港珠澳大橋建造技術VIP

港珠澳大橋建造技術

港珠澳大橋管理局蘇權科

二O一九年四月提綱

第一部分總體概況第二部分技術難點與科技創(chuàng)新1、建設目標、理念與技術標準2、主要創(chuàng)新領域3、新材料新產(chǎn)品開發(fā)4、大型外海施工裝備研發(fā)5、關鍵技術創(chuàng)新成果第三部分運營期的新科技挑戰(zhàn)工程包括珠海、澳門接線，珠海澳門口岸，海中橋隧主體工程，香港接線及香港口岸,總長55km，建成后將成為世界最長的跨海大橋。海中橋隧主體工程長約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518米，海中沉管段總長5664米，共分33節(jié)，標準管節(jié)長度180米，寬37.95米，高11.4米。區(qū)

段東過渡段（正在設計中）中間段西過渡段對應管節(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+堆載預壓擠密砂樁天然地基擠密砂樁擠密砂樁+堆載預壓高壓旋噴樁拋石夯平層（1.6m~2.0m）+碎石基床（0.5m~1.3m)混凝土標號C45，鋼筋用量240Kg/m3;每個22.5m節(jié)段砼量約3415m3，需在24小時澆注完成。創(chuàng)新性的采用大直徑深插式鋼圓筒作為止水圍護結構進行外海筑島。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構，用了210天時間，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約22.9公里，包括青州航道橋、江海直達船航道橋、九洲航道橋三座通航孔橋及其余約20公里非通航孔橋。建成國內首條鋼箱梁板單元制造自動化示范生產(chǎn)線；鋼結構焊接、組裝從傳統(tǒng)的工地式、粗放式轉變?yōu)楣S化、精細化管理模式；板單元、鋼結構拼裝階段采用“無馬裝焊、無損吊運、無損支撐”的“三無拼裝技術”。港珠澳大橋是當今世界綜合建設難度最大的跨海通道工程工程名稱海中橋梁海上人工島海底沉管隧道美國切薩皮克跨海工程長度：19.7km橋型：23mP.C.簡支梁+92m鋼桁梁基礎：高樁承臺面積：3.2萬m2/個水深：9~13.7m基礎：巖基長度：1662m+1749m規(guī)模：7.3m×4.12m×87m，4.6萬t槽深：15m厄勒跨海工程長度：7.844km橋型：140m結合桁梁+490m斜拉橋基礎：擴大基礎長度：4055m水深：約10m基礎：巖基長度：4050m規(guī)模：38.8m×8.6m×175m，5.6萬t槽深：10m韓國巨濟島-釜山連島大橋長度：8.2km橋型：2×230m+475m斜拉橋基礎：高樁承臺利用自然島長度：3700m規(guī)模：26.46m×9.97×180m，5.4萬t槽深：10m港珠澳跨海工程長度：22.9km橋型：110鋼箱梁+85m鋼箱組合梁+458m、268m、2×258m斜拉橋基礎：埋置式承臺面積：10萬m2水深：10m基礎：厚軟基長度：5664m規(guī)模：37.95m×11.4m×180m，8萬t槽深：33m42.5萬噸鋼結構制造470余次大件吊裝厚軟基上10萬m2人工島5.6公里沉管隧道50萬平米鋼橋面鋪裝196個埋置式墩臺沉管隧道埋深最深基槽開挖-48m二、技術難點與科技創(chuàng)新前所未有的技術挑戰(zhàn)建設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)保護構件體量大深水高精度安裝協(xié)調管理難節(jié)能環(huán)保安全運營建設條件復雜軟基厚度大回淤量大密水要求高——提升行業(yè)進步、填補國內空白、挑戰(zhàn)前所未有的技術禁區(qū)——如何建設高品質、長壽命的“世界級”跨海通道大橋建設目標：“建設世界級跨海通道，為用戶提供優(yōu)質服務，成為地標性建筑”三大建設目標大橋建設理念：——“全壽命周期規(guī)劃，需求引導設計”的設計理念——“大型化、標準化、工廠化、裝配化”的施工理念——“立足自主創(chuàng)新，整合全球優(yōu)勢資源”的合作理念——“綠色、環(huán)?！钡陌l(fā)展理念1、建設目標、理念與技術標準專用技術標準體系：——滿足三地政府協(xié)議和工程建設需求，在內地現(xiàn)行標準基礎上，適當吸納港澳地區(qū)及國際相關標準后編制——貫穿項目前期、建設期及營運期全壽命周期——包括指南、準則、規(guī)范、規(guī)程、導則、手冊等形式；分執(zhí)行性和指導性兩類——涵蓋設計、施工、質量驗收、營運維護、產(chǎn)品設施專項技術要求主要集中在以下幾個方面：——深埋沉管隧道設計施工技術——外海人工島設計施工技術——海上裝配化橋梁建設技術——全生命周期的耐久性設計施工技術——海上橋、島、隧工程防災減災技術2、技術創(chuàng)新領域——75mm預應力粗鋼棒系統(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)測傳感器3、新材料新產(chǎn)品開發(fā)——擬制大挑臂鋼箱梁渦振的TMD阻尼器——三種類型橋梁減隔震支座

（高阻尼、鉛芯、摩擦擺）——國產(chǎn)不銹鋼筋等研發(fā)了多項大型關鍵設備及工裝：8錘聯(lián)動大型鋼圓筒同步振沉系統(tǒng)；自動液壓管節(jié)全斷面預制模板系統(tǒng)；節(jié)段預制混凝土冷卻系統(tǒng)；混凝土輸送及布料系統(tǒng)；沉管多點液壓支撐頂推系統(tǒng)；平臺式深水碎石墊層鋪設整平船；深水無人自動管節(jié)沉放及調位系統(tǒng)；深水自動定位多耙頭基槽清淤船；橋梁沉樁導向架；4、大型外海施工裝備研發(fā)1）長大深埋沉管隧道基礎沉降控制技術研究

——提出長大深埋沉管隧道結構計算及基礎沉降計算方法；形成長大深埋沉管隧道混合基礎剛度過渡控制技術5、主要創(chuàng)新成果及應用多專業(yè)融合2）超長沉管隧道抗震設計方法與振動臺試驗模擬技術——建立多點非一致激勵下長大沉管隧道基于性能的抗震設計方法，并形成接頭減震控制技術超長沉管隧道振動臺試驗的模型箱設計試驗現(xiàn)場3、沉管隧道節(jié)段接頭構造型式研究及高水壓120年設計使用壽命止水帶研發(fā)——提出接頭受力簡化計算公式；研發(fā)水深大于40m、滿足120年設計使用壽命的具有自主產(chǎn)權的沉管隧道接頭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4）深水碎石高精度整平設備開發(fā)及施工工藝——集成開發(fā)水深大于40m、高精度碎石墊層鋪設整平船及測量控制系統(tǒng)碎石整平船實體照片整條隧道共需混凝土約85萬方；體量比釜山隧道大50%，外海通航水域長距離運輸。5）沉管管節(jié)工廠化制造技術6）海上擠密砂樁（SCP）地基處理關鍵技術——形成海上擠密砂樁（SCP）復合地基設計計算方法；——形成海上擠密砂樁（SCP）施工成套技術和專用設備，成樁深度達到水面下60m，船體、主要船機設備以及施工過程質量監(jiān)控裝置實現(xiàn)國產(chǎn)化；——建立人工島沉降計算模型，形成擠密砂樁復合地基設計軟件；——形成《海上擠密砂樁（SCP）設計與施工指南》；

海上擠密砂樁的檢測方法納入《水運工程地基基礎試驗檢測規(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結構進行筑島（推廣到橋梁）。建立了涵蓋設計計算理論、施工工藝、裝備制造等多方面的快速成島技術體系。7）海中人工島快速成島技術非通航孔橋近200個承臺墩身及組合梁2516塊橋面板全部為陸上預制；上部結構大規(guī)模采用鋼箱梁，用鋼量達40萬噸；板單元自動化生產(chǎn)。8）海上長橋裝配化施工技術11）正交異性鋼橋面板120年壽命的抗疲勞設計準則正交異性鋼橋面板模型疲勞驗證試驗研究10）水深大于15m潛水預制墩臺封堵止水技術9）埋床法全預制墩臺與鋼管復合樁基礎設計與施工方法大直徑鋼管復合樁縮尺模型試驗及數(shù)值仿真止水裝置現(xiàn)場工藝試驗12）基于可靠度理論的混凝土結構120年設計使用年限耐久性設計關鍵技術

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

------建立長期暴露試驗和室內快速模擬試驗之間的相關關系，提出與120年設計使用年限有定量關系的耐久性質量控制指標；制定《港珠澳大橋混凝土結構耐久性質量控制技術規(guī)程》；解決深埋、大截面沉管大體積混凝土裂縫控制關鍵技術問題，提出沉管混凝土溫度控制指標，制定《大體積混凝土全斷面澆筑控裂技術規(guī)程》自主研發(fā)的耐久性監(jiān)測傳感器14）實際環(huán)境與荷載作用下的實體工程混凝土結構耐久性評估與再設計技術

------形成實際環(huán)境荷載下、基于目標概率分析的實體工程混凝土耐久性評估和再設計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平臺15）

離岸特長沉管隧道建設防災減災關鍵技術——自主研發(fā)建成國內交通系統(tǒng)最大的燃氣式高溫試驗系統(tǒng)開展長大橋隧人工智能運營管理基本原理與設計原則創(chuàng)立長大橋隧智能運營管理國家(行業(yè))研發(fā)中心為全國長大橋隧智能運營管理提供基本范式及理論、技術、應用支撐落地港珠澳大橋原理與原則實踐經(jīng)驗

“共建、共治、共享”平臺應用三、運營期的新科技挑戰(zhàn)近期中期遠期形成交通運營人工智能技術標準和管理體系引領在交