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1、港珠澳大桥岛隧工程难点及施工技术交流 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2013年9月25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 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
2、观看视频演示 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20 30m 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 5m 49 5m 最大入土深度达29m 钢圆筒插入不透水粘土层形成止水型围护结构 回填砂形成陆域 3 1人工岛特点 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
3、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600Kw液压振动锤同步联动振沉系统进行振沉作业 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 两圆筒间采用副格连接 副格采用弧形钢板结构 止水效果良好 3 2人工岛施工关键技术 岛壁结构施工 3 2人工岛施工关键技术 岛内软基处理 工后残余沉降控制在了30cm以内 土的力学性能
4、大幅度提升 3 2人工岛施工关键技术 西小岛基坑开挖及暗埋段施工 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7 4万吨 最大沉放水深44m 沉管隧道的关键 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均匀 基础设计形式多样 且施工精度要求
5、高 4 2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 2 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 2 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
6、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 2 3基槽精挖 监控系统 耙管增长 专用吸头 4 2 4基槽清淤关键技术 捷龙号专用清淤船 沉管隧道横卧珠江口 存在回淤 回淤将造成沉管安装期浮力突然增大而意外上浮 并给后期运营带来超期沉降 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 2 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
7、提高夯平效率及质量 4 2 6碎石基床铺设关键技术 特点 水深大 40m 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 4 2 6碎石基床铺设关键技术 E1 E4碎石基床检测发现 管节检测测点验收数据合格率达到95 以上 4 3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施工的关键 4 3沉管管节预制特点 沉管隧道
8、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 标准化流水线生产 质量可控 4 3 1沉管预制厂 4 3 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 3 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 大型自动化
9、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 3 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 3 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 3 6管节节段预制流程 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 3 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 3 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 3 9管节节段
10、预制流程 内模安装 台座1 台座2 台座3 砼浇筑台座 4 3 10管节节段预制流程 节段浇筑 匹配前段浇筑下段管段 连续浇筑连续顶推 顶推完成关闭滑移坞门 灌水 起浮 移位 排水 舾装 管节出坞 4 3 11沉管管节预制出坞 4 3 12流水化钢筋加工生产线 钢筋加工 绑扎量大 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 3 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 3 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 3 15混凝土温控及养护系统 设
11、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 3 16管节顶推系统 每个管节重约7 5万吨 管段下方设置四条顶推滑移轨道 沉管下部布置8 24主动支撑千斤顶 采用三点支撑 单个管节设8 16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 管节起浮 4 3 17管节横移 4 3 18管节横移 通过坞内绞缆系统 横移管节至深坞区 4 3 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
12、装 4 4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 4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 遥控遥测压载控制系统深水测控系统数控拉合系统管内精调系统 4 4沉管浮运及安装试验研究与系统开发 4 4 1研发精细化作业窗口管理系统
13、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 4 1研发精细化作业窗口管理系统 三个子系统 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 4 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
14、 操船模拟试验分析操控性 浮运航迹带 4 4 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 在基槽浮运中备用拖轮4 6的方式进行横拖 4 4 2沉管浮运 拖带方式 采用8 10艘 总马力数超过5万Hp 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 4 2沉管浮运施工 4 4 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
15、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 沉放吊索绞车 4 4 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HY 17型大抓力锚新造大马力全回转起锚艇抛起锚 4 4 3外海沉管系泊 大抓力锚 4 4 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
16、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 4 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 4 6深水测控系统 4 4 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 4 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12台顶推千斤顶和10台限位千斤顶组成 4 5曲线段管节施工 E28 E33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 6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 采用传统接头方案工期3 5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
