Dr.王慧慧東東教教授授石家家莊莊鐵鐵道道大大學學橋橋梁梁工工程程系系2016年6月港珠珠澳澳大橋橋的的技技術術創創新新目錄錄項目目概概況況建設設條條件件特特點點及及要要求求總體體設設計計思思想想及及方方案案主體體工工程程關關鍵鍵技技術術工程程進進展展及及計計劃劃目錄錄項目目概概況況建設設條條件件特特點點及及要要求求總體體設設計計思思想想及及方方案案主體體工工程程關關鍵鍵技技術術施工工技技術術與與裝裝備備香港港珠海海澳門門港珠珠澳澳大大橋橋是是““一一國國兩兩制制””框框架架下下、、粵粵港港澳澳三三地地首首次次合合作作建建設設的的超超大大型型跨跨海海交交通通工工程程。。全全橋橋全全長長約約56km，總總投投資資約約1051億人民民幣幣。。—工程程概概況況港珠珠澳澳大大橋橋東東連連香香港、、西西接接珠珠海海/澳門門，，穿越越伶伶仃仃洋洋,是我我國國繼繼三峽峽工工程程、、青青藏藏鐵鐵路路、、南水水北北調調、、西西氣氣東東輸輸、、京滬滬高高鐵鐵之之后后又又一一重重大大基礎礎設設施施項項目目，，是是集集橋橋、、島島、、隧隧為為一一體體的的超超級級交交通通集集群群工工程程，，三三地地總總投投資資超超過過1000億元元人人民民幣幣，計劃劃2016年底底建建成成通通車車。1.項目目概概況況1.項目目概概況況香港港接接線線香港港口口岸岸主體體工工程程珠海海澳澳門門口口岸岸澳門門接接線線珠海海接接線線目錄錄項目目概概況況建設設條條件件特特點點及及要要求求總體體設設計計思思想想及及方方案案主體體工工程程關關鍵鍵技技術術施工工技技術術與與裝裝備備⑴三地地技技術術標標準準存存在在差差異異，，需需協協調調統統一一：：①一橋橋連連三三地地，，是是一一國國兩兩制制條條件件下下大大型型跨跨界界工工程程；；②三地地技技術術標標準準存存在在差差異異；；③對比比三三地地標標準準，，對對需需統統一一標標準準部部分分遵遵循循““就就高高””原原則則，，如如設設計計壽壽命命，，橋橋面面寬寬度度等等。。2.建設設條條件件特特點點及及要要求求2.建設設條條件件特特點點及及要要求求⑵海上上條條件件復復雜雜，，安安全全管管理理極極具具挑挑戰戰：：①地處處外外海海，，氣氣象象水水文文條條件件復復雜雜；；②航線線復復雜雜、、流流量量大大，，海海上上安安全全管管理理難難度度大大；；③熱帶帶氣氣旋旋影影響響十十分分頻頻繁繁，，風風力力大大。。2.建設設條條件件特特點點及及要要求求2.建設設條條件件特特點點及及要要求求⑶環保保要要求求高高：：①穿越越中中華華白白海海豚豚保保護護區區，，環環保保要要求求高高；；②工程程建建設設需需盡盡量量減減少少阻阻水水效效應應；；③離岸遠遠，海海上施施工工工期長長，人人員多多，職職業健健康管管理難難度大大。2.建設條條件特特點及及要求求2.建設條條件特特點及及要求求⑷設計壽壽命120年：①按就高高原則則，遵遵照香香港規規范確確定，，項目目設計計壽命命120年；②海洋氣氣候對對結構構具有有腐蝕蝕性。。2.建設條條件特特點及及要求求2.建設條條件特特點及及要求求目錄錄項目概概況建設條條件特特點及及要求求總體設設計思思想及及方案案主體工工程關關鍵技技術施工技技術與與裝備備⑴橋、島島、隧隧總體體布置置盡量量減少少阻水水效應應，減減少工工程建建設對對水流流場的的影響響。3.1總體設設計思思想3.總體設設計思思想及及方案案①人工島島-10等深線線外;②減少人人工島島長度度;③增大橋橋梁跨跨徑；；⑵總結提提升跨跨海橋橋梁建建設經經驗，，依托托國家家工業業實力力，全全面實實現“工廠化化、大大型化化、標標準化化、裝裝配化化”工法，，減少少海上上作業業時間間及作作業量量，降降低安安全風風險、、減少少對海海洋環環境影影響，，提高高并保保證工工程質質量。。立足科科技創創新，，整合合國際際資源源及成成熟經經驗，，自力力更生生，自自主建建設。。3.1總體設設計思思想3.總體設設計思思想及及方案案3.2海中主主體工工程總總體設設計方方案3.總體設設計思思想及及方案案香港段段工程程——香港政政府負負責⑴口岸人人工島島填海海筑島島130公頃；；⑵12公里香香港段段橋梁梁。主體工工程——三地共共同出出資⑴三座通通航孔孔橋；；⑵14公里深深水區區非通通航孔孔橋；；⑶5公里淺淺水區區非通通航孔孔橋；；⑷6公里長長沉管管隧道道；⑸2座各10萬平米米離岸岸人工工島。。珠澳口口岸人人工島島——208公頃填填海筑筑島珠海接接線——14公里橋橋、隧隧、路路。香港口口岸建建成效效果圖圖3.總體設設計思思想及及方案案填海造造地130公頃，，采用用碎石石樁作作為圍圍堤地地基加加固（（不挖挖泥）），格格型鋼鋼板樁樁（預預制安安裝））作為為島壁壁結構構，回回填砂砂后加加固形形成陸陸域。。香港側側橋梁梁建成成效果果圖3.總體設設計思思想及及方案案12.6公里六六車道道高速速公路路標準準，75米等跨跨預應應力混混凝土土連續續梁，，節段段預制制箱梁梁懸拼拼安裝裝；墩墩身預預制安安裝（（或現澆）），預制制外殼殼+現澆承承臺，鉆孔孔樁。。3.總體設設計思思想及及方案案3.總體設設計思思想及及方案案海底沉沉管隧隧道建建成效效果圖圖受香港港機場場航空空限高高要求求，主主航道道處需需做隧隧道，，沉管段段總長長5664m，世界最最長公公路沉沉管隧隧道，，唯一一深埋埋大回回淤沉沉管隧隧道，，共分33節，每每節長長180m，寬37.95m，高11.4m，單節節重約約7.4萬噸，最大沉沉放水水深44m。采用工工廠法法進行行沉管管管節節預制制，管管節在在全室室內環環境下下制造造，實實現標標準化化流水水作業業；管節的的起浮浮、出出塢、下沉沉利用用大型型專業業化設設備，，實現現7萬噸級級沉管管40米水下下厘米米級對對接精精度。。3.總體設設計思思想及及方案案3.總體設設計思思想及及方案案東西隧隧道人人工島島建成成效果果圖東西人人工島島各10萬平米米，西西島為為養護護管理理功能能，東東島兼兼旅游游功能能。3.總體設計思思想及方案案兩島面積約約10萬m2，離岸20km，水深約10m，軟土層厚厚度20～30m，采用直徑22m鋼圓筒插入入不透水粘粘土層形成成止水型島島壁結構，，回填砂形形成陸域，，實現快速成成島；采用塑料排排水板聯合合降水預壓壓方案進行行軟基處理理，最大超載載比達2.1，加快地基基固結沉降降完成。①西島鋼圓筒61個，東島鋼圓筒筒為59個。單個圓筒筒直徑22.0m，圓筒壁厚厚16mm，筒高40米，筒重445t～507t。。②圓筒在上海海工廠內標標準化制作作，大型船船舶運輸，，現場采用用八錘聯動動系統振沉沉；③可在開工9個月內完成成一個島的的填筑。3.總體設計思思想及方案案3.總體設計思思想及方案案青州航道橋橋建成效果果圖主跨458米雙塔雙索索面鋼箱梁梁斜拉橋，，六車道高高速公路標標準，混凝凝土與鋼結結合索塔，，平行鋼絲絲斜拉索，，鉆孔嵌巖巖樁基礎。。3.總體設計思思想及方案案深水區110米等跨非通通航孔鋼箱箱梁橋建成成效果圖110米等跨鋼箱箱連續梁橋橋，單墩整整幅梁，箱箱梁整孔安安裝，預制制混凝土墩墩臺，預制制安裝，鉆鉆孔嵌巖樁樁基礎。①墩身工廠分分段預制、、浮運就位位、浮吊安安裝；②鋼箱梁工廠廠110米制造、運運輸到位、、浮吊安裝裝；③利用專業制制造廠、大大型運輸船船、大型浮浮吊。3.總體設計思思想及方案案3.總體設計思思想及方案案江海直達船船航道橋建建成效果圖圖主跨258米三塔單索索面鋼箱梁梁斜拉橋，，鋼索塔，，平行鋼絲絲斜拉索，，混凝土承承臺，鉆孔孔嵌巖樁基基礎。3.總體設計思思想及方案案九州航道橋橋建成效果果圖主跨268米雙塔單索索面鋼箱梁梁斜拉橋，，鋼索塔，，平行鋼絲絲斜拉索，，混凝土承承臺，鉆孔孔嵌巖樁基基礎。3.總體設計思思想及方案案近珠海岸85米等跨非通通航孔橋建建成效果圖圖85米等跨組合合連續梁橋橋，單墩雙雙幅梁，混混凝土橋面面板與鋼箱箱一起整孔孔安裝，預預制混凝土土墩臺，預預制安裝，，鉆孔嵌巖巖樁基礎。。3.總體設計思思想及方案案①墩身工廠分分段預制、、浮運就位位、浮吊安安裝；②組合梁85米制造、運運輸到位、、浮吊分幅幅安裝；③利用專業制制造廠、大大型運輸船船、大型浮浮吊。3.總體設計思思想及方案案珠澳口岸人人工島建成成效果圖3.總體設計思思想及方案案目錄項目概況建設條件特特點及要求求總體設計思思想及方案案主體工程關關鍵技術施工技術與與裝備4.主體工程關關鍵技術1.橋梁工程關關鍵技術在在于：⑴埋置式承臺臺設計及安安裝；⑵預制墩臺拼拼裝及接縫縫處耐久性性保證；⑶曲線型鋼塔塔線形控制制；⑷寬大箱梁整整孔安裝；；⑸海洋環境超超長疊合梁梁耐久性保保證；⑹超長鋼橋面面鋪裝方案案選擇與質質量保證。。1.沉管隧道工工程關鍵技技術在于：：⑴實現縱向均均勻沉降的的隧道基礎礎設計及施施工質量保保證；PHC樁高壓旋噴樁SCP+堆載預壓SCP天然地基4.主體工程關關鍵技術⑵深埋大回淤淤荷載下合合理管節結結構設計；；⑶管節及接頭頭構造與防防水設計；；⑷特長海底隧隧道防災與與救援設計計；⑸隧道結構與與機電工程程綜合平衡衡設計；⑹海洋環境下下結構耐久久性設計；；⑺超長沉管線線形控制；；4.主體工程關關鍵技術⑻沉管管節節工廠化預預制及質量量保證；4.主體工程關關鍵技術⑼外海超大大沉管深水水無人沉放放技術；4.主體工程關關鍵技術⑽專用設設備研發與與保障；溜管式拋夯夯一體船定深平挖抓抓斗船（金金雄號）多耙頭基槽槽清淤船平臺式整平平船4.主體工程關關鍵技術⑽專用設設備研發與與保障；混凝土攪拌拌、制冰、、運輸及布布料系統管節同步頂頂推系統全斷面液壓壓自動模板板系統4.主體工程關關鍵技術⑽專用設設備研發與與保障；拉合系統聲納測控系系統精調系統壓載系統大馬力全回回轉起錨艇艇安裝船4.主體工程關關鍵技術3.隧道人工島島工程關鍵鍵技術在于于：⑴采用深插式式大圓筒設設計，實現現快速成島島;⑵大圓筒制造造、運輸、、打設及精精度控制；；⑶擠密砂樁軟軟土加固方方案設計與與施工控制制；⑷利用深插鋼鋼圓筒實施施整島止水水；⑸大超載比堆堆載預壓加加固島內地地基。4.主體工程關關鍵技術目錄項目概況建設條件特特點及要求求總體設計思思想及方案案主體工程關關鍵技術施工技術與與裝備5.工程進展及及計劃香港口岸人工島填海工程在施工島壁結構香港側橋梁正在進行預制廠建設，準備樁基礎施工5.工程進展及及計劃主體工程島隧工程2011年完成雙島成島，2012年開始沉管預制、基礎施工，沉放準備，2013年5月、6月完成首兩節沉管安裝，截至目前已完成四節沉管安裝5.工程進展及及計劃主體工程橋梁工程正在進行樁基礎施工、墩臺預制、鋼梁、鋼塔制造等工作5.工程進展及及計劃珠澳口岸人人工島填海海，2009年12月15日開始施工工正在進行行軟基加固固；珠海接線的的控制性工工程，隧道道也在施工工中。港珠澳大橋橋計劃2016年底建成通通車。5.工程進展及及計劃非通航孔橋施工海上施工鋼管復合樁施工承臺墩身安裝組合梁架設構件預制橋面板預制鋼梁組拼組合梁組合承臺墩身預制—非通航孔橋橋施工—非通航孔橋橋施工-樁基灌注樁基混混凝土采用全自動動導向架，，3次精確定位位插打鋼樁樁非通樁基施工裝配式鉆孔孔平臺復合樁鋼管管制造—非通航孔橋橋施工-墩臺施工非通墩臺安裝圍堰運輸與與安裝承臺安裝墩帽安裝組合梁架設組合梁運輸輸組合梁出海海組合梁海上上運輸組合梁架設設—非通航孔橋橋施工方案案-組合梁架設設組合梁場內內移運鋼管樁插打打—九洲航道橋橋施工方案案-基礎施工鉆孔樁施工工九洲橋基礎施工鋼管樁插打打圍堰下放九洲航道橋橋施工—九洲航道橋橋施工方案案-墩臺及塔柱柱施工上塔柱及主梁施工鋼混結合段段節段吊裝裝上塔柱整體體吊裝大節段運輸輸大節段架設設通航區通航區九洲航道橋橋主梁大節節段安裝架架設總體方方案—九洲航道橋橋施工方案案-主梁施工非通航孔橋橋及九洲航航道橋施工工場景—主要施工方方案主要資源配配置情況—主要資源配配置情況主要機械設備匯總表名稱單位數量備注中山基地120t/150t龍門吊臺2/3組合梁組合及承臺墩身預制用100t龍門吊/40m臺4橋面板吊裝用2700t橫移臺車臺4組合梁、承臺墩身橫移2800t縱移臺車臺1組合梁、承臺墩身縱移混凝土攪拌站套12HZS120+2HZS180海上施工小天鵝艘1非通航孔橋鋼樁打設、承臺墩身吊裝天一號艘1組合梁架設海天3艘1海上混凝土供應海天4艘1海上混凝土供應華爾辰艘1圍堰吊裝、樁的打設、墩帽墩身吊裝大橋雪浪艘1鋼樁打設人工島混凝土攪拌站套12HZS180CB05進場施工人人員約3283人，施工船船舶70余艘，施工工設備50余套?！笮驮O備配配置情況大型設備配配置情況船舶名稱：：“華爾辰””；起吊重量：：主鉤：2×600t；起升高度：80m。副鉤：400t，起升高度度：120m，全回轉。。起吊方式：：主鉤中心起起吊；作業吃水：：3.2m；主要作業：：圍堰的整體體拼裝、吊吊運、安裝裝;復合樁鋼管管插打;部分墩身、、墩帽的吊吊裝。先進設備：：配有德國MENCK公司1900s液壓錘打樁樁錘?！笮驮O備配配置情況大型設備配配置情況船舶名稱：：“小天鵝””；起吊重量：：2900t起吊方式：：主鉤中心起起吊;起吊高度：：41m；作業吃水：：3.5m；主要作業：：圍堰的整體體拆除、吊吊運、安裝裝；復合樁樁鋼管的插插打;承臺、墩身身、墩帽的的吊裝。大型設備配配置情況船舶名稱：：“天一號””；起吊重量：：3000t起吊方式：：主鉤中心起起吊;起吊高度：：60m；作業吃水：：4m；主要作業：：組合梁架設設?！笮驮O備配配置情況大型設備配配置情況—大型設備配配置情況船舶名稱：：“海天3”；主要作業：：海上混凝土土施工供應。船舶名稱：：“大橋雪浪浪”；主要作業：：鋼樁打設設。大型設備配配置情況—大型設備配配置情況設備名稱：：“橫移臺車車”；主要作業：：承臺、墩身身、墩帽的的橫向移運運。載荷荷：2700t。設備名稱：：“縱移移臺臺車”；主要作業：：承臺、墩身身、墩帽及及組合梁的的縱向移運運。載荷荷：2800t?！笮驮O備配配置情況大型設備配配置情況中山基地混混凝土攪拌拌站（2HZS120+2HZS180）人工島混凝凝土攪拌站站（2HZS180）施工關鍵技技術及新工工藝（6項關鍵技術術+2套新工藝））：㈠、非通航航孔橋鋼管管復合樁施施工關鍵技技術；㈡、承臺+底節墩身整整體快速施施工工藝；；㈢、承臺+底節墩身預預制施工關關鍵技術；；㈣、埋置式式承臺安裝裝關鍵技術術；㈤、組合梁梁整孔制造造新工藝；；㈥、組合梁梁施工關鍵鍵技術；㈦、九洲航航道橋上塔塔柱整體吊吊裝關鍵技技術；㈧、九洲航航道橋大節節段施工關關鍵技術。?！┕りP鍵技技術及新工工藝1、非通航孔橋橋鋼管復合樁施工工關鍵技術術鋼管復合樁樁施工關鍵鍵技術：1、復合樁鋼鋼管保障120年使用壽命命的施工措措施：①采用高性性能防腐涂涂層;②犧牲陽極極陰極保護護系統。2、鋼管插打打精度保證證措施：采用新研發發的全自動動多向調節節導向架，，保證平面面位置：50mm以內，垂直直度：1/250以內。3、在有孤石石、探頭石石及傾斜巖巖面情況下下進行鋼管管插打及鉆鉆孔施工?！摴軓秃蠘稑妒┕りP鍵鍵技術犧牲陽極陰陰極保護防腐涂裝精確定位插插打2、承臺+底節墩身整體快速施施工工藝承臺+底節墩身整整體快速預預制工藝流流程綁扎底四層層鋼筋綁扎承臺其其余鋼筋承臺鋼筋整整體移運至至預制臺座座綁扎墩身鋼鋼筋將墩身鋼筋筋吊裝至承承臺鋼筋上上固定，合合?；炷翝仓B護整體移運至至存放臺座—承臺+底節墩身整整體快速預預制施工工工藝承臺鋼筋綁綁扎臺座墩身鋼筋綁綁扎臺座承臺墩身預制臺座吊裝底層鋼鋼筋承臺鋼筋移移運吊裝墩身鋼鋼筋構件存放—承臺+底節墩身整整體預制施施工關鍵技技術承臺+底節墩身整整體預制工工藝流程混凝土澆筑筑模板合模3、承臺+底節墩身整體預制施施工關鍵技技術—承臺+底節墩身整整體預制施施工關鍵技技術承臺+底節墩身整整體預制施施工關鍵技技術：1、全自動動液壓模模板系統統：實現承臺臺及底節節墩身一一次澆注成型型。2、鋼筋分分塊綁扎扎、整體體快速安裝裝成型技技術；4、浪濺區區以下墩墩身外層層鋼筋采采用不銹銹鋼筋。。3、C50海工大體體積混凝凝土一次次澆注，，并確保保承臺、、墩身無無裂紋技技術；—承臺+底節墩身身整體預預制施工工關鍵技技術4、埋置式承承臺安裝關鍵鍵技術—埋置式承承臺安裝裝施工關關鍵技術術埋置式承承臺安裝裝施工關關鍵技術術：1、采用新新型、裝裝配式鋼鋼套箱圍圍堰施工工①圍堰的的作用：：有效的的保證了了承臺預預留孔混混凝土在在施工養養護期間間免受海海洋環境境下潮汐汐、波浪浪力等荷荷載的反反復作用用，確保保預留孔孔混凝土土的質量量。—埋置式承承臺安裝裝施工關關鍵技術術埋置式承承臺安裝裝施工關關鍵技術術：1、采用新新型、裝裝配式鋼鋼套箱圍圍堰施工工②圍堰的的最大特特點：圍圍堰采用用特殊結結構形式式，使圍圍堰能在在承受徑徑向荷載載同時、、在徑向向仍具有有一定彈彈性。圍圍堰既可可采用分分塊安裝裝施工，，也可采采用整體體安裝施施工；以以適用惡惡劣的海海上施工工環境。。埋置式承承臺安裝裝施工關關鍵技術術2、在惡劣劣的環境境下實現現承臺及及底節墩墩身的精精確安裝裝：在樁頭設設置可調調裝置實實現承臺臺平面偏偏差在±10mm以內；豎向高差差在±10mm以內?！裰檬匠谐信_安裝裝施工關關鍵技術術5、組合梁整整孔制造造新工藝藝鋼槽梁廠內組拼組合梁整整孔制造造新工藝藝：鋼槽梁板板單元制制造鋼槽梁組組拼鋼槽梁噴噴涂鋼槽梁線線形監控控—組合梁整整孔制造造新工藝藝組合梁整整孔組合合組合梁橋橋面板濕濕接縫澆澆注組合梁整整孔制造造新工藝藝：—組合梁整整孔制造造新工藝藝橋面板預預制橋面板存存放組合梁組合6、組合梁施施工關鍵鍵技術-組合梁施施工關鍵鍵技術組合梁施施工關鍵鍵技術：：1、鋼槽梁梁板單元機機械化、、自動化生生產技術術：采用板肋肋專用組組裝機、、門式多多電極焊焊接專機機、橫隔隔板焊接接機器人人等機械械化、自自動化設設備生產產加工板板單元，，對板單單元質量量有更好好的保證證。-組合梁施施工關鍵鍵技術組合梁施施工關鍵鍵技術：：2、鋼槽梁整整孔拼接接技術：：通過采用用“板單元制制作→制制造分段段制作→→制造分分段接長長→預拼拼裝”的施工方方案，實實現了鋼鋼槽梁整整孔制作作技術。。3、總拼自動動化焊接接控制技技術:①腹板立立位對接接數字化化焊接機機器人技技術;②無盲區區自動小小車焊接接技術，，焊槍可可旋轉270°°。-組合梁施施工關鍵鍵技術組合梁施施工關鍵鍵技術：：4、無損傷制制造技術術：鋼槽梁總總拼制造造時，通通過設置置卡具、、臨時工工裝、頂頂推裝置置等自約約束與它它約束相相結合的的措施，，實現了了鋼槽梁梁總拼場場地真正正意義上上的“無無馬”制制造，從從而避免免了碼板板對母材材的損傷傷，提高高了工作作效率。。-組合梁施施工關鍵鍵技術組合梁施施工關鍵鍵技術：：5、焊接數字字化群控控技術：：需要采用用手工半半自動焊焊工藝時時，采用用焊接數數字化群群控技術術，對焊焊接過程程的電流流、電壓壓及焊接接速度有有效控制制。能實實現對施施焊電流流、電壓壓、施焊焊速度等等參數實實現在線線監控，，確保焊焊接質量量的可控控性、可可追溯性性。組合梁施施工關鍵鍵技術：：6、鋼槽梁梁組拼線線形控制制技術：：①根據鋼槽梁的制造造線形設設計制作作鋼槽梁總拼胎胎架，在在總拼胎胎架周邊邊設置““三縱一一橫”的的測量塔塔及測量量水準點點，形成成鋼槽梁線形控控制測量量網，確確保鋼槽梁的制造造線形。。②立體階梯梯推進式總拼,并制定相應應的焊接接變形控控制技術術，減小小鋼槽梁制造過過程中焊焊接變形形對線形形的影響響。鋼槽梁線線形控制制技術縱向測量量塔橫向測量量塔梁段匹配配段-組合梁施施工關鍵鍵技術組合梁施施工關鍵鍵技術：：7、鋼槽梁梁整孔涂涂