石夯平+碎石垫层。,4.3.1 精细化基础施工,沉管隧道纵断面图,沉管基础施工质量是决

7、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。,共计投入7条挤密砂桩船进行基础加固施工； 根据需求，置换率从26%70%，挤密置换的同时，实现排水固结；最大施工深度可达70m，最大成桩桩径可达2m；成桩过程计算机全自动控制，质量保障度高；经验证，控沉效果理想。,4.3.2 挤密砂桩施工,金雄,开挖水深大（50m），开挖精度要求高（-60+40cm）； 开发采用大型定深平挖抓斗和挖深精度控制系统。已经过实际施工验证满足要求。,4.3.3 基槽精挖,监控系统,耙管增长,专用吸头,4.3.4 基槽清淤关键技术,捷龙号专用清淤船,沉

8、管隧道横卧珠江口，存在回淤；回淤将对隧道基础质量造成影响，并对沉管安装带来风险。与荷兰公司联合研制专用清淤船 能够进行系统定位和测量，能实时显示基槽槽底纵坡；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。,4.3.5 基础抛石夯平关键技术,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；开发专用溜管式抛夯一体船：溜管定点定量抛石、定点夯平；采用液压振动锤水下夯平，大幅提高夯平效率及质量。,4.3.6 碎石基床铺设关键技术,特点：水深大（45m），整平精度要求高（允许偏差40mm）；整平质量关系到沉管标高、接头受力；最大纵坡坡度

9、为 2.98%；整平工作量大（单节面积近0.8万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。,4.3.6 碎石基床铺设关键技术,前10个管节的碎石基床整平检测数据表明，测点数据合格率达到95%以上，管节安装后的纵向线型控制良好。,4.4 深埋大回淤节段式沉管特点,深埋大回淤条件下的节段式沉管，世界范围内无案例；钢筋混凝土结构，混凝土自防水，使用寿命120年；节段接头剪力键及防水是隧道结构的关键。,4.4.1 “半刚性”沉管结构,针对深埋大回淤的特点，联合国内外科研、咨询单位进行了纵向受力机理和结构行为研究、试验验证、构造设计等，首次提出了

10、“半刚性”沉管结构体系。,保留预应力，使节段接头摩擦力与接头剪力键协同作用，提高抗剪安全度；节段接头处无粘结预应力可有效控制节段接头张开变形，使接头能在较小张开情况下适应地基不均匀性，同时降低接头渗漏水风险。,4.4.2 “半刚性”沉管结构的优点,4.5 沉管管节预制特点,沉管隧道共33节管节,标准管节长180米，由8个节段组成； 单个节段长22.5米， 单节混凝土方量约3400m3，采用全断面 一次性连续浇筑； 综合考虑工期要求及预制质量控制，采用工厂法预制。,釜山隧道干坞预制法,厄勒隧道沉管预制工厂,对比传统干坞法，工厂法管节预制具有以下优势：工厂占地面积小；连续预制，受气象条件影响较小；

11、标准化流水线生产，质量可控。,4.5.1 沉管预制厂,4.5.2 沉管预制厂,沉管预制厂位于桂山岛，距离隧道轴线约7海里。预制厂包括： 钢筋绑扎区 浇筑区 浅坞区 深坞区两条流水线同时生产，每两个月生产两个管节。,4.5.3 预制厂生产线配置,集成了当今世界多项先进技术和装备：流水化钢筋生产加工线；大型液压模板；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。,4.5.4 管节节段预制流程,台座1,台座2,台座3,砼浇筑台座,顶板钢筋托架,内模,1-1剖面图,4.5.5 管节节段预制流程底板钢筋绑扎,台座1,台座2,台座3,砼浇筑台座,2-2剖面图,顶板钢筋托架,内模,4.5.6 管

12、节节段预制流程中墙、侧墙钢筋绑扎,台座1,台座2,台座3,砼浇筑台座,3-3剖面图,内模,顶板钢筋托架,4.5.7 管节节段预制流程顶板钢筋绑扎,台座1,台座2,台座3,砼浇筑台座,4-4剖面图,内模,4.5.8 管节节段预制流程体系转换,台座1,台座2,台座3,砼浇筑台座,5-5剖面图,4.5.9 管节节段预制流程内模安装,台座1,台座2,台座3,砼浇筑台座,4.5.10 管节节段预制流程节段浇筑,匹配前段浇筑下个节段,浇筑完成后逐段顶推,一次舾装、关闭浅坞门,灌水、起浮、移位,排水、二次舾装,管节出坞,4.5.11 沉管管节预制出坞,4.5.12 流水化钢筋加工生产线,钢筋加工、绑扎量大，

13、共设置2条生产线，每条生产线设置3个钢筋加工、绑扎区，形成流水作业。,4.5.13 大型液压模板系统,模板系统由底模、侧模、内模及针形梁组成，由液压系统控制，端模采用分块拼装。,4.5.14 混凝土搅拌及供应系统,采用四台3m3搅拌系统，搅拌能力50m3/h； 采用12台泵车及6台布料系统。,4.5.15 混凝土温控及养护系统,设置制冰系统，采用冰水混合物进行混凝土拌制； 原材料到混凝土拌制、运输、浇筑、养护全过程采取温控措施； 采用养护棚喷淋养护； 控制沉管混凝土入模温度，25 （高温季节28 ），至今未发现温度裂缝； 全过程进行温度监控。,4.5.16 管节顶推系统,每个管节重约8万吨，管

14、段下方设置四条顶推滑移轨道； 沉管下部布置192主动支撑千斤顶，采用三点支撑； 单个管节设128台顶推千斤顶，多点连续同步顶推； 在管节前后设置两套导向装置。,关闭深、浅坞门，坞内灌水、管节试漏、起浮；,4.5.17 管节横移,4.5.18 管节横移,通过坞内绞缆系统，横移管节至深坞区。,4.5.19 管节舾装,沉管在浅坞内进行流水化一次舾装,沉管深坞内进行二次舾装,4.6 沉管浮运及安装施工特点,国内首条外海沉管隧道，工程经验少； 项目位于珠江口航道运输最繁忙水域， 交管难度大； 外海施工，水流、波浪条件复杂； 沉管操控难度大； 深水安装和潜水作业难度大； 沉管对接安装精度要求高； 36个月

15、完成33节管安装，工期紧。,二次舾装,出坞,浮运,系泊,下沉,对接,后续作业,4.6 沉管舾装、浮运及安装流程,针对本工程浮运安装施工特点，开展了浮运阻力、操控性等试验研究，建立了作业窗口管理系统、浮运安装决策机制，集成开发了深水无人沉放系统，包括： 遥控压载系统 深水测控系统 数控拉合系统 管内精调系统,4.6 沉管浮运及安装试验研究与系统开发,4.6.1 研发精细化作业窗口管理系统,作业窗口是指适合沉管安装的时间段； 窗口预报是沉管安装决策最重要的依据； 预报难度：“小区域、长时段、精度高、要素多”； 建立了精细化作业窗口预报管理系统。,4.6.1 研发精细化作业窗口管理系统,三个子系统：

16、 北京：预报中心服务器 施工现场：水文气象观测 岛隧营地：现场预报 在持续一年的观测、比对基础上，继续开展模型的检验、修正工作，不断提高预报精度,4.6.2 沉管浮运施工特点,航道一,管节尺度大，数量多；外海浮运、水流、浪波条件复杂，拖航阻力大；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；沉管无动力、无舵效，航道窄、多拖轮协作操控难；横流、横浪情况下狭窄基槽内长距离横拖。,物模、数模试验分析拖航阻力,操船模拟试验分析操控性,浮运航迹带,4.6.2 沉管浮运开展的试验研究,开展了浮运阻力物模试验、数模计算；进行了管节浮运拖带操船模拟试验；在施工海域开展了四次浮运演练。,管节航道内浮

17、运采用4+4+2的方式进行拖带（4艘大马力全回转拖轮吊拖、4艘全回转拖轮绑拖和2艘拖轮备用）。在基槽浮运中拖轮4+6的方式进行横拖。,4.6.2 沉管浮运拖带方式,采用8-10艘大马力全回转拖轮协同作业；开发了专用导航软件协调各拖轮；实施海上临时交通管制和护航。,4.6.2 沉管浮运施工,4.6.3 外海沉管系泊特点及开展的研究,管节断面巨大，受波浪、水流力大流态多变，风浪、涌浪并存，对锚泊系统威胁大；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： 系泊系统受力（缆力、吊点力）； 管节系泊、沉放过程中的动力响应； 锚抓力试验。,系泊缆绞车,安装缆绞车,沉放吊索绞

18、车,4.6.3 外海沉管系泊系泊系统,双体船沉放驳锚泊系统；设置了系泊锚及沉放锚系。,采用大抓力锚新造大马力全回转起锚艇抛起锚,4.6.3 外海沉管系泊大抓力锚,4.6.4 外海沉管深水无人沉放技术,采用扛吊法进行沉管安装； 安装船控制室通过信息技术和遥控技术实现管节姿态调整、轴线控制和精确对接； 系统包括：锚泊定位系统、压载控制系统、数控拉合系统、深水测控系统、管内精调系统。,压载水箱,压载水箱,在控制室内遥控，实现管节压载水箱注水、排水，调节管节在水中的负浮力和姿态。,4.6.5 遥控遥测压载系统,GPS,采用GPS+声纳原理；无水下线缆、安装便捷；可实现沉管水下绝对定位和相对定位。,4.

19、6.6 深水测控系统,4.6.7 数控拉合系统,沉管对接后，采用拉合系统使GINA止水带初步压缩。拉合系统采用反勾结构，通过遥控实现千斤顶拉合。,4.6.8 管内精调系统,沉管水力压接完成后，如出现轴线偏差超出设计要求，则需进行线形调整。管节与基床摩阻力大；GINA止水带反力大；设置多台顶推千斤顶和限位千斤顶。,4.7 曲线段管节施工,E28E33管节位于半径5500m的曲线上，同时纵向有纵坡，管节工厂化预制顶推、碎石基床铺设、沉放对接控制等许多新问题尚在研究。,4.8 沉管隧道水下最终接头,接头处水深30m，管节定位精度要求相对偏差要求不大于35mm，采用水下安装模板，止水难度大；采用传统接

20、头方案工期35个月；正在对“端部块体法、V型块体法、key管节工法”进行研究，以确定快速安全稳妥的最终接头方案。,最终接头止水模板,V块体法,Key管节工法,Contents,目 录,1、岛隧工程概况,2. 总体施工工艺,1、岛隧工程概况,1. 工程概况,5.1 人工岛专用设备：,8锤联动大型钢圆筒同步振沉系统,5.2 基础施工专用设备：,定深平挖抓斗船（金雄号）,溜管式抛夯一体船,基槽专用清淤船,平台式整平船,5.3 沉管预制专用设备：,大型液压模板系统,管节同步顶推系统,混凝土搅拌、制冰、运输及布料系统,5.4 沉管浮运安装专用设备,压载系统,水下拉合系统,声纳测控系统,精调系统,沉管安装船,大马力全回转起锚艇,结语 岛隧工程是我国首个在外海建设的深埋式沉管隧道，规模庞大，技术难度高，社会关注度高。开工以来，在各级领导、专家、同仁的关心、指导和帮助下，我们通过不懈努力，解决了众多工程中遇到的问题，克服了重重困难，取得了一定进展，但仍面临巨大的挑战和风险。恳请各位领导及同仁多多提出宝贵意见和建议。,谢谢,THANKS,让世界更畅通,