港珠澳大桥主体工程初步设计方案及重大问题汇报.ppt

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港珠澳大桥主体工程初步设计方案及关键技术问题 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）港珠澳大桥桥是继继三峡工程、青藏铁铁路、南水北调调、京沪 高铁铁后又一重大工程。 （2）工程包括珠海、澳门门接线线，珠海澳门门口岸，海中主体工 程，香港接线线及香港口岸,总长约总长约 50km，总总投资约资约 729亿亿。 （3）连连接粤、港、澳三地，两种不同体制的工程，由中国内 地、香港、澳门门特别别行政区共同投资资建设设。 （4）建设设条件复杂杂，技术难术难 度大；涉及“一国两制三地”， 协调协调 量大、管理难难度大。 1.1 规模 一、工程概况 包括三大部分： （1）海中桥桥隧主体工程： 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）香港连连接线线、珠海连连接线线、澳门连门连 接线线： 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 33.1m，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； 各通航孔净净空尺度表 通航孔所在航道通航吨级级(t)通航孔个数净净空高度(m) 净净空宽宽度(m)备备注 青州水道10000142.0318单孔双向 九洲航道10000140.0210单孔双向 江海直达船航道5000224.5173单孔单向 各小船航道500-20.085利用边孔 隧道300000 人工岛口门宽 不小于4100m，满足-29m通航水域不小 于2810m 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 九洲航道桥桥江海直达船航 道桥桥 青州航道桥桥 深水区非通航 孔桥桥 浅水区非通航 孔桥桥 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）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 节节 接 头头 节节 段 接 头头 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 推荐采用先铺铺碎石整平层层，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。 区 段岛头 段 西过渡 段 中间段东过 度段岛头 段 对应 管节e1e2e6e7e24e25e32e33 处理方法 支撑桩（打入钢 管桩至中砂层） 换填砂 天然地 基 沉降控制桩（打 入钢管桩至砂 层顶 面以上） 支撑桩（打入钢 管桩至中砂层） 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、养护救援、环保安保、基础设 施等设施。 西人工岛采用“蚝贝贝”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。 东东人工岛岛功能分区 西人工岛岛功能分区 （含对对外服务务区） （以项项目管理为为主） 3.4 隧道人工岛 三、初步设计推荐方案 （ 2）结构方案 n 岛壁结构设计 方案采用抛石斜坡堤 n 为满 足开工后27个月具备沉管首节管节节沉放条件，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。 n 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 n 岛壁区：开挖换填中粗砂振冲密实+挤密砂桩+排水砂桩 n 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 埋床法预预制基础设计础设计 原理与施工工艺艺： 4.1 桥梁工程 四、重要工程问题 （3）钢桥钢桥 面铺铺装： 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）钢钢箱梁、组组合梁构造体系、设计标设计标 准，加工能力及质质量控制； 4.1 桥梁工程 四、重要工程问题 （4）长长大纵纵坡与收费费站安全： 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）高标标号、大体积积混凝土的防裂、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、养护要求高 （2）接头头止水带带要求高 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）厚软软基大回淤沉降控制及与岛岛上暗埋段的过过渡 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）干坞坞生产对产对 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）台风风、白海豚保护护、海上交通组织组织 等因素对对工期影响大 （6）离岸远远距离水下测测量控制 （1）海上挤挤密砂桩桩（scp）地基处处理 密实程度指标 检测 手段 施工技术和设备 4.3 人工岛工程 四、重要工程问题 （2）海上人工岛岛深基坑防护护 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处理 岛隧结合部设计 施工措施；回填与监测 ； （1）跨境运营紧营紧 急事件的三地连动连动 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图设计 、施工建设设和营营运养护护三个阶 段的科研攻关任务，按照支撑发发展与引领领相结合、重点突破与全面推进进相结 合、自主创创新与集成应应用相结合的原则，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 体结构大桥桥、沉管隧道、人工岛岛、保障技术术、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： 建设设和管理的关键键技术问题术问题 ；国外先进进技术术引进进、吸收问题问题 ；原创创 性技术问题术问题 。 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、离岸厚软软基桥桥隧转换转换 人工岛岛设计与施工关键技术、 海上长联桥长联桥 梁建设关键技术、跨海集群工程混凝土结结构120年使用寿命保障 关键技术和跨境隧-岛-桥集群工程的建设设管理、防灾减灾及节节能环环保关键技 术的研究，共研究5个大课题，分19个子课题。 项目响应了国家中长期科技发展规划纲要的发展要求，紧扣交通运 输行业的发展思路。研究成果将为为国家中长长期科技发发展规规划的实现实现 、我国 跨海湾通道工程技术术的整体提升以及交通运输输行业业的产业产业 升级级做出新的贡献 。 2010年7月8日通过了科技部在北京召开的本项目的可行性研究论证会。 目前正在协助部科技司进行分课题项 目申报书的组织工作。 （1）课题课题 一厚软软基长长大深埋沉管隧道设计设计 与施工关键键技术术及技术标术标 准 子课题 一海中沉管隧道混合基础的沉降分析及控制技术 子课题 二长大深埋沉管隧道基于性能抗震设计 及控制技术 子课题 三沉管隧道接头构造及止水产品研发 子课题 四长大管节海上寄放、浮运和沉放施工关键技术 子课题 五深水碎石高精度整平设备 开发及施工工艺 子课题 六厚软基长大深埋沉管隧道设计 与施工指南 （2）课题课题 二外海厚软软基桥桥隧转换转换 人工岛设计岛设计 与施工关键键技术术 子课题 一海上挤密砂桩（scp）地基处理关键技术 子课题 二离岸海上人工岛深基坑防护技术 （3）课题课题 三海上长联桥长联桥 梁建设设关键键技术术 子课题 一埋床法全预制海上桥梁墩台建设关键技术 子课题 二连续钢 箱梁120年全寿命设计 关键技术 子课题 三连续钢 箱梁桥面系统全寿命最优设计 方法与关键技术 （4）课题课题 四跨海集群工程混凝土结结构120年使用寿命保障关键键技术术 子课题 一基于可靠度理论的混凝土结构120年使用寿命耐久性设计 与控制关键技术 子课题