港珠澳大橋島隧工程難點(diǎn)及施工技術(shù)交流

Contents目錄3.人工島施工關(guān)鍵技術(shù)1、島隧工程概況2.總體施工工藝1、島隧工程概況1.工程概況4.沉管隧道施工關(guān)鍵技術(shù)5.專用設(shè)備1.工程概況1.1港珠澳大橋項(xiàng)目

港珠澳大橋東連香港、西接珠海/澳門，是集橋、島、隧為一體的跨海通道，全長35.6km；大橋共分為珠海和澳門接線、珠澳口岸人工島、大橋主體工程、香港連接線及香港口岸人工島六部分；島隧工程是控制性工程。1.2港珠澳大橋島隧工程1.工程概況

島隧工程總長7440.5m，包括5664m沉管隧道，2個面積10萬m2離岸人工島及長約800m橋梁。港珠澳大橋沉管隧道是我國首條于外海建設(shè)的沉管隧道。是目前世界唯一深埋大回淤節(jié)段式沉管工程，建成后是世界上最長的公路沉管工程。Contents目錄1、島隧工程概況2.總體施工工藝1、島隧工程概況1.工程概況4.沉管隧道施工關(guān)鍵技術(shù)5.專用設(shè)備3.人工島施工關(guān)鍵技術(shù)2.總體施工工藝2.總體施工工藝請觀看視頻演示Contents目錄3.人工島施工關(guān)鍵技術(shù)1、島隧工程概況2.總體施工工藝1、島隧工程概況1.工程概況4.沉管隧道施工關(guān)鍵技術(shù)5.專用設(shè)備3.1人工島東西人工島面積各約10萬m2；離岸20km，水深約10m，軟土層厚度20～30m；人工島實(shí)現(xiàn)橋隧轉(zhuǎn)換。3.1人工島西人工島61個大圓筒，東島59個鋼圓筒；單個圓筒直徑22.0m，高40.5m～49.5m，最大入土深度達(dá)29m。鋼圓筒插入不透水粘土層形成止水型圍護(hù)結(jié)構(gòu)，回填砂形成陸域。3.1人工島特點(diǎn)快速成島同時施工超載預(yù)壓采用深插式鋼圓筒形成整島圍護(hù)止水結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了：快速成島，形成陸域；島內(nèi)降水、大超載比堆載預(yù)壓；島內(nèi)、島外同時施工。3.2人工島施工關(guān)鍵技術(shù)——鋼圓筒制作運(yùn)輸板單元制作圓筒對接圓筒裝駁圓筒運(yùn)輸鋼圓筒在上海振華重工長興島車間內(nèi)進(jìn)行板單元的加工，在場地內(nèi)進(jìn)行分段拼裝；通過龍門吊及浮吊進(jìn)行場內(nèi)運(yùn)輸及裝駁。圓筒拼裝采用8臺600Kw液壓振動錘同步聯(lián)動振沉系統(tǒng)進(jìn)行振沉作業(yè)；2011年5月15日開始西島首個鋼圓筒振沉，215天完成了東西人工島120個鋼圓筒振沉施工，垂直度達(dá)到1/200。3.2人工島施工關(guān)鍵技術(shù)——鋼圓筒振沉3.2人工島施工關(guān)鍵技術(shù)——副格打設(shè)兩圓筒間采用副格連接；副格采用弧形鋼板結(jié)構(gòu)；止水效果良好。3.2人工島施工關(guān)鍵技術(shù)——島壁結(jié)構(gòu)施工3.2人工島施工關(guān)鍵技術(shù)——島內(nèi)軟基處理工后殘余沉降控制在了30cm以內(nèi)；土的力學(xué)性能大幅度提升。3.2人工島施工關(guān)鍵技術(shù)——西小島基坑開挖及暗埋段施工Contents目錄3.人工島施工關(guān)鍵技術(shù)1、島隧工程概況2.總體施工工藝1、島隧工程概況1.工程概況4.沉管隧道施工關(guān)鍵技術(shù)5.專用設(shè)備4.1沉管隧道沉管是大橋控制性工程，是我國首條于外海建設(shè)的沉管隧道，是目前世界唯一深埋大回淤節(jié)段式沉管工程沉管段總長5664m，分33節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長180m，寬37.95m，高11.4m，單節(jié)重約7.4萬噸，最大沉放水深44m;沉管隧道的關(guān)鍵：隧道基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工、深埋段隧道縱向設(shè)計(jì)、沉管工廠化預(yù)制、沉管安裝。4.2沉管隧道基礎(chǔ)特點(diǎn)PHC樁高壓旋噴樁SCP+堆載預(yù)壓SCP天然地基本工程沉管隧道坐落在深厚軟基層上，為了保證整個基礎(chǔ)的剛度協(xié)調(diào)均勻，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)形式多樣，且施工精度要求高4.2沉管隧道基礎(chǔ)特點(diǎn)SCP+堆載預(yù)壓+碎石墊層；高置換率SCP+拋石夯平+碎石墊層；天然地基+拋石夯平+碎石墊層。4.2.1精細(xì)化基礎(chǔ)施工沉管隧道縱斷面圖沉管基礎(chǔ)施工質(zhì)量是決定沉管隧道成敗的關(guān)鍵。沉管基礎(chǔ)作業(yè)，主要關(guān)鍵工序包括：①基槽粗挖、精挖；②基槽清淤；③基礎(chǔ)拋石夯平；④碎石基床鋪設(shè)。共計(jì)投入7條擠密砂樁船進(jìn)行基礎(chǔ)加固施工；根據(jù)需求，置換率從26%~70%，擠密置換的同時，實(shí)現(xiàn)排水固結(jié)；最大施工深度可達(dá)70m，最大成樁樁徑可達(dá)2m；成樁過程計(jì)算機(jī)全自動控制，質(zhì)量保障度高；經(jīng)驗(yàn)證，控沉效果理想；4.2.2擠密砂樁施工金雄開挖水深大（50m），開挖精度要求高（-60~+40cm）；開發(fā)采用大型定深平挖抓斗和挖深精度控制系統(tǒng)。已經(jīng)過實(shí)際施工驗(yàn)證滿足要求。4.2.3基槽精挖監(jiān)控系統(tǒng)耙管增長專用吸頭4.2.4基槽清淤關(guān)鍵技術(shù)捷龍?zhí)枌Ｓ们逵俅凉芩淼罊M臥珠江口，存在回淤；回淤將造成沉管安裝期浮力突然增大而意外上浮，并給后期運(yùn)營帶來超期沉降；與荷蘭公司聯(lián)合研制專用清淤船：能夠進(jìn)行系統(tǒng)定位和測量，能實(shí)時顯示基槽槽底縱坡；可滿足在不同類型基礎(chǔ)面上（塊石、碎石、粘土等）進(jìn)行清淤施工。4.2.5基礎(chǔ)拋石夯平關(guān)鍵技術(shù)拋石夯平作業(yè)水深大（46m），夯平精度高（小于30cm）；夯平要順應(yīng)基礎(chǔ)坡度；水下拋石、夯平工作量大；開發(fā)專用溜管式拋夯一體船：溜管定點(diǎn)定量拋石、定點(diǎn)夯平采用液壓振動錘水下夯平，大幅提高夯平效率及質(zhì)量。4.2.6碎石基床鋪設(shè)關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)：水深大（40m），整平精度要求高（允許偏差±40mm）；整平質(zhì)量關(guān)系到沉管標(biāo)高、接頭受力最大縱坡坡度為2.98%；整平工作量大（單節(jié)面積近1.5萬m2）研制國內(nèi)第一艘平臺式整平船；自動抬升、皮帶運(yùn)輸、高精度聲納測控三大系統(tǒng)，全部采用自動化控制。4.2.6碎石基床鋪設(shè)關(guān)鍵技術(shù)E1~E4碎石基床檢測發(fā)現(xiàn)，管節(jié)檢測測點(diǎn)驗(yàn)收數(shù)據(jù)合格率達(dá)到95%以上。4.3深埋大回淤節(jié)段式沉管特點(diǎn)深埋大回淤條件下的節(jié)段式沉管，世界范圍內(nèi)無案例。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土自防水，使用壽命120年。節(jié)段接頭剪力鍵及防水是隧道結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵。4.3沉管管節(jié)預(yù)制特點(diǎn)沉管隧道共33節(jié)管節(jié),標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長180米，由8個節(jié)段組成；

單個節(jié)段長22.5米，

單節(jié)混凝土方量約3400m3，采用全斷面

一次性連續(xù)澆筑；

綜合考慮工期要求及預(yù)制質(zhì)量控制，采用工廠法預(yù)制。釜山隧道干塢預(yù)制法厄勒隧道沉管預(yù)制工廠對比傳統(tǒng)干塢法，工廠法管節(jié)預(yù)制具有以下優(yōu)勢：工廠占地面積??；連續(xù)預(yù)制，受氣象條件影響較小；標(biāo)準(zhǔn)化流水線生產(chǎn)，質(zhì)量可控。4.3.1沉管預(yù)制廠4.3.2沉管預(yù)制廠沉管預(yù)制廠位于桂山島，距離隧道軸線約7海里。預(yù)制廠包括：鋼筋綁扎區(qū)澆筑區(qū)淺塢區(qū)深塢區(qū)兩條流水線同時生產(chǎn)，每兩個月生產(chǎn)兩個管節(jié)。

4.3.3預(yù)制廠生產(chǎn)線配置集成了當(dāng)今世界多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)和裝備：流水化鋼筋生產(chǎn)加工線；大型自動化液壓模板；混凝土攪拌及供應(yīng)系統(tǒng)；混凝土溫控及養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)；管節(jié)頂推系統(tǒng)。底板鋼筋加工、綁扎區(qū)隔墻鋼筋加工、綁扎區(qū)頂板鋼筋加工、綁扎區(qū)混凝土澆筑區(qū)1#流水生產(chǎn)線2#流水生產(chǎn)線

4.3.4管節(jié)節(jié)段預(yù)制流程臺座1臺座2臺座3砼澆筑臺座頂板鋼筋托架內(nèi)模111-1剖面圖

4.3.5管節(jié)節(jié)段預(yù)制流程——底板鋼筋綁扎22臺座1臺座2臺座3砼澆筑臺座2-2剖面圖頂板鋼筋托架內(nèi)模

4.3.6管節(jié)節(jié)段預(yù)制流程——中墻、側(cè)墻鋼筋綁扎33臺座1臺座2臺座3砼澆筑臺座3-3剖面圖內(nèi)模頂板鋼筋托架

4.3.7管節(jié)節(jié)段預(yù)制流程——頂板鋼筋綁扎44臺座1臺座2臺座3砼澆筑臺座4-4剖面圖內(nèi)模

4.3.8管節(jié)節(jié)段預(yù)制流程——體系轉(zhuǎn)換55臺座1臺座2臺座3砼澆筑臺座5-5剖面圖

4.3.9管節(jié)節(jié)段預(yù)制流程——內(nèi)模安裝臺座1臺座2臺座3砼澆筑臺座666-6剖面圖

4.3.10管節(jié)節(jié)段預(yù)制流程——節(jié)段澆筑匹配前段澆筑下段管段連續(xù)澆筑連續(xù)頂推頂推完成關(guān)閉滑移塢門灌水、起浮、移位排水、舾裝管節(jié)出塢

4.3.11沉管管節(jié)預(yù)制出塢4.3.12流水化鋼筋加工生產(chǎn)線鋼筋加工、綁扎量大，共設(shè)置2條生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線設(shè)置3個鋼筋加工、綁扎區(qū)，形成流水作業(yè)。4.3.13大型液壓模板系統(tǒng)模板系統(tǒng)由底模、側(cè)模、內(nèi)模及針形梁組成，由液壓系統(tǒng)控制，端模采用分塊拼裝。4.3.14混凝土攪拌及供應(yīng)系統(tǒng)采用四臺3m3攪拌系統(tǒng)，攪拌能力50m3/h；采用12臺泵車及6臺布料系統(tǒng)。4.3.15混凝土溫控及養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)設(shè)置制冰系統(tǒng)，采用冰水混合物進(jìn)行混凝土拌制；原材料到混凝土拌制、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)全過程采取溫控措施；采用養(yǎng)護(hù)棚噴淋養(yǎng)護(hù)；控制沉管混凝土入模溫度，≤25℃（高溫季節(jié)28℃），至今未發(fā)現(xiàn)溫度裂縫；

全過程進(jìn)行溫度監(jiān)控。4.3.16管節(jié)頂推系統(tǒng)每個管節(jié)重約7.5萬噸，管段下方設(shè)置四條頂推滑移軌道；沉管下部布置8*24主動支撐千斤頂，采用三點(diǎn)支撐；單個管節(jié)設(shè)8*16臺頂推千斤頂，多點(diǎn)連續(xù)同步頂推；

在管節(jié)前后設(shè)置兩套導(dǎo)向裝置。

關(guān)閉深、淺塢門，塢內(nèi)灌水、管節(jié)起浮；

4.3.17管節(jié)橫移

4.3.18管節(jié)橫移通過塢內(nèi)絞纜系統(tǒng)，橫移管節(jié)至深塢區(qū)。4.3.19管節(jié)舾裝沉管在淺塢內(nèi)進(jìn)行流水化一次舾裝沉管深塢內(nèi)進(jìn)行二次舾裝

4.4沉管浮運(yùn)及安裝施工特點(diǎn)國內(nèi)首條外海沉管隧道，工程經(jīng)驗(yàn)少；項(xiàng)目位于珠江口航道運(yùn)輸最繁忙水域，

交管難度大；外海施工，水流、波浪條件復(fù)雜；沉管操控難度大；深水安裝和潛水作業(yè)難度大；沉管對接安裝精度要求高；36個月完成33節(jié)管安裝，工期緊。二次舾裝出塢浮運(yùn)系泊下沉對接后續(xù)作業(yè)

4.4沉管舾裝、浮運(yùn)及安裝流程針對本工程浮運(yùn)安裝施工特點(diǎn)，開展了浮運(yùn)阻力、操控性等試驗(yàn)研究，建立了作業(yè)窗口管理系統(tǒng)、浮運(yùn)安裝決策機(jī)制，集成開發(fā)了深水無人沉放系統(tǒng)，包括：遙控遙測壓載控制系統(tǒng)深水測控系統(tǒng)

數(shù)控拉合系統(tǒng)管內(nèi)精調(diào)系統(tǒng)

4.4沉管浮運(yùn)及安裝試驗(yàn)研究與系統(tǒng)開發(fā)集成控制系統(tǒng)絞車?yán)|力顯示絞車遠(yuǎn)程控制遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)水泵遠(yuǎn)程控制水泵水壓遙測閥門啟閉流量監(jiān)控水位遙測拉合遙控對接測控沉管姿態(tài)4.4.1研發(fā)精細(xì)化作業(yè)窗口管理系統(tǒng)總體

決策中長期預(yù)報(bào)5~7天浮運(yùn)安裝準(zhǔn)備作業(yè)時機(jī)選擇精確短期預(yù)報(bào)3天精細(xì)化預(yù)報(bào)1天作業(yè)過程中潮、流實(shí)時預(yù)報(bào)作業(yè)窗口是指適合沉管安裝的時間段；窗口預(yù)報(bào)是沉管安裝決策最重要的依據(jù)；預(yù)報(bào)難度：“小區(qū)域、長時段、精度高、要素多”；

建立了精細(xì)化作業(yè)窗口預(yù)報(bào)管理系統(tǒng)。施工現(xiàn)場北京島隧營地4.4.1研發(fā)精細(xì)化作業(yè)窗口管理系統(tǒng)三個子系統(tǒng)：北京：預(yù)報(bào)中心服務(wù)器施工現(xiàn)場：水文氣象觀測島隧營地：現(xiàn)場預(yù)報(bào)在持續(xù)一年的觀測、比對基礎(chǔ)上，繼續(xù)開展模型的檢驗(yàn)、修正工作，不斷提高預(yù)報(bào)精度4.4.2沉管浮運(yùn)施工特點(diǎn)航道一牛頭島榕樹頭航道北段榕樹頭航道南段回旋區(qū)域一預(yù)制廠支航道拖輪編隊(duì)區(qū)榕樹頭島航道二伶仃西航道回旋區(qū)域二CD’管節(jié)尺度大，數(shù)量多；外海浮運(yùn)、水流、浪波條件復(fù)雜，拖航阻力大；浮運(yùn)線路位于目前我國航運(yùn)最繁忙的珠江口水域，多段航道交叉；沉管無動力、無舵效，航道窄、多拖輪協(xié)作操控難；橫流、橫浪情況下狹窄基槽內(nèi)長距離橫拖。物模、數(shù)模試驗(yàn)

分析拖航阻力操船模擬試驗(yàn)分析操控性浮運(yùn)航跡帶4.4.2沉管浮運(yùn)——開展的試驗(yàn)研究開展了浮運(yùn)阻力物模試驗(yàn)、數(shù)模計(jì)算；進(jìn)行了管節(jié)浮運(yùn)拖帶操船模擬試驗(yàn)；在施工海域開展了四次浮運(yùn)演練。管節(jié)航道內(nèi)浮運(yùn)采用4+4+2的方式進(jìn)行拖帶（4艘大馬力全回轉(zhuǎn)拖輪吊拖、4艘全回轉(zhuǎn)拖輪綁拖和2艘拖輪備用）。在基槽浮運(yùn)中備用拖輪4+6的方式進(jìn)行橫拖。4.4.2沉管浮運(yùn)——拖帶方式采用8-10艘（總馬力數(shù)超過5萬Hp）大馬力全回轉(zhuǎn)拖輪協(xié)同作業(yè)；開發(fā)了專用導(dǎo)航軟件協(xié)調(diào)各拖輪；實(shí)施海上臨時交通管制和護(hù)航。4.4.2沉管浮運(yùn)施工4.4.3外海沉管系泊——特點(diǎn)及開展的研究管節(jié)斷面巨大，受波浪、水流力大流態(tài)多變，風(fēng)浪、涌浪并存，對錨泊系統(tǒng)威脅大；沉放駁與沉管組成多浮體柔性受力體系，動力響應(yīng)規(guī)律復(fù)雜。進(jìn)行了物模、數(shù)模試驗(yàn)：系泊系統(tǒng)受力（纜力、吊點(diǎn)力）；管節(jié)系泊、沉放過程中的動力響應(yīng)；錨抓力試驗(yàn)。系泊纜絞車安裝纜絞車沉放吊索絞車

4.4.3外海沉管系泊——系泊系統(tǒng)雙體船沉放駁錨泊系統(tǒng)；設(shè)置了系泊錨及沉放錨系。采用HY-17型大抓力錨新造大馬力全回轉(zhuǎn)起錨艇拋起錨4.4.3外海沉管系泊——大抓力錨4.4.4外海沉管深水無人沉放技術(shù)采用扛吊法進(jìn)行沉管安裝；安裝船控制室通過信息技術(shù)和遙控技術(shù)實(shí)現(xiàn)管節(jié)姿態(tài)調(diào)整、軸線控制和精確對接；系統(tǒng)包括：錨泊定位系統(tǒng)、壓載控制系統(tǒng)、數(shù)控拉合系統(tǒng)、深水測控系統(tǒng)、管內(nèi)精調(diào)系統(tǒng)。壓載水箱壓載水箱在控制室內(nèi)遙控，實(shí)現(xiàn)管節(jié)壓載水箱注水、排水，調(diào)節(jié)管節(jié)在水中的負(fù)浮力和姿態(tài)。4.4.5遙控遙測壓載系統(tǒng)GPS采用GPS+聲納原理；無水下線纜、安裝便捷；可實(shí)現(xiàn)沉管水下絕對定位和相對定位。4.4.6深水測控系統(tǒng)4.4.7數(shù)控拉合系統(tǒng)沉管對接后，采用拉合系統(tǒng)使GINA止水帶初步壓縮。拉合系統(tǒng)采用反勾結(jié)構(gòu)，通過遙控實(shí)現(xiàn)千斤頂拉合。4.4.8管內(nèi)精調(diào)系統(tǒng)內(nèi)調(diào)法沉管水力壓接完成后，如出現(xiàn)軸線偏差超出設(shè)計(jì)要求，則需進(jìn)行線形調(diào)整。管節(jié)與基床摩阻力大；GINA止水帶反力大；設(shè)置12臺頂推千斤頂和10臺限位千斤頂組成。