港珠澳大桥主体工程初步设计方案及重大问题汇报T48

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2010-11-25港珠澳大桥管理局苏权科主要内容：

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）港珠澳大桥是继三峡工程、青藏铁路、南水北调、京沪高铁后又一重大工程。（2）工程包括珠海、澳门接线，珠海澳门口岸，海中主体工程，香港接线及香港口岸,总长约50km，总投资约729亿。（3）连接粤、港、澳三地，两种不同体制的工程，由中国内地、香港、澳门特别行政区共同投资建设。（4）建设条件复杂，技术难度大；涉及“一国两制三地”，协调量大、管理难度大。1.1规模一、工程概况包括三大部分：（1）海中桥隧主体工程：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）香港连接线、珠海连接线、澳门连接线：珠海接线长13.89km；香港接线长12.6km，；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100km/h，桥梁总宽33.1m，隧道宽度采用2×14.25m、净高采用5.1m；（2）全线桥涵设计汽车荷载等级采用公路—Ⅰ级，同时应满足香港《Structuredesignmanualforhighwaysandrailways》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；

各通航孔净空尺度表通航孔所在航道通航吨级(t)通航孔个数净空高度(m)净空宽度(m)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2810m3.1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6.75km，其余约22.9km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江海直达船航道桥青州航道桥深水区非通航孔桥浅水区非通航孔桥3.2桥梁梁三、、初初步步设设计计推推荐荐方方案案（1）青州州航航道道桥桥：：“中中国国结结””双双塔塔空空间间双双索索面面钢钢箱箱梁梁斜斜拉拉桥桥桥跨跨布布置置：：110+126+458+126+110=930m主梁梁采采用用带带挑挑臂臂翼翼缘缘板板的的整整体体钢钢箱箱梁梁；；采采用用双双索索面面扇扇形形布布置置；；索索塔塔采采用用H形混混凝凝土土塔塔，，上上横横梁梁采采用用““中中国国结结””造造型型；；基基础础采采用用钢钢管管复复合合嵌嵌岩岩桩桩，，塔塔处处设设置置竖竖向向支支承承、、纵纵向向阻阻尼尼装装置置及及横横向向抗抗风风支支座座，，塔塔区区附附近近设设置置风风障障。。3.2桥梁三、初步设计计推荐方案（2）江海直达船航航道桥：三塔独柱中央央索面钢箱梁梁斜拉桥桥跨布置：129＋258＋258＋129＝774m主梁采用带挑挑臂翼缘板的的整体钢箱梁梁，中央双索索面竖琴式布布置，索塔采采用独柱式混混凝土塔，基基础采用钢管管复合嵌岩桩桩。塔身横向向两侧和两个个过渡墩顶设设置横向阻尼尼装置；索塔塔处设置纵向向阻尼装置。。塔区附近设设置风障。3.2桥梁三、初步设计计推荐方案（3）九洲航道桥桥：风帆塔双塔独独柱钢箱梁斜斜拉桥桥跨布置：85+127.5+268+127.5+85=693m满足澳门机场场航空限高要要求，调整了了桥跨布置。。主梁采用带带挑臂翼缘板板的整体钢箱箱梁，单索面面竖琴式布置置，索塔采用用“风帆形””钢塔，基础础采用钢管复复合嵌岩桩，，塔区附近设设置风障。纵纵向阻尼装置置提高抗震性性能。3.2桥梁三、初步设计计推荐方案（4）深水区非通通航孔桥：110m等跨单箱双室室整幅钢箱梁梁（技术设计计）标准联：110m等跨6孔一联，跨越越Y13-1气田管线处桥桥跨为(110+150+110)=370m，主梁：单箱箱双室整幅等等梁高钢箱梁梁，全宽33.1m，梁高4.5m。钢管复合桩桩基础，承台台和墩身预制制安装，承台埋入海床床。3.2桥梁三、初步设计计推荐方案（5）浅水区非通通航孔桥：85m等跨组合梁方方案（技术设设计）标准联：6孔一联，主梁梁：单箱单室室分幅组合梁梁，全宽33.1m，梁高4.3m。整幅墩身，，钢管复合桩桩基础，承台台和墩身预制制安装，承台埋入海床床。3.2桥梁三、初初步设设计推推荐方方案（6）东、、西人人工岛岛结合合部非非通航航孔桥桥：双幅分分离预预应力力混凝凝土刚刚构西人工工岛结结合部部：总总长264m，44m等跨布布置，，3跨一联联。箱箱梁连连续变变宽，，桥面面平均均宽度度约20m，为常常规等等高变变宽度度预应应力混混凝土土梁桥桥。重重点处处理好好浪托力力及防防腐耐耐久性性问题。。东人工工岛结结合部部：总总长390m，桥跨跨布置置为2×(3××47.5)+3××35m，3跨为一一联，，结构构外形形与香香港侧侧保持持一致致，方方案同同西岛岛结合合部。。3.3隧道道三、、初初步步设设计计推推荐荐方方案案（1）平平、、纵纵布布置置平面面：：两两岛岛间间沉沉管管段段长长5664m，东东、、西西人人工工岛岛现现浇浇暗暗埋埋段段长长均均为为163m，敞敞开开段段长长各各398m。5500m大半半径径圆圆曲曲线线延延伸伸到到隧隧道道。。纵断断面面：：最最小小排排水水纵纵坡坡0.3%，在在两两主主航航道道间间W形断断面面，，隧隧道道管管节节顶顶板板最最低低标标高高-30.18m以下下。。3.3隧道道三、、初初步步设设计计推推荐荐方方案案（2）横横断断面面纵向向通通风风加加重重点点排排烟烟通通道道通通风风方方式式。。采用用两两孔孔一一管管廊廊横横断断面面，，两两侧侧为为行行车车道道孔孔，，中中间间管管廊廊内内上上层层为为专专用用排排烟烟通通道道，，中中层层为为横横向向安安全全通通道道，，下下层层为为电电缆缆沟沟和和海海底底泵泵房房。。中隔隔墙墙上上每每间间隔隔90m设置置一一处处逃逃生生安安全全门门。。3.3隧道道三、、初初步步设设计计推推荐荐方方案案（3）管管节节结结构构、、接接头头构构造造采用用节节段段式式钢钢筋筋混混凝凝土土管管节节，，共共33个，，标标准准管管节节节节长长8××22.5=180m。管节节间间接接头头采采用用传传统统的的GINA+OMEGA+剪切切键键。。小小节节段段间间接接头头采采用用““可可膨膨胀胀密密封封条条+OMEGA密封封条条+剪力键””方案，，管节结结构自防防水。三、初步步设计推推荐方案案管节接头节段接头横断面3.3隧道三、初步步设计推推荐方案案（4）基槽开开挖边坡坡率率为：淤淤泥与淤淤泥质土土中采用用1:7，粘土（（包括粉粉质粘土土及夹砂砂层）、、砂层中中采用1:3，在纵向向分布的的中间深深埋隧道道段采用用二级边边坡方案案，在两两端靠近近人工岛岛段采用用一级边边坡方案案。3.3隧道三、初步步设计推推荐方案案（5）基础处处理沉管基础础垫层推推荐采用用先铺碎石石整平层层，垫层平平均厚1.5m。为保证沉沉管均匀匀沉降，，根据地地质情况况及受载载分段采用用加固方方案。区段岛头段西过渡段中间段东过度段岛头段对应管节E1E2~E6E7~E24E25~E32E33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、初步步设计推推荐方案案（6）回填与与覆盖3.3隧道三、初步步设计推推荐方案案（7）岛头管管顶防护护在岛头处处露出海海床管顶顶的防撞撞设施，，采用防防撞墩台台+警示性浮浮体组合合拦截系系统。3.3隧道三、初步步设计推推荐方案案（8）干坞与与系泊区区推荐3+3方案，并列2个干坞。单坞同时预预制3个管节。干坞长260m，宽432m。3.4隧道人工岛岛三、初步设设计推荐方方案（1）总体方案案东人工岛采采用“蚝贝”主题外形形，总面积积为103161m2，岛长625m，宽225m。除了管理理养护功能能外，兼有有服务观光光功能，设设置有旅游游开发、养养护救援、、环保安保保、基础设设施等设施施。西人工岛采采用“蚝贝”主题外形形，总面积积97962m2，岛长625m，岛宽185m。西人工岛岛以管理功功能为主，，设置运营营、养护、、救援站。。东人工岛功功能分区西人工岛功功能分区（含对外服服务区）（以项目管管理为主））3.4隧道人工岛岛三、初步设设计推荐方方案（2）结构方案案岛壁结构设设计方案采采用抛石斜坡堤堤为满足开工工后27个月具备沉管首首节管节沉放条条件，西人工岛岛上包含第第一段隧道道暗埋段的的区域（即即“小岛””）需先期期施工。其其基坑围堰堰结构采用用格形钢板板桩，地基基处理采用用开挖换填填方案，换换填中粗砂砂并振冲密密实。东岛一次填填筑完成。。3.4隧道人工岛岛三、初步设设计推荐方方案（3）地基处理理岛壁区：开开挖换填中中粗砂振冲冲密实+挤密砂桩+排水砂桩岛内吹填区区：部分开开挖换填中中粗砂振冲冲密实+排水砂井3.5交通工程与与附属设施施三、初步设设计推荐方方案采用“相对集中中、有限分分散”的管理方式式。设置的的沿线设施施包括：监控收费通通信中心：：1处，设在位位于太澳互互通立交附附近的港珠珠澳管理中中心；监控所：1处，设在西西人工岛；；养护工区：：1处，设在太太澳互通，，与管理中中心同址合合建；养护站：2处，设在珠珠澳口岸和和西人工岛岛；救援站：3处，设在珠珠澳口岸、、西人工岛岛、东人工工岛；收费站：全全线1个主线收费费站，设于于珠澳口岸岸。4.1桥梁工程四、重要工工程问题（1）埋入式承承台：减少阻水率率景观和防撞撞施工难度大大埋床法预制制基础设计计原理与施施工工艺：：4.1桥梁工程四、重要工工程问题（3）钢桥面铺铺装：国内早期钢钢桥面铺装装病害多，，使用寿命命短；施工要求苛苛刻，维修困难；；国外和香港港地区成功经验较较多，寿命可达15-25年。（2）钢箱梁、、组合梁构构造体系、、设计标准准，加工能能力及质量量控制；4.1桥梁工程四、重要工工程问题（4）长大纵坡坡与收费站站安全：长、大纵坡坡，爬坡和和下坡刹车车对桥面的的危害；九洲航道东东移；浅水水区改为组组合梁。4.2隧道工程四、重要工工程问题（1）高标号、、大体积混混凝土的防防裂、抗渗渗与耐久性性：预留航道、、回淤大、、水压大——导致采用高高标号、大大体积混凝凝土抗裂防渗、、耐久性和和几何精度度控制施工工艺、、养护要求求高（2）接头止水水带要求高高水压大、耐耐久性要求求高GINA产品国外垄垄断、造价价高、开发发周期长可膨胀止水水带暂未有有成功应用用实例（3）厚软基大大回淤沉降降控制及与与岛上暗埋埋段的过渡渡整体沉降、、差异沉降降地质质勘勘察察存存在在不不确确定定性性（（CPT、CPTU与国内勘勘察）计算分析析理论不不能精确确，也存存在不确确定性4.2隧道工程程四、重要要工程问问题（4）干坞生生产对工工期影响响大干坞规模模大，选选址综合合因素复复杂：水水文、地地质、航航道、用用水、用用电、土土地许可可……管节预制制周期长长，能否否实现工工厂化？？（5）台风、、白海豚豚保护、、海上交交通组织织等因素素对工期期影响大大（6）离岸远远距离水水下测量量控制（1）海上挤挤密砂桩桩（SCP）地基处处理密实程度度指标检测手段段施工技术术和设备备4.3人工岛工工程四、重要要工程问问题（2）海上人人工岛深深基坑防防护潮位变化化、波浪浪、渗流流环境饱水砂层层、海底底淤泥支护体系系设计、、施工信信息化（3）工后差差异沉降降控制与与处理岛隧结合合部设计计施工措措施；回回填与监监测；（1）跨境运运营紧急急事件的的三地连连动救援援法律问题题协商机制制运作模式式4.4交通工程程四、重要要工程问问题（2）跨境交交通控制制与运营营管理信息交换换交通控制制预案处理程序序4.5质量控制制与质量量保证(QA/AC)5.1科研规划划五、科研研规划与与科技支支撑计划划目前港珠珠澳大桥桥已完成成了初步步设计（（含技术术设计）），结构构性的方方案问题题已经基基本解决决。下一一步面临临的是施工图设设计、施工建设设和营运养护护三个阶段段的科研研攻关任任务，按按照支撑发展展与引领领相结合、、重点突破破与全面面推进相结合、、自主创新新与集成成应用相结合的的原则，，进一步步完善桥桥-隧-岛结构与与基础方方案设计计和细部部结构、、解决技技术和营营运管理理上的难难题。重点研研发方方向主主要是是支持持应用用技术术研究究、制制约桥桥-隧-岛建设设的特特殊技技术研研究，，以及及保证证大桥桥120年寿命命的养养护管管理与与耐久久性技技术研研究，，具体体体现现在主主体结结构大桥、、沉管管隧道道、人人工岛岛、保保障技技术、、安全全与管管理五个研研究方方向。。前期期共开开展了了84个专题题研究究；后后期规规划了了42个课题题。重重点解解决三三方面面问题题：⑴建设设和管管理的的关键键技术术问题题；⑵⑵国外外先进进技术术引进进、吸吸收问问题；；⑶原原创性性技术术问题题。5.2国家科科技支支撑计计划——港珠澳澳大桥桥跨海海集群群工程程建设设关键键技术术研究究与示示范五、科研规规划与科技技支撑计划划本项目针对对工程建设设关键技术术问题，开开展长大深埋沉沉管隧道设计与施工工关键技术术及技术标标准、离岸厚软基基桥隧转换换人工岛设计与施工工关键技术术、海上长联桥桥梁建设关键技技术、跨海海集群工程程混凝土结构构120年使用寿命命保障关键技技术和跨境境隧-岛-桥集群工程程的建设管理、防灾减灾及及节能环保保关键技术的的研究，共共研究5个大课题，，分19个子课题。。项目响应了了《国家中长期期科技发展展规划纲要要》的发展要求求，紧扣交交通运输行行业的发展展思路。研研究成果将将为国家中长长期科技发发展规划的的实现、我我国跨海湾湾通道工程程技术的整整体提升以以及交通运运输行业的的产业升级级做出新的贡贡献。2010年7月8日通过了科科技部在北北京召开的的本项目的的可行性研研究论证会会。目前正在协协助部科技技司进行分分课题项目目申报书的的组织工作作。（1）课题一厚软基长大深埋沉管隧道设计与施工关键技术及技术标准①子课题一海中沉管隧道混合基础的沉降分析及控制技术②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③子课题三沉管隧道接头构造及止水产品研发④子课题四长大管节海上寄放、浮运和沉放施工关键技术⑤子课题五深水碎石高精度整平设备开发及施工工艺⑥子课题六厚软基长大深埋沉管隧道设计与施工指南（2）课题二外海厚软基桥隧转换人工岛设计与施工关键技术①子课题一海上挤密砂桩（SCP）地基处理关键技术②子课题二离岸海上人工岛深基坑防护技术（3）课题三海上长联桥梁建设关键技术①子课题一埋床法全预制海上桥梁墩台建设关键技术②子课题二连续钢箱梁120年全寿命设计关键技术③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）课题四跨海集群工程混凝土结构