港珠澳大桥主体工程初步设计方案及重大问题汇报

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桥梁三、初初步设设计推推荐方方案（1）青州航航道桥桥：“中国国结””双塔塔空间间双索索面钢钢箱梁梁斜拉拉桥桥跨布布置：：110+126+458+126+110=930m主梁采采用带带挑臂臂翼缘缘板的的整体体钢箱箱梁；；采用用双索索面扇扇形布布置；；索塔塔采用用H形混凝凝土塔塔，上上横梁梁采用用“中中国结结”造造型；；基础础采用用钢管管复合合嵌岩岩桩，，塔处处设置置竖向向支承承、纵纵向阻阻尼装装置及及横向向抗风风支座座，塔塔区附附近设设置风风障。。3.2桥梁三、初初步设设计推推荐方方案（2）江海直直达船船航道道桥：：三塔独独柱中中央索索面钢钢箱梁梁斜拉拉桥桥跨布置：129＋258＋258＋129＝774m主梁采用带挑臂臂翼缘板的整体体钢箱梁，中央央双索面竖琴式式布置，索塔采采用独柱式混凝凝土塔，基础采采用钢管复合嵌嵌岩桩。塔身横横向两侧和两个个过渡墩顶设置置横向阻尼装置置；索塔处设置置纵向阻尼装置置。塔区附近设设置风障。3.2桥梁三、初步设计推推荐方案（3）九洲航道桥：：风帆塔双塔独柱柱钢箱梁斜拉桥桥桥跨布置：85+127.5+268+127.5+85=693m满足澳门机场航航空限高要求，，调整了桥跨布布置。主梁采用用带挑臂翼缘板板的整体钢箱梁梁，单索面竖琴琴式布置，索塔塔采用“风帆形形”钢塔，基础础采用钢管复合合嵌岩桩，塔区区附近设置风障障。纵向阻尼装装置提高抗震性性能。3.2桥梁三、初步设计推推荐方案（4）深水区非通航航孔桥：110m等跨单箱双室整整幅钢箱梁（技技术设计）标准联：110m等跨6孔一联，跨越Y13-1气田管线处桥跨跨为(110+150+110)=370m，主梁：单箱双双室整幅等梁高高钢箱梁，全宽宽33.1m，梁高4.5m。钢管复合桩基基础，承台和墩墩身预制安装，，承台埋入海床。3.2桥梁三、初步设计推推荐方案（5）浅水区非通航航孔桥：85m等跨组合梁方案案（技术设计））标准联：6孔一联，主梁：：单箱单室分幅幅组合梁，全宽宽33.1m，梁高4.3m。整幅墩身，钢钢管复合桩基础础，承台和墩身身预制安装，承台埋入海床。3.2桥梁三、初步设计推推荐方案（6）东、西人工岛岛结合部非通航航孔桥：双幅分离预应力力混凝土刚构西人工岛结合部部：总长264m，44m等跨布置，3跨一联。箱梁连连续变宽，桥面面平均宽度约20m，为常规等高变变宽度预应力混混凝土梁桥。重重点处理好浪托力及防腐耐耐久性问题。东人工岛结合部部：总长390m，桥跨布置为2×(3×47.5)+3××35m，3跨为一联，结构构外形与香港侧侧保持一致，方方案同西岛结合合部。3.3隧道三、初步设计推推荐方案（1）平、纵布置平面：两岛间沉沉管段长5664m，东、西人工岛岛现浇暗埋段长长均为163m，敞开段长各398m。5500m大半径圆曲线延延伸到隧道。纵断面：最小排排水纵坡0.3%，在两主航道间间W形断面，隧道管管节顶板最低标标高-30.18m以下。3.3隧道三、初步设计推推荐方案（2）横断面纵向通风加重点点排烟通道通风风方式。采用两孔一管廊廊横断面，两侧侧为行车道孔，，中间管廊内上上层为专用排烟烟通道，中层为为横向安全通道道，下层为电缆缆沟和海底泵房房。中隔墙上每间隔隔90m设置一处逃生安安全门。3.3隧道三、初步设计推推荐方案（3）管节结构、接接头构造采用节段式钢筋筋混凝土管节，，共33个，标准管节节节长8×22.5=180m。管节间接头采用用传统的GINA+OMEGA+剪切键。小节段段间接头采用““可膨胀密封条条+OMEGA密封条+剪力键”方案，，管节结构自防防水。三、初步设计推推荐方案管节接头节段接头横断面3.3隧道三、初步设计推推荐方案（4）基槽开挖边坡坡率为：淤淤泥与淤泥质土土中采用1:7，粘土（包括粉粉质粘土及夹砂砂层）、砂层中中采用1:3，在纵向分布的的中间深埋隧道道段采用二级边边坡方案，在两两端靠近人工岛岛段采用一级边边坡方案。3.3隧道三、初步设计推推荐方案（5）基础处理沉管基础垫层推推荐采用先铺碎石整平层层，垫层平均厚1.5m。为保证沉管均匀匀沉降，根据地地质情况及受载载分段采用加固方方案。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、初步设计推推荐方案（6）回填与覆盖3.3隧道三、初步设计推推荐方案（7）岛头管顶防护护在岛头处露出海海床管顶的防撞撞设施，采用防防撞墩台+警示性浮体组合合拦截系统。3.3隧道三、初步设计推推荐方案（8）干坞与系泊区区推荐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、初步设计推推荐方案（1）总体方案东人工岛采用““蚝贝”主题外形，总总面积为103161m2，岛长625m，宽225m。除了管理养护护功能外，兼有有服务观光功能能，设置有旅游游开发、养护救救援、环保安保保、基础设施等等设施。西人工岛采用““蚝贝”主题外形，总总面积97962m2，岛长625m，岛宽185m。西人工岛以管管理功能为主，，设置运营、养养护、救援站。。东人工岛功能分分区西人工岛功能分分区（含对外服务区区）（以项目管理为为主）3.4隧道人工岛三、初步设计计推荐方案（2）结构方案岛壁结构设计计方案采用抛石斜坡堤为满足开工后后27个月具备沉管首节节管节沉放条件件，西人工岛上上包含第一段段隧道暗埋段段的区域（即即“小岛”））需先期施工工。其基坑围围堰结构采用用格形钢板桩桩，地基处理理采用开挖换换填方案，换换填中粗砂并并振冲密实。。东岛一次填筑筑完成。3.4隧道人工岛三、初步设计计推荐方案（3）地基处理岛壁区：开挖挖换填中粗砂砂振冲密实+挤密砂桩+排水砂桩岛内吹填区：：部分开挖换换填中粗砂振振冲密实+排水砂井3.5交通工程与附附属设施三、初步设计计推荐方案采用“相对集中、、有限分散””的管理方式。。设置的沿线线设施包括：：监控收费通信信中心：1处，设在位于于太澳互通立立交附近的港港珠澳管理中中心；监控所：1处，设在西人人工岛；养护工区：1处，设在太澳澳互通，与管管理中心同址址合建；养护站：2处，设在珠澳澳口岸和西人人工岛；救援站：3处，设在珠澳澳口岸、西人人工岛、东人人工岛；收费站：全线线1个主线收费站站，设于珠澳澳口岸。4.1桥梁工程四、重要工程程问题（1）埋入式承台台：减少阻水率景观和防撞施工难度大埋床法预制基基础设计原理理与施工工艺艺：4.1桥梁工程四、重要工程程问题（3）钢桥面铺装装：国内早期钢桥桥面铺装病害害多，使用寿寿命短；施工要求苛刻刻，维修困难；国外和香港地地区成功经验较多多，寿命可达15-25年。（2）钢箱梁、组组合梁构造体体系、设计标标准，加工能能力及质量控控制；4.1桥梁工程四、重要工程程问题（4）长大纵坡与与收费站安全全：长、大纵坡，，爬坡和下坡坡刹车对桥面面的危害；九洲航道东移移；浅水区改改为组合梁。。4.2隧道工程四、重要工程程问题（1）高标号、大大体积混凝土土的防裂、抗抗渗与耐久性性：预留航道、回回淤大、水压压大——导致采用高标标号、大体积积混凝土抗裂防渗、耐耐久性和几何何精度控制施工工艺、养养护要求高（2）接头止水带带要求高水压大、耐久久性要求高GINA产品国外垄断断、造价高、、开发周期长长可膨胀止水带带暂未有成功功应用实例（3）厚软基大回回淤沉降控制制及与岛上暗暗埋段的过渡渡整体沉降、差差异沉降地质勘察存在在不确定性（（CPT、CPTU与国内勘察））计算分析理论论不能精确，，也存在不确确定性4.2隧道工程四、重要工程程问题（4）干坞生产对对工期影响大大干坞规模大，，选址综合因因素复杂：水水文、地质、、航道、用水水、用电、土土地许可……管节预制周期期长，能否实实现工厂化？？（5）台风、白海海豚保护、海海上交通组织织等因素对工工期影响大（6）离岸远距离离水下测量控控制（1）海上挤密砂砂桩（SCP）地基处理密实程度指标标检测手段施工技术和设设备4.3人工岛工程四、重要工程程问题（2）海上人工岛岛深基坑防护护潮位变化、波波浪、渗流环环境饱水砂层、海海底淤泥支护体系设计计、施工信息息化（3）工后差异沉沉降控制与处处理岛隧结合部设设计施工措施施；回填与监监测；（1）跨境运营紧紧急事件的三三地连动救援援法律问题协商机制运作模式4.4交通工程四、重要工程程问题（2）跨境交通控控制与运营管管理信息交换交通控制预案案处理程序4.5质量控制与质质量保证(QA/AC)5.1科研规划五、科研规划划与科技支撑撑计划目前港珠澳大大桥已完成了了初步设计（（含技术设计计），结构性性的方案问题题已经基本解解决。下一步步面临的是施工图设计、施工建设和营运养护三个阶段的科科研攻关任务务，按照支撑发展与引引领相结合、重点突破与全全面推进相结合、自主创新与集集成应用相结合的原则则，进一步完完善桥-隧-岛结构与基础础方案设计和和细部结构、、解决技术和和营运管理上上的难题。重点研发方向向主要是支持持应用技术研研究、制约桥桥-隧-岛建设的特殊殊技术研究，，以及保证大大桥120年寿命的养护护管理与耐久久性技术研究究，具体体现现在主体结构构大桥、沉管隧隧道、人工岛岛、保障技术术、安全与管管理五个研究方向向。前期共开开展了84个专题研究；；后期规划了了42个课题。重点点解决三方面面问题：⑴建设和管理理的关键技术术问题；⑵国国外先进技术术引进、吸收收问题；⑶原原创性技术问问题。5.2国家科技支撑撑计划——港珠澳大桥跨跨海集群工程程建设关键技技术研究与示示范五、科研规划划与科技支撑撑计划本项目针对工工程建设关键键技术问题，，开展长大深埋沉管管隧道设计与施工关关键技术及技技术标准、离岸厚软基桥桥隧转换人工工岛设计与施工关关键技术、海上长联桥梁梁建设关键技术术、跨海集群群工程混凝土结构120年使用寿命保障关键技术术和跨境隧-岛-桥集群工程的的建设管理、防灾减灾及节节能环保关键技术的研研究，共研究究5个大课题，分分19个子课题。项目响应了《国家中长期科科技发展规划划纲要》的发展要求，，紧扣交通运运输行业的发发展思路。研研究成果将为国家中长期期科技发展规规划的实现、、我国跨海湾湾通道工程技技术的整体提提升以及交通通运输行业的的产业升级做出新的贡献献。2010年7月8日通过了科技技部在北京召召开的本项目目的可行性研研究论证会。。目前正在协助助部科技司进进行分课题项项目申报书的的组织工作。。（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120年使用寿命保障关键技术①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