港珠澳大橋島隧工程東人工島快速成島關(guān)鍵施工技術(shù)

1、港珠澳大橋島隧工程東人工島快速成島施工關(guān)鍵技術(shù) 讓世界更暢通中交第三航務(wù)工程局有限公司二一六年七月Contents目 錄1. 工程概況2. 關(guān)鍵技術(shù) 東連香港、西接珠海/澳門，全長55km 橋、島、隧一體跨海集群工程，2017年建成東人工島工程概況主體工程珠海接線香港接線澳門接線珠澳口岸香港口岸島隧工程香港口岸: 130公頃香港接線：12Km主體工程：30Km珠海接線：14Km珠澳口岸：210公頃澳門接線：0.3Km東人工島工程概況東人工島概況位于伶仃洋海域香港側(cè)長625m，橫向最寬處215m，海床面標(biāo)高約-10m是集交通設(shè)施、觀光旅游及行政辦公為一體的綜合性工程東人工島工程概況塑料排水板擠密

2、砂樁回填中粗砂東人工島島體形成概況采用直徑22m鋼圓筒插入不透水粘土層，圓筒之間用副格弧形鋼板連接形成止水型島壁結(jié)構(gòu)圓筒及島內(nèi)回填砂形成陸域，打設(shè)塑料排水板和降水井，聯(lián)合降水預(yù)壓對島體內(nèi)的軟基處理島外采用擠密砂樁進(jìn)行地基加固，上面拋石、安裝消浪塊體和施工擋浪墻形成護(hù)岸結(jié)構(gòu)東人工島工程概況 1.1 島體形成 1.2 傳統(tǒng)工藝的缺點(diǎn)傳統(tǒng)工藝多采用吹填砂袋或鋼板樁圍堰筑堤、開挖換填等成島工藝。對應(yīng)本工程項(xiàng)目，由于淤泥覆蓋層厚，采用傳統(tǒng)工藝具有開挖和換填工程量大、耗時(shí)長，環(huán)境影響大、止水效果差、基坑風(fēng)險(xiǎn)大等缺點(diǎn)。 1.3 大直徑鋼圓筒工藝優(yōu)點(diǎn)大直徑鋼圓筒工藝與常規(guī)的拋石斜坡堤圍護(hù)結(jié)構(gòu)相比，實(shí)現(xiàn)了“大型

3、化、工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化”的要求，相比傳統(tǒng)工藝更快速、更環(huán)保、風(fēng)險(xiǎn)更小。東島首個(gè)鋼圓筒于2011年9月22日振沉，2011年12月7日完成最后一個(gè)鋼圓筒振沉，實(shí)現(xiàn)了“當(dāng)年動(dòng)工，當(dāng)年成島”的奇跡 。創(chuàng)造了良好的施工條件，同時(shí)提供了島內(nèi)、島外施工條件，工期大量縮短。Contents目 錄1. 工程概況2. 關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)1大直徑鋼圓筒結(jié)構(gòu)形式2大直徑鋼圓筒施工3人工島深厚軟基處理4島壁護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工5現(xiàn)澆沉管基坑施工 采用22m，高40.550.5m最大入土深度近30m，進(jìn)入不透水層，形成止水圍護(hù)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)1大直徑鋼圓筒結(jié)構(gòu)形式 1.1 大直徑鋼圓筒結(jié)構(gòu)鋼圓筒在上海振華重工長興島基地制作 鋼圓

4、筒節(jié)段、板塊劃分圖 每個(gè)鋼圓筒分上下兩段拼裝。每段鋼圓筒垂直分6片板單元。板單元寬度為筒體周長的1/6，板單元長度為每段筒體高度。 1.1 大直徑鋼圓筒結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)1大直徑鋼圓筒結(jié)構(gòu)形式拼板焊接加強(qiáng)肋板單元成型板單元轉(zhuǎn)運(yùn)上筒體板單元拼裝鋼圓筒制作流程上筒體拼裝成型安裝寬榫槽下筒體板單元拼裝下筒體拼裝成型上下筒體對接安裝下部寬榫槽運(yùn)輸至碼頭 1.1 大直徑鋼圓筒結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)1大直徑鋼圓筒結(jié)構(gòu)形式副格在江門新會(huì)預(yù)制場制作 1.2 副格結(jié)構(gòu)形式關(guān)鍵技術(shù)1大直徑鋼圓筒結(jié)構(gòu)形式副格結(jié)構(gòu)形式寬榫槽安裝 1.3 寬榫槽安裝關(guān)鍵技術(shù)1大直徑鋼圓筒結(jié)構(gòu)形式寬榫槽結(jié)構(gòu)圖 7萬噸遠(yuǎn)洋船 1600公里運(yùn)輸 八錘聯(lián)動(dòng)振

5、沉 2.2 大直徑鋼圓筒振沉關(guān)鍵技術(shù)2大直徑鋼圓筒施工項(xiàng)目單臺(tái)8臺(tái)激振力（kN）494839584振動(dòng)體系最小振幅（mm）/4.34功率(kW)671.45371.2偏心矩（kg.m）2301840振頻 （rpm）14001400上拔力（kN）222417792重量（t）23184振沉系統(tǒng)由吊架、8臺(tái)APE600振動(dòng)錘、同步裝置、共振梁、液壓夾具和液壓設(shè)備等組成。關(guān)鍵技術(shù)2大直徑鋼圓筒施工 2.2 大直徑鋼圓筒振沉副格振沉采用350t全回起重船吊2臺(tái)APE200液壓振動(dòng)錘振沉。 副格自沉入泥深度：2.8m4.5m 副格振沉入泥深度：6m7.7m 副格振沉持續(xù)時(shí)間1.8min5.1min 2.3

6、 副格振沉關(guān)鍵技術(shù)2大直徑鋼圓筒施工 2.3 副格振沉副格吊裝插入寬榫槽副格結(jié)構(gòu)振沉關(guān)鍵技術(shù)2大直徑鋼圓筒施工 與鋼圓筒打設(shè)的合理步距及時(shí)回填砂；榫槽內(nèi)灌注膨潤土類止水材料。灌漿前的寬榫槽 2.4 寬榫槽灌漿止水關(guān)鍵技術(shù)2大直徑鋼圓筒施工寬榫槽灌漿寬榫槽灌漿完成 2.4 寬榫槽止水關(guān)鍵技術(shù)2大直徑鋼圓筒施工2011年9月22日開工，77天完成全部59個(gè)鋼圓筒振沉，垂直度1/200 2.5 工效分析關(guān)鍵技術(shù)2大直徑鋼圓筒施工采用深插式鋼圓筒形成整島圍護(hù)止水結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn) 快速形成陸域，提供施工依托 為島內(nèi)降水、大超載比堆載預(yù)壓創(chuàng)造條件 形成島內(nèi)、島外同時(shí)施工和條件，縮短工期 2.5 工效分析關(guān)鍵技

7、術(shù)2大直徑鋼圓筒施工對軟基淤泥層進(jìn)行開挖，開挖標(biāo)高至-18m（淤泥層底標(biāo)高約-40m）采用降水聯(lián)合堆載預(yù)壓，超載比1.33-2.1島內(nèi)回填降水，形成干施工采用D型深插塑料排水板，間距1.1m正方形布置，12米厚的回填中粗砂層，打設(shè)深度達(dá)40m，施工面積10.6萬m2關(guān)鍵技術(shù)3人工島深厚軟基處理 3.1 工藝流程東島挖泥量共計(jì)202萬方，施工過程中先后投入赤灣（艙容2300m3）、萬頃沙（艙容10028m3）、廣州號（艙容5100m3）3條耙吸式挖泥船；投入金雄（斗容30m3）、 粵航灃038（斗容25m3 ）2條抓斗挖泥船。關(guān)鍵技術(shù)3人工島深厚軟基處理 3.2 基槽開挖島內(nèi)區(qū)軟基處理主要采用降

8、水聯(lián)合堆載預(yù)壓，利用降水井降低回填中粗砂的水位，進(jìn)行堆載，堆載料就是利用回填砂，回填至+5m標(biāo)高，總回填量達(dá)245萬。關(guān)鍵技術(shù)3人工島深厚軟基處理 3.3 回填砂施工 3.3 超深塑料排水板打設(shè)施工 島內(nèi)回填至-6.0m標(biāo)高后，清理場地，并降水到-7.0m，形成干施工作業(yè)條件，進(jìn)行塑料排水板打設(shè)，塑料排水板采用原生料D型板，正方形布置，間距1.1m，塑料排水板頂標(biāo)高-6.0m，底標(biāo)高-35.0m-46.0m。概況難點(diǎn) 打設(shè)深度深，最深達(dá)40m； 需要穿透12米厚的回填中粗砂層； 工程量大，施工面積10.6萬m2，塑料排水板打設(shè)超過330萬延米塑料排水板。關(guān)鍵技術(shù)3人工島深厚軟基處理 3.3 超

9、深塑料排水板打設(shè)施工設(shè)備改造-機(jī)身上部回轉(zhuǎn)體下部行走體鏟斗斗桿動(dòng)臂斗桿油缸挖掘機(jī)動(dòng)臂挖掘機(jī)斗桿油缸機(jī)架主桁架關(guān)鍵技術(shù)3人工島深厚軟基處理 3.3 超深塑料排水板打設(shè)施工設(shè)備改造-動(dòng)力及傳動(dòng)裝置SX510液壓馬達(dá)關(guān)鍵技術(shù)3人工島深厚軟基處理 3.3 超深塑料排水板打設(shè)施工 順利實(shí)現(xiàn)40m的打設(shè)深度； 成功穿透12米厚的回填中粗砂層； 功效比常用的振動(dòng)式插板機(jī)提高近3倍。關(guān)鍵技術(shù)3人工島深厚軟基處理 3.4 一種環(huán)保的降水深井打設(shè)工藝 常規(guī)工藝為用泥漿護(hù)壁進(jìn)行鉆孔成井，成井的關(guān)鍵在于成孔時(shí)合理選擇泥漿的比重，配制泥漿的比重過大，粘度也隨之增大，井壁泥皮增厚，維持裸眼鉆孔時(shí)間更長，便于有足夠的時(shí)間下

10、套管，但泥漿稀釋難度大，洗井的時(shí)間長，甚至難以沖洗導(dǎo)致井眼報(bào)廢，故需耗時(shí)根據(jù)現(xiàn)場情況反復(fù)配制。再者，工效低（成孔耗時(shí)3-4小時(shí)，若鉆機(jī)功率低或工人操作不熟練，時(shí)間將更長；清孔耗時(shí)約2小時(shí)）及因成孔時(shí)需泥漿護(hù)壁而產(chǎn)生大量廢棄泥漿，不符合環(huán)境保護(hù)的要求，需要增加成本對泥漿進(jìn)行無污染處理。常規(guī)的成井工藝及缺點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)3人工島深厚軟基處理 3.4 一種環(huán)保的降水深井打設(shè)工藝施工流程（1）定位（2）放置錐形管靴（3）外套管對準(zhǔn)管靴（4）振沉套管至設(shè)計(jì)標(biāo)高關(guān)鍵技術(shù)3人工島深厚軟基處理 3.4 一種環(huán)保的降水深井打設(shè)工藝施工流程（5）灌水（6）下井管（7）上拔外套管（8）完成深井打設(shè)關(guān)鍵技術(shù)3人工島深厚軟基

11、處理4.1 工藝流程鋼圓筒擠密砂樁倒濾層扭工字塊關(guān)鍵技術(shù)4島壁護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工基礎(chǔ)采用25%置換率的擠密砂樁處理護(hù)岸工程采用拋石斜坡堤結(jié)構(gòu)表面消浪結(jié)構(gòu)采用5t扭工字塊環(huán)人工島護(hù)岸前沿線一周設(shè)置擋浪墻結(jié)構(gòu)擋浪墻護(hù)面塊石堤身塊石擠密砂樁（SCP）在砂樁船上通過振動(dòng)設(shè)備和管腔增壓裝置把砂強(qiáng)制壓入水下軟弱地基中，經(jīng)過拔管、回打、擠密擴(kuò)徑形成砂樁，加固時(shí)，同時(shí)具有置換、擠密、加快固結(jié)的作用，具有工效高、加固效果明顯的特點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)4島壁護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工 4.2 海上擠密砂樁地基處理擠密砂樁在應(yīng)用于人工島外側(cè)島壁地基處理（25%置換率）、救援碼頭地基處理（60%）島隧結(jié)合部沉管隧道基礎(chǔ)處理，以實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)剛度平順過渡（

12、45-70%）關(guān)鍵技術(shù)4島壁護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工 4.2 海上擠密砂樁地基處理快速改善地基土的強(qiáng)度，保持島壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定不同置換率擠密砂樁+堆載預(yù)壓消除施工期主固結(jié)沉降、減小次固結(jié)沉降，實(shí)現(xiàn)隧道基礎(chǔ)剛度平順過渡施工過程無污染物排放，有利于施工水域環(huán)境保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)4島壁護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工 4.2 海上擠密砂樁地基處理共計(jì)投入7條擠密砂樁船，置換率26%70%最大施工深度可達(dá)70m，最大成樁樁徑可達(dá)2m，總量近130萬m3成樁過程計(jì)算機(jī)全自動(dòng)控制，質(zhì)量保障度高，經(jīng)驗(yàn)證，控沉效果理想在重力式碼頭基礎(chǔ)處理中創(chuàng)新采用擠密砂樁技術(shù)海上擠密砂樁（SCP）地基處理關(guān)鍵技術(shù)獲水運(yùn)工程協(xié)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)關(guān)鍵技術(shù)4島壁護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工

13、 4.2 海上擠密砂樁地基處理 人工島護(hù)岸工程采用拋石斜坡堤結(jié)構(gòu)，碎石和二片石構(gòu)成倒濾層，堤身為10100Kg塊石，護(hù)面為300500Kg塊石，護(hù)底為100200Kg塊石?？偭考s185萬方。4.3 島壁護(hù)岸結(jié)構(gòu)拋石鋼圓筒倒濾層碎石倒濾層二片石關(guān)鍵技術(shù)4島壁護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工堤身塊石護(hù)面塊石 4.3 島壁護(hù)岸結(jié)構(gòu)拋石 關(guān)鍵技術(shù)4島壁護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工護(hù)面塊石拋填堤身塊石拋填 4.4 扭工字塊預(yù)制和安裝 扭工字塊預(yù)制扭工字塊安裝關(guān)鍵技術(shù)4島壁護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工環(huán)島一周布置5t扭工字塊作為消浪結(jié)構(gòu)，總工程量約4萬塊。擋浪墻環(huán)東人工島護(hù)岸前沿線一周，全長1386.15 m ，用于人工島的擋浪防汛，建成后為島上重要的景觀

14、之一，因此采用了高標(biāo)準(zhǔn)的飾面清水混凝土工藝。 4.5 清水擋浪墻施工關(guān)鍵技術(shù)4島壁護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工直接利用混凝土成型后的自然質(zhì)感作為飾面效果的混凝土以混凝土面本身的自然質(zhì)感和精心設(shè)計(jì)的明縫、禪縫及對拉螺栓孔眼組合形成的自然狀態(tài)作為主要表現(xiàn)形式中國電信大樓南京三橋悉尼歌劇院深圳大運(yùn)中心關(guān)鍵技術(shù)4島壁護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工 4.5 清水擋浪墻施工擋浪墻底板澆筑擋浪墻底板養(yǎng)護(hù) 4.5 清水擋浪墻施工關(guān)鍵技術(shù)4島壁護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工擋浪墻墻身擋浪墻典型結(jié)構(gòu)型式圖擋浪墻墻身模板系統(tǒng)圖 4.5 清水擋浪墻施工關(guān)鍵技術(shù)4島壁護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工底板和墻身采用跳倉法施工墻身模板采用德國PERI模板系統(tǒng) 4.5 清水擋浪墻施工關(guān)鍵技術(shù)4島

15、壁護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工底板和墻身采用跳倉法施工墻身模板采用德國PERI模板系統(tǒng)模板細(xì)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)4島壁護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工 4.5 清水擋浪墻施工5.1 工藝流程現(xiàn)澆沉管基礎(chǔ)及兩側(cè)二次止水墻基礎(chǔ)采用高壓旋噴樁做止水帷幕。鋼圓筒與現(xiàn)澆沉管之間澆筑混凝土扶壁墻作為二次止水墻待島內(nèi)形成干施工條件后，再進(jìn)行現(xiàn)澆沉管基坑開挖關(guān)鍵技術(shù)5現(xiàn)澆沉管基坑施工二次止水墻止水帷幕關(guān)鍵技術(shù)5現(xiàn)澆沉管基坑施工 5.2 止水帷幕施工（高壓旋噴樁）止水帷幕采用三排（兩側(cè)端部緊貼鋼圓筒側(cè)壁為4排）相互套接的高壓旋噴樁結(jié)構(gòu)型式，止水帷幕樁頂標(biāo)高-12.50m，底標(biāo)高-26.50m。本工程高壓旋噴樁采用“新二管法”施工工藝，該工藝主要增加了“洗孔”這一道工序，在保證施工質(zhì)量的前提下，大大提高了施工工效及降低廢漿排放。關(guān)鍵技術(shù)5現(xiàn)澆