港珠澳大桥岛隧工程难点及施工技术交流PPT课件

港珠澳大桥岛隧工程难点及施工技术交流,让世界更畅通,中交联合体港珠澳大桥岛隧工程项目总经理部2013年9月25日,1,-,Contents,目录,1、岛隧工程概况,2.总体施工工艺,1、岛隧工程概况,1.工程概况,2,-,1.工程概况,1.1港珠澳大桥项目,港珠澳大桥东连香港、西接珠海/澳门，是集桥、岛、隧为一体的跨海通道，全长35.6km；大桥共分为珠海和澳门接线、珠澳口岸人工岛、大桥主体工程、香港连接线及香港口岸人工岛六部分；岛隧工程是控制性工程。,3,-,1.2港珠澳大桥岛隧工程,1.工程概况,岛隧工程总长7440.5m，包括5664m沉管隧道，2个面积10万m2离岸人工岛及长约800m桥梁。港珠澳大桥沉管隧道是我国首条于外海建设的沉管隧道。是目前世界唯一深埋大回淤节段式沉管工程，建成后是世界上最长的公路沉管工程。,4,-,Contents,目录,1、岛隧工程概况,2.总体施工工艺,1、岛隧工程概况,1.工程概况,5,-,2.总体施工工艺,2.总体施工工艺,请观看视频演示,6,-,Contents,目录,1、岛隧工程概况,2.总体施工工艺,1、岛隧工程概况,1.工程概况,7,-,3.1人工岛,东西人工岛面积各约10万m2；离岸20km，水深约10m，软土层厚度2030m；人工岛实现桥隧转换。,8,-,3.1人工岛,西人工岛61个大圆筒，东岛59个钢圆筒；单个圆筒直径22.0m，高40.5m49.5m，最大入土深度达29m。钢圆筒插入不透水粘土层形成止水型围护结构，回填砂形成陆域。,9,-,3.1人工岛特点,快速成岛,同时施工,超载预压,采用深插式钢圆筒形成整岛围护止水结构，实现了：快速成岛，形成陆域；岛内降水、大超载比堆载预压；岛内、岛外同时施工。,10,-,3.2人工岛施工关键技术钢圆筒制作运输,板单元制作,圆筒对接,圆筒装驳,圆筒运输,钢圆筒在上海振华重工长兴岛车间内进行板单元的加工，在场地内进行分段拼装；通过龙门吊及浮吊进行场内运输及装驳。,圆筒拼装,11,-,采用8台600Kw液压振动锤同步联动振沉系统进行振沉作业；2011年5月15日开始西岛首个钢圆筒振沉，215天完成了东西人工岛120个钢圆筒振沉施工，垂直度达到1/200。,3.2人工岛施工关键技术钢圆筒振沉,12,-,3.2人工岛施工关键技术副格打设,两圆筒间采用副格连接；副格采用弧形钢板结构；止水效果良好。,13,-,3.2人工岛施工关键技术岛壁结构施工,14,-,3.2人工岛施工关键技术岛内软基处理,工后残余沉降控制在了30cm以内；土的力学性能大幅度提升。,15,-,3.2人工岛施工关键技术西小岛基坑开挖及暗埋段施工,16,-,Contents,目录,1、岛隧工程概况,2.总体施工工艺,1、岛隧工程概况,1.工程概况,17,-,4.1沉管隧道,沉管是大桥控制性工程，是我国首条于外海建设的沉管隧道，是目前世界唯一深埋大回淤节段式沉管工程沉管段总长5664m，分33节，标准节长180m，宽37.95m，高11.4m，单节重约7.4万吨，最大沉放水深44m;沉管隧道的关键：隧道基础设计与施工、深埋段隧道纵向设计、沉管工厂化预制、沉管安装。,18,-,4.2沉管隧道基础特点,天然地基,本工程沉管隧道坐落在深厚软基层上，为了保证整个基础的刚度协调均匀，基础设计形式多样，且施工精度要求高,19,-,4.2沉管隧道基础特点,SCP+堆载预压+碎石垫层；高置换率SCP+抛石夯平+碎石垫层；天然地基+抛石夯平+碎石垫层。,20,-,4.2.1精细化基础施工,沉管隧道纵断面图,沉管基础施工质量是决定沉管隧道成败的关键。沉管基础作业，主要关键工序包括：基槽粗挖、精挖；基槽清淤；基础抛石夯平；碎石基床铺设。,21,-,共计投入7条挤密砂桩船进行基础加固施工；根据需求，置换率从26%70%，挤密置换的同时，实现排水固结；最大施工深度可达70m，最大成桩桩径可达2m；成桩过程计算机全自动控制，质量保障度高；经验证，控沉效果理想；,4.2.2挤密砂桩施工,22,-,金雄,开挖水深大（50m），开挖精度要求高（-60+40cm）；开发采用大型定深平挖抓斗和挖深精度控制系统。已经过实际施工验证满足要求。,4.2.3基槽精挖,23,-,监控系统,耙管增长,专用吸头,4.2.4基槽清淤关键技术,捷龙号专用清淤船,沉管隧道横卧珠江口，存在回淤；回淤将造成沉管安装期浮力突然增大而意外上浮，并给后期运营带来超期沉降；与荷兰公司联合研制专用清淤船：能够进行系统定位和测量，能实时显示基槽槽底纵坡；可满足在不同类型基础面上（块石、碎石、粘土等）进行清淤施工。,24,-,4.2.5基础抛石夯平关键技术,抛石夯平作业水深大（46m），夯平精度高（小于30cm）；夯平要顺应基础坡度；水下抛石、夯平工作量大；开发专用溜管式抛夯一体船：溜管定点定量抛石、定点夯平采用液压振动锤水下夯平，大幅提高夯平效率及质量。,25,-,4.2.6碎石基床铺设关键技术,特点：水深大（40m），整平精度要求高（允许偏差40mm）；整平质量关系到沉管标高、接头受力最大纵坡坡度为2.98%；整平工作量大（单节面积近1.5万m2）研制国内第一艘平台式整平船；自动抬升、皮带运输、高精度声纳测控三大系统，全部采用自动化控制。,26,-,4.2.6碎石基床铺设关键技术,E1E4碎石基床检测发现，管节检测测点验收数据合格率达到95%以上。,27,-,4.3深埋大回淤节段式沉管特点,深埋大回淤条件下的节段式沉管，世界范围内无案例。钢筋混凝土结构，混凝土自防水，使用寿命120年。节段接头剪力键及防水是隧道结构施工的关键。,28,-,4.3沉管管节预制特点,沉管隧道共33节管节,标准管节长180米，由8个节段组成；单个节段长22.5米，单节混凝土方量约3400m3，采用全断面一次性连续浇筑；综合考虑工期要求及预制质量控制，采用工厂法预制。,29,-,釜山隧道干坞预制法,厄勒隧道沉管预制工厂,对比传统干坞法，工厂法管节预制具有以下优势：工厂占地面积小；连续预制，受气象条件影响较小；标准化流水线生产，质量可控。,4.3.1沉管预制厂,30,-,4.3.2沉管预制厂,沉管预制厂位于桂山岛，距离隧道轴线约7海里。预制厂包括：钢筋绑扎区浇筑区浅坞区深坞区两条流水线同时生产，每两个月生产两个管节。,31,-,4.3.3预制厂生产线配置,集成了当今世界多项先进技术和装备：流水化钢筋生产加工线；大型自动化液压模板；混凝土搅拌及供应系统；混凝土温控及养护系统；管节顶推系统。,32,-,4.3.4管节节段预制流程,33,-,台座1,台座2,台座3,砼浇筑台座,顶板钢筋托架,内模,1-1剖面图,4.3.5管节节段预制流程底板钢筋绑扎,34,-,台座1,台座2,台座3,砼浇筑台座,2-2剖面图,顶板钢筋托架,内模,4.3.6管节节段预制流程中墙、侧墙钢筋绑扎,35,-,台座1,台座2,台座3,砼浇筑台座,3-3剖面图,内模,顶板钢筋托架,4.3.7管节节段预制流程顶板钢筋绑扎,36,-,台座1,台座2,台座3,砼浇筑台座,4-4剖面图,内模,4.3.8管节节段预制流程体系转换,37,-,台座1,台座2,台座3,砼浇筑台座,5-5剖面图,4.3.9管节节段预制流程内模安装,38,-,台座1,台座2,台座3,砼浇筑台座,4.3.10管节节段预制流程节段浇筑,39,-,匹配前段浇筑下段管段,连续浇筑连续顶推,顶推完成关闭滑移坞门,灌水、起浮、移位,排水、舾装,管节出坞,4.3.11沉管管节预制出坞,40,-,4.3.12流水化钢筋加工生产线,钢筋加工、绑扎量大，共设置2条生产线，每条生产线设置3个钢筋加工、绑扎区，形成流水作业。,41,-,4.3.13大型液压模板系统,模板系统由底模、侧模、内模及针形梁组成，由液压系统控制，端模采用分块拼装。,42,-,4.3.14混凝土搅拌及供应系统,采用四台3m3搅拌系统，搅拌能力50m3/h；采用12台泵车及6台布料系统。,43,-,4.3.15混凝土温控及养护系统,设置制冰系统，采用冰水混合物进行混凝土拌制；原材料到混凝土拌制、运输、浇筑、养护全过程采取温控措施；采用养护棚喷淋养护；控制沉管混凝土入模温度，25（高温季节28），至今未发现温度裂缝；全过程进行温度监控。,44,-,4.3.16管节顶推系统,每个管节重约7.5万吨，管段下方设置四条顶推滑移轨道；沉管下部布置8*24主动支撑千斤顶，采用三点支撑；单个管节设8*16台顶推千斤顶，多点连续同步顶推；在管节前后设置两套导向装置。,45,-,关闭深、浅坞门，坞内灌水、管节起浮；,4.3.17管节横移,46,-,4.3.18管节横移,通过坞内绞缆系统，横移管节至深坞区。,47,-,4.3.19管节舾装,沉管在浅坞内进行流水化一次舾装,沉管深坞内进行二次舾装,48,-,4.4沉管浮运及安装施工特点,国内首条外海沉管隧道，工程经验少；项目位于珠江口航道运输最繁忙水域，交管难度大；外海施工，水流、波浪条件复杂；沉管操控难度大；深水安装和潜水作业难度大；沉管对接安装精度要求高；36个月完成33节管安装，工期紧。,49,-,二次舾装,出坞,浮运,系泊,下沉,对接,后续作业,4.4沉管舾装、浮运及安装流程,50,-,针对本工程浮运安装施工特点，开展了浮运阻力、操控性等试验研究，建立了作业窗口管理系统、浮运安装决策机制，集成开发了深水无人沉放系统，包括：遥控遥测压载控制系统深水测控系统数控拉合系统管内精调系统,4.4沉管浮运及安装试验研究与系统开发,51,-,4.4.1研发精细化作业窗口管理系统,作业窗口是指适合沉管安装的时间段；窗口预报是沉管安装决策最重要的依据；预报难度：“小区域、长时段、精度高、要素多”；建立了精细化作业窗口预报管理系统。,52,-,4.4.1研发精细化作业窗口管理系统,三个子系统：北京：预报中心服务器施工现场：水文气象观测岛隧营地：现场预报在持续一年的观测、比对基础上，继续开展模型的检验、修正工作，不断提高预报精度,53,-,4.4.2沉管浮运施工特点,航道一,管节尺度大，数量多；外海浮运、水流、浪波条件复杂，拖航阻力大；浮运线路位于目前我国航运最繁忙的珠江口水域，多段航道交叉；沉管无动力、无舵效，航道窄、多拖轮协作操控难；横流、横浪情况下狭窄基槽内长距离横拖。,54,-,物模、数模试验分析拖航阻力,操船模拟试验分析操控性,浮运航迹带,4.4.2沉管浮运开展的试验研究,开展了浮运阻力物模试验、数模计算；进行了管节浮运拖带操船模拟试验；在施工海域开展了四次浮运演练。,55,-,管节航道内浮运采用4+4+2的方式进行拖带（4艘大马力全回转拖轮吊拖、4艘全回转拖轮绑拖和2艘拖轮备用）。在基槽浮运中备用拖轮4+6的方式进行横拖。,4.4.2沉管浮运拖带方式,56,-,采用8-10艘（总马力数超过5万Hp）大马力全回转拖轮协同作业；开发了专用导航软件协调各拖轮；实施海上临时交通管制和护航。,4.4.2沉管浮运施工,57,-,4.4.3外海沉管系泊特点及开展的研究,管节断面巨大，受波浪、水流力大流态多变，风浪、涌浪并存，对锚泊系统威胁大；沉放驳与沉管组成多浮体柔性受力体系，动力响应规律复杂。,进行了物模、数模试验：系泊系统受力（缆力、吊点力）；管节系泊、沉放过程中的动力响应；锚抓力试验。,58,-,系泊缆绞车,安装缆绞车,沉放吊索绞车,4.4.3外海沉管系泊系泊系统,双体船沉放驳锚泊系统；设置了系泊锚及沉放锚系。,59,-,采用HY-17型大抓力锚新造大马力全回转起锚艇抛起锚,4.4.3外海沉管系泊大抓力锚,60,-,4.4.4外海沉管深水无人沉放技术,采用扛吊法进行沉管安装；安装船控制室通过信息技术和遥控技术实现管节姿态调整、轴线控制和精确对接；系统包括：锚泊定位系统、压载控制系统、数控拉合系统、深水测控系统、管内精调系统。,61,-,压载水箱,压载水箱,在控制室内遥控，实现管节压载水箱注水、排水，调节管节在水中的负浮力和姿态。,4.4.5遥控遥测压载系统,62,-,GPS,采用GPS+声纳原理；无水下线缆、安装便捷；可实现沉管水下绝对定位和相对定位。,4.4.6深水测控系统,63,-,4.4.7数控拉合系统,沉管对接后，采用拉合系统使GINA止水带初步压缩。拉合系统采用反勾结构，通过遥控实现千斤顶拉合。,64,-,4.4.8管内精调系统,沉管水力压接完成后，如出现轴线偏差超出设计要求，则需进行线形调整。管节与基床摩阻力大；GINA止水带反力大；设置12台顶推千斤顶和10台限位千斤顶组成。,65,-,4.5曲线段管节施工,E28E33管节位于半径5500m的曲线上，同时纵向有纵坡，管节工厂化预制顶推、碎石基床铺设、沉放对接控制等许多新问题尚在研究。,66,-,4.6沉管隧道水下最终接头,接头处水深30m，管节定位精度要求相对偏差要求不大于35mm，采用水下安装模板，止水难度大；采用传统接头方案工期35个月；正在对端部块体法、V型块体法、key管节工法进行研究，以确定快速安全稳妥的最终接头方案。,最终接头止水模板,V块体法,Key管节工法,67,-,Contents,目录,1、岛隧工程概况,2.总体施工工艺,1、岛隧工程概况,1.工程概况,68,-,5.1主要专用设备：,8锤联动大型钢圆筒同步振沉系统；管节全断面预制液压模板系统；多点主动支撑分散顶推系统；深水定深