港珠澳大桥岛隧工程东人工岛快速成岛关键施工技术

港珠澳大桥岛隧工程东人工岛快速成岛施工关键技术让世界更畅通中交第三航务工程局有限公司二〇一六年七月Contents目录1.工程概况2.关键技术

东连香港、西接珠海/澳门，全长55km

桥、岛、隧一体跨海集群工程，2017年建成东人工岛工程概况主体工程珠海接线香港接线澳门接线珠澳口岸香港口岸岛隧工程香港口岸:130公顷香港接线：12Km主体工程：30Km珠海接线：14Km珠澳口岸：210公顷澳门接线：0.3Km东人工岛工程概况东人工岛概况位于伶仃洋海域香港侧长625m，橫向最宽处215m，海床面标高约-10m是集交通设施、观光旅游及行政办公为一体的综合性工程东人工岛工程概况塑料排水板挤密砂桩回填中粗砂东人工岛岛体形成概况采用直径22m钢圆筒插入不透水粘土层，圆筒之间用副格弧形钢板连接形成止水型岛壁结构圆筒及岛内回填砂形成陆域，打设塑料排水板和降水井，联合降水预压对岛体内的软基处理岛外采用挤密砂桩进行地基加固，上面抛石、安装消浪块体和施工挡浪墙形成护岸结构东人工岛工程概况

1.1岛体形成

1.2传统工艺的缺点传统工艺多采用吹填砂袋或钢板桩围堰筑堤、开挖换填等成岛工艺。对应本工程项目，由于淤泥覆盖层厚，采用传统工艺具有开挖和换填工程量大、耗时长，环境影响大、止水效果差、基坑风险大等缺点。

1.3大直径钢圆筒工艺优点大直径钢圆筒工艺与常规的抛石斜坡堤围护结构相比，实现了“大型化、工厂化、标准化、装配化”的要求，相比传统工艺更快速、更环保、风险更小。东岛首个钢圆筒于2011年9月22日振沉，2011年12月7日完成最后一个钢圆筒振沉，实现了“当年动工，当年成岛”的奇迹。创造了良好的施工条件，同时提供了岛内、岛外施工条件，工期大量缩短。Contents目录1.工程概况2.关键技术关键技术1大直径钢圆筒结构形式2大直径钢圆筒施工3人工岛深厚软基处理4岛壁护岸结构施工5现浇沉管基坑施工采用φ22m，高40.5～50.5m最大入入土深深度近近30m，进入入不透透水层层，形形成止止水围围护结结构关键技技术1———大直径径钢圆圆筒结结构形形式1.1大直径径钢圆圆筒结结构钢圆筒筒在上上海振振华重重工长兴兴岛基基地制制作钢圆筒节段、板块划分图每个钢钢圆筒筒分上上下两两段拼拼装。。每段段钢圆圆筒垂垂直分分6片板单单元。。板单单元宽宽度为为筒体体周长长的1/6，板单单元长长度为为每段段筒体体高度度。1.1大直径钢圆圆筒结构关键技术1——大直径钢圆圆筒结构形形式拼板焊接加强肋板单元成型板单元转运上筒体板单元拼装钢圆筒制作作流程上筒体拼装成型安装宽榫槽下筒体板单元拼装下筒体拼装成型上下筒体对接安装下部宽榫槽运输至码头1.1大直径钢圆圆筒结构关键技术1——大直径钢圆圆筒结构形形式副格在江门新会预制场制制作1.2副格结构形形式关键技术1——大直径钢圆圆筒结构形形式副格结构形式式宽榫槽安装1.3宽榫槽安装装关键技术1——大直径钢圆圆筒结构形形式宽榫槽结构图7万吨远洋船船1600公里运输八锤联动振振沉2.2大直径钢圆圆筒振沉关键技术2——大直径钢圆圆筒施工项目单台8台激振力（kN）494839584振动体系最小振幅（mm）/4.34功率(kW)671.45371.2偏心矩（kg.m）2301840振频（rpm）14001400上拔力（kN）222417792重量（t）23184振沉系统由吊架、8台APE600振动锤、同步装装置、共振振梁、液压压夹具和液液压设备等组成。关键技术2——大直径钢圆圆筒施工2.2大直径钢圆圆筒振沉副格振沉采采用350t全回起重船船吊2台APE200液压振动锤锤振沉。副格自沉入入泥深度：：2.8m~4.5m副格振沉入入泥深度：：6m~7.7m副格振沉持持续时间1.8min~5.1min2.3副格振沉关键技术2——大直径钢圆圆筒施工2.3副格振沉副格吊装插入宽榫槽副格结构振沉关键技术2——大直径钢圆圆筒施工与钢圆筒打打设的合理理步距及时时回填砂；；榫槽内灌灌注膨润土土类止水材料。。灌浆前的宽榫槽2.4宽榫槽灌浆止水水关键技术2——大直径钢圆筒施施工宽榫槽灌浆宽榫槽灌浆完成2.4宽榫槽止水关键技术2——大直径钢圆筒施施工2011年9月22日开工，77天完成全部59个钢圆筒振沉，垂直度1/2002.5工效分析关键技术2——大直径钢圆筒施施工采用深插式钢圆圆筒形成整岛围围护止水结构，为实现快速形成陆域，，提供施工依托托为岛内降水、大超载载比堆载预压创造条件形成岛内、岛外同时施工和条件，缩短工期2.5工效分析关键技术2——大直径钢圆筒施施工对软基淤泥层进进行开挖，开挖挖标高至-18m（淤泥层底标高高约-40m）采用降水联合堆载预压，超载比1.33-2.1岛内回填降水，形成干施工采用D型深插塑料排排水板，间距1.1m正方形布置，12米厚的回填中中粗砂层，打设深度度达40m，施工面积10.6万m2关键技术3——人工岛深厚软软基处理3.1工艺流程东岛挖泥量共共计202万方，施工过过程中先后投投入赤湾（舱舱容2300m3）、万顷沙（（舱容10028m3）、广州号（（舱容5100m3）3条耙吸式挖泥泥船；投入金金雄（斗容30m3）、粤航沣沣038（斗容25m3）2条抓斗挖泥船船。关键技术3——人工岛深厚软软基处理3.2基槽开挖岛内区软基处处理主要采用用降水联合堆堆载预压，利利用降水井降降低回填中粗粗砂的水位，，进行堆载，，堆载料就是是利用回填砂砂，回填至+5m标高，总回填填量达245万㎡。关键技术3——人工岛深厚软软基处理3.3回填砂施工3.3超深塑料排水水板打设施工工岛内回填至-6.0m标高后，清理理场地，并降降水到-7.0m，形成干施工工作业条件，，进行塑料排排水板打设，，塑料排水板板采用原生料料D型板，正方形形布置，间距距1.1m，塑料排水板板顶标高-6.0m，底标高-35.0m~-46.0m。概况难点①打设深度度深，最深达达40m；②需要穿透透12米厚的回填中中粗砂层；③工程量大大，施工面积10.6万m2，塑料排水板打设超过330万延米塑料排排水板。关键技术3——人工岛深厚软软基处理3.3超深塑料排水水板打设施工工设备改造-机身上部回转体下部行走体铲斗斗杆动臂斗杆油缸挖掘机动臂挖掘机斗杆油缸机架主桁架关键技术3——人工岛深厚软软基处理3.3超深塑料排水水板打设施工工设备改造-动力及传动装装置SX510液压马达关键技术3——人工岛深厚软软基处理3.3超深塑料排水水板打设施工工①顺利实现现40m的打设深度；；②成功穿透透12米厚的回填中中粗砂层；③功效比常常用的振动式式插板机提高高近3倍。关键技术3——人工岛深厚软软基处理3.4一种环保的降降水深井打设设工艺常规工艺为用用泥浆护壁进进行钻孔成井井，成井的关关键在于成孔孔时合理选择择泥浆的比重重，配制泥浆浆的比重过大大，粘度也随随之增大，井井壁泥皮增厚厚，维持裸眼眼钻孔时间更更长，便于有有足够的时间间下套管，但但泥浆稀释难难度大，洗井井的时间长，，甚至难以冲冲洗导致井眼眼报废，故需需耗时根据现现场情况反复复配制。再者者，工效低（（成孔耗时3-4小时，若钻机机功率低或工工人操作不熟熟练，时间将将更长；清孔孔耗时约2小时）及因成成孔时需泥浆浆护壁而产生生大量废弃泥泥浆，不符合合环境保护的的要求，需要要增加成本对对泥浆进行无无污染处理。。常规的成井工工艺及缺点关键技术3——人工岛深厚软软基处理3.4一种环保的降降水深井打设设工艺施工流程（1）定位（2）放置锥形管管靴（3）外套管对准准管靴（4）振沉套管至至设计标高关键技术3——人工岛深厚软软基处理3.4一种环保的降降水深井打设设工艺施工流程（5）灌水（6）下井管（7）上拔外套管管（8）完成深井打打设关键技术3——人工岛深厚软基处处理4.1工艺流程钢圆筒挤密砂桩倒滤层扭工字块关键技术4——岛壁护岸结构施工工基础采用25%置换率的挤密砂桩桩处理护岸工程采用抛石石斜坡堤结构表面消浪结构采用用5t扭工字块环人工岛护岸前沿沿线一周设置挡浪浪墙结构挡浪墙护面块石堤身块石挤密砂桩（SCP）在砂桩船上通过振振动设备和管腔增增压装置把砂强制制压入水下软弱地地基中，经过拔管管、回打、挤密扩扩径形成砂桩，加加固时，同时具有有置换、挤密、加加快固结的作用，，具有工效高、加加固效果明显的特特点关键技术4——岛壁护岸结构施工工4.2海上挤密砂桩地基基处理挤密砂桩在应用于于人工岛外侧岛壁地地基处理（25%置换率））、救援援码头地地基处理理（60%）岛隧结合合部沉管管隧道基基础处理理，以实实现基础础刚度平平顺过渡渡（45-70%）关键技术术4——岛壁护岸岸结构施施工4.2海上挤密密砂桩地地基处理理快速改善善地基土土的强度度，保持持岛壁结结构的稳稳定不同置换换率挤密密砂桩+堆载预压压消除施施工期主主固结沉沉降、减减小次固固结沉降降，实现现隧道基基础刚度度平顺过过渡施工过程程无污染染物排放放，有利利于施工工水域环环境保护护关键技术术4——岛壁护岸岸结构施施工4.2海上挤密密砂桩地地基处理理共计投入入7条挤密砂砂桩船，，置换率率26%~70%最大施工工深度可可达70m，最大成成桩桩径径可达2m，总量近近130万m3成桩过程程计算机机全自动动控制，，质量保保障度高高，经验验证，控控沉效果果理想在重力式式码头基基础处理理中创新新采用挤挤密砂桩桩技术《海上挤密密砂桩（（SCP）地基处处理关键键技术》获水运工工程协会会科技进进步一等等奖关键技术术4——岛壁护岸岸结构施施工4.2海上挤密密砂桩地地基处理理人工岛护护岸工程程采用抛抛石斜坡坡堤结构，碎碎石和二二片石构构成倒滤滤层，堤堤身为10~100Kg块石，护护面为300~500Kg块石，护护底为100~200Kg块石。总总量约185万方。4.3岛壁护岸岸结构抛抛石钢圆筒倒滤层碎石倒滤层二片石关键技术术4——岛壁护岸岸结构施施工堤身块块石护面块块石4.3岛壁护岸岸结构构抛石石关键技技术4———岛壁护护岸结结构施施工护面块块石抛抛填堤身块块石抛抛填4.4扭工字字块预预制和和安装装扭工字字块预预制扭工字字块安安装关键技技术4———岛壁护护岸结结构施施工环岛一一周布布置5t扭工字字块作作为消消浪结结构，，总工工程量量约4万块。。挡浪墙墙环东东人工工岛护护岸前前沿线线一周周，全全长1386.15m，用于人人工岛岛的挡挡浪防防汛，，建成成后为为岛上上重要要的景景观之之一，，因此此采用用了高高标准准的饰饰面清清水混混凝土土工艺艺。4.5清水挡挡浪墙墙施工工关键技技术4———岛壁护护岸结结构施施工直接利利用混混凝土土成型型后的的自然然质感感作为为饰面面效果果的混混凝土土以混凝凝土面面本身身的自自然质质感和和精心心设计计的明明缝、、禅缝缝及对对拉螺螺栓孔孔眼组组合形形成的的自然然状态态作为为主要要表现现形式式中国电电信大大楼南京三三桥悉尼歌歌剧院院深圳大大运中中心关键技技术4———岛壁护护岸结结构施施工4.5清水挡挡浪墙墙施工工挡浪墙墙底板板浇筑筑挡浪墙墙底板板养护护4.5清水挡挡浪墙墙施工工关键技技术4———岛壁护护岸结结构施施工挡浪墙墙墙身身挡浪墙墙典型型结构构型式式图挡浪墙墙墙身身模板板系统统图4.5清水挡挡浪墙墙施工工关键技技术4———岛壁护护岸结结构施施工底板和和墙身身采用用跳仓仓法施施工墙身模模板采采用德德国PERI模板系统4.5清水挡浪墙墙施工关键技术4——岛壁护岸结结构施工底板和墙身身采用跳仓仓法施工墙身模板采采用德国PERI模板系统模板细节关键技术4——岛壁护岸结结构施工4.5清水挡浪墙墙施工5.1工艺流程现浇沉管基基础及两侧侧二次止水水墙基础采采用高压旋旋喷桩做止止水帷幕。。钢圆筒与现现浇沉管之之间浇筑混混凝土扶壁壁墙作为二二次止水