港珠澳大桥岛隧工程技术交流汇报课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2018/12/22 Saturday,#,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,3.,人工岛施工关键技术,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.,沉管隧道施工关键技术,5.,专用设备,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,m,2,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,4.,沉管隧道施工关键技术,5.,专用设备,3.,人工岛施工关键技术,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,3.,人工岛施工关键技术,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.,沉管隧道施工关键技术,5.,专用设备,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,50.5m,，最大入土深度达,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,3.,人工岛施工关键技术,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.,沉管隧道施工关键技术,5.,专用设备,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,PHC,桩,高压旋喷桩,SCP+,堆载预压,SCP,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；,最大纵坡坡度为,2.98%,；,整平工作量大（单节面积近,0.8,万,m,2,）,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“半刚性”沉管结构体系。,设计施工科研团队,中交岛隧工程项目总经理部,中交岛隧工程设计联合体,清华大学,同济大学,日本,NCC,株式会社,长大桥梁建设施工技术交通行业重点实验室,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,3400m,3,，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。,4.5.1,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。,底板钢筋加工、绑扎区,隔墙钢筋加工、绑扎区,顶板钢筋加工、绑扎区,混凝土浇筑区,1#,流水生产线,2#,流水生产线,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,1,1,1-1,剖面图,4.5.5,管节节段预制流程,底板钢筋绑扎,2,2,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,管节节段预制流程,中墙、侧墙钢筋绑扎,3,3,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,4,4,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,5,5,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,6,6,6-6,剖面图,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，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,3m,3,搅拌系统，搅拌能力,50m,3,/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,集成控制系统,绞车缆,力显示,绞车远,程控制,远程监,视系统,水泵远,程控制,水泵水,压遥测,阀门,启闭,流量,监控,水位,遥测,拉合,遥控,对接,测控,沉管,姿态,4.6.1,研发精细化作业窗口管理系统,总体,决策,中长期预报,57,天,浮运安装准备,作业时机选择,精确短期预报,3,天,精细化预报,1,天,作业过程中,潮、流实时预报,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。,施工现场,北京,岛隧营地,4.6.1,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,4.6.2,沉管浮运施工特点,航道一,牛头岛,榕树头航道北段,榕树头航道南段,回旋区域一,预制厂支航道,拖轮编队区,榕树头岛,航道二,伶仃西航道,回旋区域二,CD,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。,4.6.6,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,内调法,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,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。,4.8,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,3.,人工岛设计施工关键技术,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.,沉管隧道设计施工关键技术,5.,专用设备,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,