港珠澳大桥主体工程初步设计方案及重大问题汇报.ppt

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1、项目介绍 Introduction,港珠澳大桥主体工程初步设计方案及关键技术问题,2010-11-25,港珠澳大桥管理局 苏权科,主要内容： 一、工程概况 二、主要技术标准 三、初步设计推荐方案 四、重要工程问题 五、科研规划与国家科技支撑计划 六、施工安排与标段划分,一、工程概况,（1）港珠澳大桥是继三峡工程、青藏铁路、南水北调、京沪高铁后又一重大工程。 （2）工程包括珠海、澳门接线，珠海澳门口岸，海中主体工程，香港接线及香港口岸,总长约50km，总投资约729亿。 （3）连接粤、港、澳三地，两种不同体制的工程，由中国内地、香港、澳门特别行政区共同投资建设。 （4）建设条件复杂，技术难度大；

2、涉及“一国两制三地”，协调量大、管理难度大。,1.1 规模,一、工程概况,包括三大部分： （1）海中桥隧主体工程： 东自粤港分界线，止于珠澳口岸人工岛，总长约29.6km。 （2）香港口岸及珠海、澳门口岸： 珠澳口岸同岛设置于珠海拱北湾附近填海区（填海面积约208公顷），香港口岸位于香港机场东北角填海区（填海面积约113公顷） 。 （3）香港连接线、珠海连接线、澳门连接线： 珠海接线长13.89 km；香港接线长12.6 km，；澳门接线为连接到明珠附近的新填海区，长约200m。,1.2 组成,二、主要技术标准,（1）采用双向六车道高速公路标准建设，设计速度采用100 km/h，桥梁总宽33.

3、1m，隧道宽度采用214.25m、净高采用5.1m； （2）全线桥涵设计汽车荷载等级采用公路级，同时应满足香港Structure design manual for highways and railways中规定的活载要求； （3）大桥的设计使用寿命为120年； （4）地震设防标准：地震基本烈度为VII度；,各通航孔净空尺度表,3.1 总体,三、初步设计推荐方案,（1） 穿越伶仃西航道和铜鼓航道段为隧道方案，约6.75 km ，其余约22.9 km段采用桥梁方案，东、西人工岛各长约625m ，最近间距约5584m，东人工岛东边缘距粤港分界线约366m ；,（2）主体工程东端在粤港分界线处与香

4、港侧桥梁衔接，采用与香港侧方案协调的桥跨布置及桥梁外形方案；,3.1 总体,三、初步设计推荐方案,（3）主体工程在珠澳口岸处与大桥桥头管理区及口岸衔接，设置定向立交满足桥头区域交通组织，利用桥头缓冲地带设置收费设施，对交通工程及附属设施进行统筹安排；,3.1 总体,三、初步设计推荐方案,（4）总体桥跨布置以尽量减少阻水比为目标、适当增大非通航孔桥梁跨径、在经济性与阻水率之间获得平衡。,3.2 桥梁,三、初步设计推荐方案,九洲航道桥,江海直达船航道桥,青州航道桥,深水区非通航孔桥,浅水区非通航孔桥,3.2 桥梁,三、初步设计推荐方案,（1）青州航道桥： “中国结”双塔空间双索面钢箱梁斜拉桥 桥跨

5、布置：110+126+458+126+110=930m,主梁采用带挑臂翼缘板的整体钢箱梁；采用双索面扇形布置；索塔采用H形混凝土塔，上横梁采用“中国结”造型；基础采用钢管复合嵌岩桩，塔处设置竖向支承、纵向阻尼装置及横向抗风支座，塔区附近设置风障。,3.2 桥梁,三、初步设计推荐方案,（2）江海直达船航道桥：三塔独柱中央索面钢箱梁斜拉桥 桥跨布置：129258258129774m,主梁采用带挑臂翼缘板的整体钢箱梁，中央双索面竖琴式布置，索塔采用独柱式混凝土塔，基础采用钢管复合嵌岩桩。塔身横向两侧和两个过渡墩顶设置横向阻尼装置；索塔处设置纵向阻尼装置。塔区附近设置风障。,3.2 桥梁,三、初步设计

6、推荐方案,（3）九洲航道桥：风帆塔双塔独柱钢箱梁斜拉桥 桥跨布置：85+127.5+268+127.5+85=693m,满足澳门机场航空限高要求，调整了桥跨布置。主梁采用带挑臂翼缘板的整体钢箱梁，单索面竖琴式布置，索塔采用“风帆形”钢塔，基础采用钢管复合嵌岩桩，塔区附近设置风障。纵向阻尼装置提高抗震性能。,3.2 桥梁,三、初步设计推荐方案,（4）深水区非通航孔桥：110m等跨单箱双室整幅钢箱梁（技术设计）,标准联：110m等跨6孔一联，跨越Y13-1气田管线处桥跨为(110+150+110)=370m，主梁：单箱双室整幅等梁高钢箱梁，全宽33.1m，梁高4.5m。钢管复合桩基础，承台和墩身预

7、制安装，承台埋入海床。,3.2 桥梁,三、初步设计推荐方案,（5）浅水区非通航孔桥：85m等跨组合梁方案（技术设计）,标准联：6孔一联，主梁：单箱单室分幅组合梁，全宽33.1m，梁高4.3m。整幅墩身，钢管复合桩基础，承台和墩身预制安装，承台埋入海床。,3.2 桥梁,三、初步设计推荐方案,（6）东、西人工岛结合部非通航孔桥：双幅分离预应力混凝土刚构,西人工岛结合部：总长264m ，44m等跨布置，3跨一联。箱梁连续变宽，桥面平均宽度约20m，为常规等高变宽度预应力混凝土梁桥。重点处理好浪托力及防腐耐久性问题。 东人工岛结合部：总长390m，桥跨布置为2(347.5)+335m，3跨为一联，结构

8、外形与香港侧保持一致，方案同西岛结合部。,3.3 隧道,三、初步设计推荐方案,（1）平、纵布置,平面：两岛间沉管段长5664m，东、西人工岛现浇暗埋段长均为163m，敞开段长各398m 。5500m大半径圆曲线延伸到隧道。,纵断面：最小排水纵坡0.3%，在两主航道间W形断面，隧道管节顶板最低标高-30.18m以下。,3.3 隧道,三、初步设计推荐方案,（2）横断面,纵向通风加重点排烟通道通风方式。 采用两孔一管廊横断面，两侧为行车道孔，中间管廊内上层为专用排烟通道，中层为横向安全通道，下层为电缆沟和海底泵房。 中隔墙上每间隔90m设置一处逃生安全门。,3.3 隧道,三、初步设计推荐方案,（3）

9、管节结构、接头构造,采用节段式钢筋混凝土管节，共33个，标准管节节长822.5=180m。,管节间接头采用传统的GINA+OMEGA+剪切键。小节段间接头采用“可膨胀密封条+OMEGA密封条+剪力键”方案，管节结构自防水。,三、初步设计推荐方案,管 节 接 头,节 段 接 头,横 断 面,3.3 隧道,三、初步设计推荐方案,（4）基槽开挖,边坡坡率为：淤泥与淤泥质土中采用1:7，粘土（包括粉质粘土及夹砂层）、砂层中采用1:3，在纵向分布的中间深埋隧道段采用二级边坡方案，在两端靠近人工岛段采用一级边坡方案。,3.3 隧道,三、初步设计推荐方案,（5）基础处理,沉管基础垫层推荐采用先铺碎石整平层，

10、垫层平均厚1.5m。 为保证沉管均匀沉降，根据地质情况及受载分段采用加固方案。,3.3 隧道,三、初步设计推荐方案,（6）回填与覆盖,3.3 隧道,三、初步设计推荐方案,（7）岛头管顶防护,在岛头处露出海床管顶的防撞设施，采用防撞墩台+警示性浮体组合拦截系统。,3.3 隧道,三、初步设计推荐方案,（8）干坞与系泊区,推荐3+3方案， 并列2个干坞。 单坞同时预制3个管节。 干坞长260m，宽432m。,3.4 隧道人工岛,三、初步设计推荐方案,（1）总体方案,东人工岛采用“蚝贝”主题外形，总面积为103161m2，岛长625m，宽225m。除了管理养护功能外，兼有服务观光功能，设置有旅游开发、

11、养护救援、环保安保、基础设施等设施。 西人工岛采用“蚝贝”主题外形，总面积97962m2，岛长625m，岛宽185 m。西人工岛以管理功能为主，设置运营、养护、救援站。,东人工岛功能分区,西人工岛功能分区,（含对外服务区）,（以项目管理为主）,3.4 隧道人工岛,三、初步设计推荐方案,（2）结构方案,岛壁结构设计方案采用抛石斜坡堤,为满足开工后27个月具备沉管首节管节沉放条件，西人工岛上包含第一段隧道暗埋段的区域（即“小岛”）需先期施工。其基坑围堰结构采用格形钢板桩，地基处理采用开挖换填方案，换填中粗砂并振冲密实。 东岛一次填筑完成。,3.4 隧道人工岛,三、初步设计推荐方案,（3）地基处理,

12、岛壁区：开挖换填中粗砂振冲密实+挤密砂桩+排水砂桩 岛内吹填区：部分开挖换填中粗砂振冲密实+排水砂井,3.5 交通工程与附属设施,三、初步设计推荐方案,采用“相对集中、有限分散”的管理方式。设置的沿线设施包括： 监控收费通信中心：1处，设在位于太澳互通立交附近的港珠澳管理中心； 监控所：1处，设在西人工岛； 养护工区：1处，设在太澳互通，与管理中心同址合建； 养护站：2处，设在珠澳口岸和西人工岛； 救援站：3处，设在珠澳口岸、西人工岛、东人工岛； 收费站：全线1个主线收费站，设于珠澳口岸。,4.1 桥梁工程,四、重要工程问题,（1）埋入式承台： 减少阻水率 景观和防撞 施工难度大,埋床法预制基

13、础设计原理与施工工艺：,4.1 桥梁工程,四、重要工程问题,（3）钢桥面铺装： 国内早期钢桥面铺装病害多，使用寿命短； 施工要求苛刻， 维修困难； 国外和香港地区 成功经验较多， 寿命可达15-25年。,（2）钢箱梁、组合梁构造体系、设计标准，加工能力及质量控制；,4.1 桥梁工程,四、重要工程问题,（4）长大纵坡与收费站安全： 长、大纵坡，爬坡和下坡刹车对桥面的危害； 九洲航道东移；浅水区改为组合梁。,4.2 隧道工程,四、重要工程问题,（1）高标号、大体积混凝土的防裂、抗渗与耐久性： 预留航道、回淤大、水压大 导致采用高标号、大体积混凝土 抗裂防渗、耐久性和几何精度控制 施工工艺、养护要求

14、高,（2）接头止水带要求高 水压大、耐久性要求高 GINA产品国外垄断、造价高、开发周期长 可膨胀止水带暂未有成功应用实例,（3）厚软基大回淤沉降控制及与岛上暗埋段的过渡 整体沉降、差异沉降 地质勘察存在不确定性（CPT、CPTU与国内勘察） 计算分析理论不能精确，也存在不确定性,4.2 隧道工程,四、重要工程问题,（4）干坞生产对工期影响大 干坞规模大，选址综合因素复杂：水文、地质、航道、用水、用电、土地许可 管节预制周期长，能否实现工厂化？,（5）台风、白海豚保护、海上交通组织等因素对工期影响大,（6）离岸远距离水下测量控制,（1）海上挤密砂桩（SCP）地基处理 密实程度指标 检测手段 施

15、工技术和设备,4.3 人工岛工程,四、重要工程问题,（2）海上人工岛深基坑防护 潮位变化、波浪、渗流环境 饱水砂层、海底淤泥 支护体系设计、施工信息化,（3）工后差异沉降控制与处理 岛隧结合部设计施工措施；回填与监测；,（1）跨境运营紧急事件的三地连动救援 法律问题 协商机制 运作模式,4.4 交通工程,四、重要工程问题,（2）跨境交通控制与运营管理 信息交换 交通控制预案 处理程序 4.5 质量控制与质量保证(QA/AC),5.1 科研规划,五、科研规划与科技支撑计划,目前港珠澳大桥已完成了初步设计（含技术设计），结构性的方案问题已经基本解决。下一步面临的是施工图设计、施工建设和营运养护三个

16、阶段的科研攻关任务，按照支撑发展与引领相结合、重点突破与全面推进相结合、自主创新与集成应用相结合的原则，进一步完善桥-隧-岛结构与基础方案设计和细部结构、解决技术和营运管理上的难题。 重点研发方向主要是支持应用技术研究、制约桥-隧-岛建设的特殊技术研究，以及保证大桥120年寿命的养护管理与耐久性技术研究，具体体现在主体结构大桥、沉管隧道、人工岛、保障技术、安全与管理五个研究方向。前期共开展了84个专题研究；后期规划了42个课题。重点解决三方面问题：建设和管理的关键技术问题；国外先进技术引进、吸收问题；原创性技术问题。,5.2 国家科技支撑计划 港珠澳大桥跨海集群工程建设关键技术研究与示范,五、科研规划与科技支撑计划,本项目针对工程建设关键技术问题，开展长大深埋沉管隧道设计与施工关键技术及技术标准、离岸厚软基桥隧转换人工岛设计与施工关键技术、海上长联桥梁建设关键技术、跨海集群工程混凝土结构120年使用寿命保障关键技术和跨境隧-岛-桥集群工程的建设管理、防灾减灾及节能环保关键技术的研究，共研究5个大课题，分19个子课题。 项目响应