港珠澳大桥主体工程初步设计方案及关键技术问题

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桥跨布置:110+126+458+126+110=930m
主梁采用带挑臂翼缘板的整体 钢箱梁;采用双索面扇形布置;索 塔采用H形混凝土塔,上横梁采用 “中国结”造型;基础采用钢管复 合嵌岩桩,塔处设置竖向支承、纵 向阻尼装置及横向抗风支座,塔区 附近设置风障。
三、初步设计推荐方案 3.2 桥梁
(2)江海直达船航道桥:三塔独柱中央索面钢箱梁斜拉桥
(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13.89 km;香港接线长12.6 km,;澳门接线为连接到 明珠附近的新填海区,长约200m。
20.0 85 利用边孔 人工岛口门宽不小于4100m,满足-29m通航水域不小于 2810m
三、初步设计推荐方案
3.1 总体
(1) 穿越伶仃西航道和铜鼓航道段为隧道方案,约6.75 km ,其
余约22.9 km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




Introduction
港珠澳大桥主体工程初步设计方案 及关键技术问题
港珠澳大桥管理局 苏权科
2010-11-25
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
1.1 规模
(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,
四、重要工程问题 4.1 桥梁工程
(4)长大纵坡与收费站安全: 长、大纵坡,爬坡和下坡刹车对桥面的危害; 九洲航道东移;浅水区改为组合梁。
四、重要工程问题 4.2 隧道工程
(1)高标号、大体积混凝土的防裂、抗渗与耐久性: 预留航道、回淤大、水压大—— 导致采用高标号、大体积混凝土 抗裂防渗、耐久性和几何精度控制 施工工艺、养护要求高 (2)接头止水带要求高 水压大、耐久性要求高 GINA产品国外垄断、造价高、开发周期长 可膨胀止水带暂未有成功应用实例
四、重要工程问题 4.4 交通工程
(1)跨境运营紧急事件的三地连动救援
法律问题
协商机制 运作模式 (2)跨境交通控制与运营管理 信息交换 交通控制预案 处理程序
4.5 质量控制与质量保证(QA/AC)
五、科研规划与科技支撑计划 5.1 科研规划
目前港珠澳大桥已完成了初步设计(含技术设计),结构性的方案问题 已经基本解决。下一步面临的是施工图设计、施工建设和营运养护三个阶段 的科研攻关任务,按照支撑发展与引领相结合、重点突破与全面推进相结合、 自主创新与集成应用相结合的原则,进一步完善桥-隧-岛结构与基础方案设
(2)横断面
纵向通风加重点排烟通道通风方式。
采用两孔一管廊横断面,两侧为行车道孔,中间管廊内上层为专
用排烟通道,中层为横向安全通道,下层为电缆沟和海底泵房。 中隔墙上每间隔90m设置一处逃生安全门。
三、初步设计推荐方案 3.3 隧道
(3)管节结构、接头构造
采用节段式钢筋混凝土管节,共33个,标准管节节长8×22.5=180m。
四、重要工程问题 4.2 隧道工程
(3)厚软基大回淤沉降控制及与岛上暗埋段的过渡
整体沉降、差异沉降
地质勘察存在不确定性(CPT、CPTU与国内勘察) 计算分析理论不能精确,也存在不确定性 (4)干坞生产对工期影响大
干坞规模大,选址综合因素复杂:水文、地质、航道、用水、用
电、土地许可„„ 管节预制周期长,能否实现工厂化? (5)台风、白海豚保护、海上交通组织 等因素对工期影响大 (6)离岸远距离水下测量控制
桥跨布置:85+127.5+268+127.5+85=693m
满足澳门机场航空限高要求,调整了桥跨布置。主梁采用带挑臂 翼缘板的整体钢箱梁,单索面竖琴式布置,索塔采用“风帆形”钢塔, 基础采用钢管复合嵌岩桩,塔区附近设置风障。纵向阻尼装置提高抗 震性能。
三、初步设计推荐方案 3.2 桥梁
(4)深水区非通航孔桥:110m等跨单箱双室整幅钢箱梁(技术设计)
三、初步设计推荐方案 3.3 隧道
(1)平、纵布置
平面:两岛间沉管段长5664m,东、西人工岛现浇暗埋段长均为 163m,敞开段长各398m 。5500m大半径圆曲线延伸到隧道。
纵断面:最小排水纵坡0.3%,在两主航道间W形断面,隧道管节顶 板最低标高-30.18m以下。
三、初步设计推荐方案 3.3 隧道
桥跨布置:129+258+258+129=774m
主梁采用带挑臂翼缘板的整体钢箱梁,中央双索面竖琴式布置,索 塔采用独柱式混凝土塔,基础采用钢管复合嵌岩桩。塔身横向两侧和两 个过渡墩顶设置横向阻尼装置;索塔处设置纵向阻尼装置。塔区附近设 置风障。
三、初步设计推荐方案 3.2 桥梁
(3)九洲航道桥:风帆塔双塔独柱钢箱梁斜拉桥
标准联:110m等跨6孔一联,跨越Y13-1气田管线处桥跨为
(110+150+110)=370m,主梁:单箱双室整幅等梁高钢箱梁,全宽33.1m, 梁高4.5m。钢管复合桩基础,承台和墩身预制安装,承台埋入海床。
三、初步设计推荐方案 3.2 桥梁
(5)浅水区非通航孔桥:85m等跨组合梁方案(技术设计)
在岛头处露出海床管顶的防撞设施,采用防撞墩台+警示性浮体组合
拦截系统。
三、初步设计推荐方案 3.3 隧道
(8)干坞与系泊区
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。
三、初步设计推荐方案 3.4 隧道人工岛
(1)总体方案
东人工岛采用“蚝贝”主题外形,总面积为103161m2,岛长625m, 宽225m。除了管理养护功能外,兼有服务观光功能,设置有旅游开发、 养护救援、环保安保、基础设施等设施。 西人工岛采用“蚝贝”主题外形,总面积97962m2,岛长625m,岛宽 185 m。西人工岛以管理功能为主,设置运营、养护、救援站。
砂层)、砂层中采用1:3,在纵向分布的中间深埋隧道段采用二级边坡 方案,在两端靠近人工岛段采用一级边坡方案。
三、初步设计推荐方案 3.3 隧道
(5)基础处理
沉管基础垫层推荐采用先铺碎石整平层,垫层平均厚1.5m。
为保证沉管均匀沉降,根据地质情况及受载分段采用加固方案。
区 段
对应管节 处理方法
岛头段
E1 支撑桩(打入钢 管桩至中砂层)
西过渡段
E2~E6 换填砂
中间段
E7~E24 天然地 基
东过度段
E25~E32 沉降控制桩(打 入钢管桩至砂层 顶面以上)
岛头段
E33 支撑桩(打入钢 管桩至中砂层)
三、初步设计推荐方案 3.3 隧道
(6)回填与覆盖
三、初步设计推荐方案 3.3 隧道
(7)岛头管顶防护
计和细部结构、解决技术和营运管理上的难题。
重点研发方向主要是支持应用技术研究、制约桥-隧-岛建设的特殊技术 研究,以及保证大桥120年寿命的养护管理与耐久性技术研究,具体体现在主 体结构大桥、沉管隧道、人工岛、保障技术、安全与管理五个研究方向。前 期共开展了84个专题研究;后期规划了42个课题。重点解决三方面问题:⑴ 建设和管理的关键技术问题;⑵国外先进技术引进、吸收问题;⑶原创性技 术问题。
(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) 青州水道 九洲航道 江海直达船航道 各小船航道 隧道 10000 10000 5000 500 300000 1 1 2 42.0 40.0 24.5 318 210 173 备注 单孔双向 单孔双向 单孔单向
三、初步设计推荐方案 3.4 隧道人工岛
(3)地基处理
岛壁区:开挖换填中粗砂振冲密实+挤密砂桩+排水砂桩 岛内吹填区:部分开挖换填中粗砂振冲密实+排水砂井
三、初步设计推荐方案 3.5 交通工程与附属设施
采用“相对集中、有限分散”的管理方式。设置的沿线设施包括: 监控收费通信中心:1处,设在位于太澳互通立交附近的港珠澳管理中心; 监控所:1处,设在西人工岛; 养护工区:1处,设在太澳互通,与管理中心同址合建; 养护站:2处,设在珠澳口岸和西人工岛; 救援站:3处,设在珠澳口岸、西人工岛、东人工岛; 收费站:全线1个主线收费站,设于珠澳口岸。
四、重要工程问题 4.1 桥梁工程
(1)埋入式承台: 减少阻水率 景观和防撞 施工难度大
埋床法预制基础设计原理与施工工艺:
四、重要工程问题 4.1 桥梁工程
(2)钢箱梁、组合梁构造体系、设计标准,加工能力及质量控制;
(3)钢桥面铺装: 国内早期钢桥面铺装病害多,使用寿命短; 施工要求苛刻, 维修困难; 国外和香港地区 成功经验较多, 寿命可达15-25年。
东人工岛功能分区(含对外服务区)
西人工岛功能分区(以项目管理为主)
三、初步设计推荐方案 3.4 隧道人工岛
(2)结构方案
岛壁结构设计方案采用抛石斜坡堤
为满足开工后27个月具备沉管首节管节沉放条件,西人工岛上 包含第一段隧道暗埋段的区域(即“小岛”)需先期施工。其基 坑围堰结构采用格形钢板桩,地基处理采用开挖换填方案,换填 中粗砂并振冲密实。 东岛一次填筑完成。
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100 km/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
《Structure design manual for highways and railways》中规定的活载要求;
四、重要工程问题 4.3 人工岛工程
(1)海上挤密砂桩(SCP)地基处理
密实程度指标
检测手段 施工技术和设备 (2)海上人工岛深基坑防护 潮位变化、波浪、渗流环境 饱水砂层、海底淤泥 支护体系设计、施工信息化
(3)工后差异沉降控制与处理
岛隧结合部设计施工措施;回填与监测;
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;
三、初步设计推荐方案
3.1 总体
(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;
三、初步设计推荐方案
3.1 总体
(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。
三、初步设计推荐方案
3.2 桥梁
浅水区非通航 孔桥 深水区非通航 孔桥
九洲航道桥
江海直达船航 道桥
青州航道桥
三、初步设计推荐方案
3.2 桥梁
(1)青州航道桥: “中国结”双塔空间双索面钢箱梁斜拉桥
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。
一、工程概况
1.2 组成
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。
标准联:6孔一联,主梁:单箱单室分幅组合梁,全宽33.1m,梁 高4.3m。整幅墩身,钢管复合桩基础,承台和墩身预制安装,承台埋
入海床。
三、初步设计推荐方案 3.2 桥梁
(6)东、西人工岛结合部非通航孔桥:双幅分离预应力混凝土刚构
西人工岛结合部:总长264m ,44m等跨布置,3跨一联。箱梁连续 变宽,桥面平均宽度约20m,为常规等高变宽度预应力混凝土梁桥。 重点处理好浪托力及防腐耐久性问题。 东人工岛结合部:总长390m,桥跨布置为2×(3×47.5)+3×35m,3 跨为一联,结构外形与香港侧保持一致,方案同西岛结合部。
三、初步设计推荐方案
管节间接头采用传统的GINA+OMEGA+剪切键。小节段间接头采用“可
膨胀密封条+OMEGA密封条+剪力键”方案,管节结构自防水。
横 断 面
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管 节 接 头
节 段 接 头
三、初步设计推荐方案 3.3 隧道
(4)基槽开挖
边坡坡率为:淤泥与淤泥质土中采用1:7,粘土(包括粉质粘土及夹
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