港珠澳大桥建造技术

港珠澳大桥建造技术港珠澳大桥管理局苏权科二O一九年四月提纲第一部分总体概况第二部分技术难点与科技创新1、建设目标、理念与技术标准2、主要创新领域3、新材料新产品开发4、大型外海施工装备研发5、关键技术创新成果第三部分运营期的新科技挑战工程包括珠海、澳门接线，珠海澳门口岸，海中桥隧主体工程，香港接线及香港口岸,总长55km，建成后将成为世界最长的跨海大桥。海中桥隧主体工程长约29.6km，包含桥、岛、隧工程，投资约481亿元。1、海底隧道隧道采用沉管方案，其中东西人工岛岛上段各长518米，海中沉管段总长5664米，共分33节，标准管节长度180米，宽37.95米，高11.4米。区段东过渡段（正在设计中）中间段西过渡段对应管节E33E33～E30E30～E25E24～E7E4(s2)～E6(s2)E1(s3)～E4(s2)E1(s3)～E1(s1)处理方法高压旋喷桩挤密砂桩+堆载预压挤密砂桩天然地基挤密砂桩挤密砂桩+堆载预压高压旋喷桩抛石夯平层（1.6m~2.0m）+碎石基床（0.5m~1.3m)混凝土标号C45，钢筋用量240Kg/m3;每个22.5m节段砼量约3415m3，需在24小时浇注完成。创新性的采用大直径深插式钢圆筒作为止水围护结构进行外海筑岛。把120组直径为22米，高约40-50米的大直径钢圆筒振沉至不透水层形成岛壁结构，用了210天时间，比传统工法提前近2年形成外海施工的掩蔽条件。2外海人工岛2、桥梁工程海中桥梁全长约22.9公里，包括青州航道桥、江海直达船航道桥、九洲航道桥三座通航孔桥及其余约20公里非通航孔桥。建成国内首条钢箱梁板单元制造自动化示范生产线；钢结构焊接、组装从传统的工地式、粗放式转变为工厂化、精细化管理模式；板单元、钢结构拼装阶段采用“无马装焊、无损吊运、无损支撑”的“三无拼装技术”。港珠澳大桥是当今世界综合建设难度最大的跨海通道工程工程名称海中桥梁海上人工岛海底沉管隧道美国切萨皮克跨海工程长度：19.7km桥型：23mP.C.简支梁+92m钢桁梁基础：高桩承台面积：3.2万m2/个水深：9~13.7m基础：岩基长度：1662m+1749m规模：7.3m×4.12m×87m，4.6万t槽深：15m厄勒跨海工程长度：7.844km桥型：140m结合桁梁+490m斜拉桥基础：扩大基础长度：4055m水深：约10m基础：岩基长度：4050m规模：38.8m×8.6m×175m，5.6万t槽深：10m韩国巨济岛-釜山连岛大桥长度：8.2km桥型：2×230m+475m斜拉桥基础：高桩承台利用自然岛长度：3700m规模：26.46m×9.97×180m，5.4万t槽深：10m港珠澳跨海工程长度：22.9km桥型：110钢箱梁+85m钢箱组合梁+458m、268m、2×258m斜拉桥基础：埋置式承台面积：10万m2水深：10m基础：厚软基长度：5664m规模：37.95m×11.4m×180m，8万t槽深：33m42.5万吨钢结构制造470余次大件吊装厚软基上10万m2人工岛5.6公里沉管隧道50万平米钢桥面铺装196个埋置式墩台沉管隧道埋深最深基槽开挖-48m二、技术难点与科技创新前所未有的技术挑战建设难度大工程要求高气象水文海事外海深槽耐久性要求高生态保护构件体量大深水高精度安装协调管理难节能环保安全运营建设条件复杂软基厚度大回淤量大密水要求高——提升行业进步、填补国内空白、挑战前所未有的技术禁区——如何建设高品质、长寿命的“世界级”跨海通道大桥建设目标：“建设世界级跨海通道，为用户提供优质服务，成为地标性建筑”三大建设目标大桥建设理念：——“全寿命周期规划，需求引导设计”的设计理念——“大型化、标准化、工厂化、装配化”的施工理念——“立足自主创新，整合全球优势资源”的合作理念——“绿色、环保”的发展理念1、建设目标、理念与技术标准专用技术标准体系：——满足三地政府协议和工程建设需求，在内地现行标准基础上，适当吸纳港澳地区及国际相关标准后编制——贯穿项目前期、建设期及营运期全寿命周期——包括指南、准则、规范、规程、导则、手册等形式；分执行性和指导性两类——涵盖设计、施工、质量验收、营运维护、产品设施专项技术要求主要集中在以下几个方面：——深埋沉管隧道设计施工技术——外海人工岛设计施工技术——海上装配化桥梁建设技术——全生命周期的耐久性设计施工技术——海上桥、岛、隧工程防灾减灾技术2、技术创新领域——75mm预应力粗钢棒系统——120年Ω橡胶止水带——组合梁钢混界面处的防腐橡胶——1860MPa斜拉索及配套体系——耐久性监测传感器3、新材料新产品开发——拟制大挑臂钢箱梁涡振的TMD阻尼器——三种类型桥梁减隔震支座（高阻尼、铅芯、摩擦摆）——国产不锈钢筋等研发了多项大型关键设备及工装：8锤联动大型钢圆筒同步振沉系统；自动液压管节全断面预制模板系统；节段预制混凝土冷却系统；混凝土输送及布料系统；沉管多点液压支撑顶推系统；平台式深水碎石垫层铺设整平船；深水无人自动管节沉放及调位系统；深水自动定位多耙头基槽清淤船；桥梁沉桩导向架；4、大型外海施工装备研发1）长大深埋沉管隧道基础沉降控制技术研究——提出长大深埋沉管隧道结构计算及基础沉降计算方法；形成长大深埋沉管隧道混合基础刚度过渡控制技术5、主要创新成果及应用多专业融合2）超长沉管隧道抗震设计方法与振动台试验模拟技术——建立多点非一致激励下长大沉管隧道基于性能的抗震设计方法，并形成接头减震控制技术超长沉管隧道振动台试验的模型箱设计试验现场3、沉管隧道节段接头构造型式研究及高水压120年设计使用寿命止水带研发——提出接头受力简化计算公式；研发水深大于40m、满足120年设计使用寿命的具有自主产权的沉管隧道接头Omega止水带3条密封筋2层帘布止水带照片OMEGA橡胶止水带水密封试验4）深水碎石高精度整平设备开发及施工工艺——集成开发水深大于40m、高精度碎石垫层铺设整平船及测量控制系统碎石整平船实体照片整条隧道共需混凝土约85万方；体量比釜山隧道大50%，外海通航水域长距离运输。5）沉管管节工厂化制造技术6）海上挤密砂桩（SCP）地基处理关键技术——形成海上挤密砂桩（SCP）复合地基设计计算方法；——形成海上挤密砂桩（SCP）施工成套技术和专用设备，成桩深度达到水面下60m，船体、主要船机设备以及施工过程质量监控装置实现国产化；——建立人工岛沉降计算模型，形成挤密砂桩复合地基设计软件；——形成《海上挤密砂桩（SCP）设计与施工指南》；海上挤密砂桩的检测方法纳入《水运工程地基基础试验检测规范》。挤密砂桩施工船创新性的采用大直径深插式钢圆筒作为止水围护结构进行筑岛（推广到桥梁）。建立了涵盖设计计算理论、施工工艺、装备制造等多方面的快速成岛技术体系。7）海中人工岛快速成岛技术非通航孔桥近200个承台墩身及组合梁2516块桥面板全部为陆上预制；上部结构大规模采用钢箱梁，用钢量达40万吨；板单元自动化生产。8）海上长桥装配化施工技术11）正交异性钢桥面板120年寿命的抗疲劳设计准则正交异性钢桥面板模型疲劳验证试验研究10）水深大于15m潜水预制墩台封堵止水技术9）埋床法全预制墩台与钢管复合桩基础设计与施工方法大直径钢管复合桩缩尺模型试验及数值仿真止水装置现场工艺试验12）基于可靠度理论的混凝土结构120年设计使用年限耐久性设计关键技术------建立基于可靠度理论的跨海集群工程混凝土结构耐久性设计方法，制定《港珠澳大桥混凝土结构基于可靠度的耐久性设计指南》环氧钢筋绑扎13）保障120年使用寿命的施工与监控关键技术------建立长期暴露试验和室内快速模拟试验之间的相关关系，提出与120年设计使用年限有定量关系的耐久性质量控制指标；制定《港珠澳大桥混凝土结构耐久性质量控制技术规程》；解决深埋、大截面沉管大体积混凝土裂缝控制关键技术问题，提出沉管混凝土温度控制指标，制定《大体积混凝土全断面浇筑控裂技术规程》自主研发的耐久性监测传感器14）实际环境与荷载作用下的实体工程混凝土结构耐久性评估与再设计技术------形成实际环境荷载下、基于目标概率分析的实体工程混凝土耐久性评估和再设计方法体系大桥耐久性数据管理分析管理系统32建成世界最大断面足尺沉管隧道试验平台15）离岸特长沉管隧道建设防灾减灾关键技术——自主研发建成国内交通系统最大的燃气式高温试验系统开展长大桥隧人工智能运营管理基本原理与设计原则创立长大桥隧智能运营管理国家(行业)研发中心为全国长大桥隧智能运营管理提供基本范式及理论、技术、应用支撑落地港珠澳大桥原理与原则实践经验“共建、共治、共享”平台应用三、运营期的新科技挑战近期中期远期形成交通运营人工智能技术标准和管理体系引领在交通行业跨界应用，培养跨界领军人才构建长大桥隧人工智能运营管理基本原理与设计原则建立管理智联平台为全国长大桥隧智能运营管理提供基本范式及理论、技术、应用支撑形成公路交通行业部分示范应用设施基础数据监测数据运营交通数据路网管理数据口岸管理数据互联网数据其他数据应用平台云计算平台标准化大数据平台业务可视化终端大屏webVR/ARAPP智能知识获取知识表达与存储知识审计知识应用目标研究任务三、运营期的新科技挑战港珠澳大桥欢迎您！港珠澳大桥欢迎您！’smostlivablecityofZhuhai!谢谢!苏权科E-mail：[e-mail]