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带你详细解读港珠澳大桥的 “技术流”

焊接之家  · 公众号  ·  · 2018-10-24 11:47

正文

来源:港机圈

10月23日上午,港珠澳大桥开通仪式在广东珠海举行。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平出席仪式并宣布大桥正式开通。



港珠澳大桥连接香港、澳门、珠海,是目前世界上最长的跨海大桥,是中国从桥梁大国走向桥梁强国的里程碑之作。大桥被英国《卫报》评为“新世界七大奇迹”之一。正式通车后,港珠澳将形成“一小时生活圈”,广阔的伶仃洋,将由天堑变为通途。



港珠澳大桥全长55公里,是中国第一例集桥、双人工岛、隧道为一体的跨海通道。港珠澳大桥工程包括三项内容:一是海中桥隧主体工程;二是香港、珠海和澳门三地口岸;三是香港、珠海、澳门三地连接线。其中,粤港澳三地共同建设的主体工程长约29.6公里,由长达22.9公里的桥梁工程和6.7公里的海底沉管隧道组成,隧道两端建有东、西两个人工岛,两个人工岛隔海相对,中间海浪翻飞,气势壮阔。

先通过一张长图总体了解一下:

很多人有一个疑问,为什么花那么大工夫要建海底隧道,一桥到底不行吗?

港珠澳大桥的路线经过了伶仃洋海域中最繁忙的主航道,目前达到10万吨级通航等级,远期30万吨油轮可以通行。如果建造桥梁,必然是跨径很大,净空很高、桥塔耸立的悬索桥梁。但同时该处临近香港国际机场,航空领域的建筑物高度限定使得该区域无法实现大跨径、高塔结构物。所以,隧道成为唯一可行的方案。为了实现桥梁与隧道之间的转换,故在隧道两端修建人工岛。于是,这就构成了港珠澳大桥的桥岛隧相结合的建设方式。

港珠澳大桥的科技含量有多高?

“超级工程 ”背后有“超级创新”。港珠澳大桥建设难度极大,新材料、新工艺、新设备、新技术层出不穷,仅专利就达400项之多,在多个领域填补了空白,造出了世界上最难、最长、最深的海底公路沉管隧道。世界最大规模钢桥段建造、世界最长海底隧道的生产浮运安装、两大人工岛的快速成岛等技术创下多项世界纪录。



岛隧工程是整个港珠澳大桥的核心控制性工程, 下面就和大家一起详细探讨一下,港珠澳大桥的岛隧工程到底有多难……

岛隧工程总长7440.5m,包括5664m沉管隧道,2个面积10万平米的离岸人工岛及长约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。


东西人工岛面积各约10万平米;离岸20km,水深约10m,软土层厚度20~30m;通过两个人工岛实现桥隧转换。




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40.5m~50.5m,最大入土深度达29m。钢圆筒插入不透水粘土层形成止水围护结构,回填砂形成陆域。




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。



人工岛施工关键技术——钢圆筒制作运输,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。





钢圆筒振沉:采用8台液压振动锤同步联动,振沉钢圆筒;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。



副格打设:两圆筒间采用副格连接;为验证副格打设工艺及止水效果,在陆上进行了模拟试验。



岛壁结构施工:挤密砂桩打设,块石抛填,扭工块护面安装。



岛内施工:回填砂及排水、塑料排水板打设、降水联合堆载预压,工后残余沉降控制在了30cm以内;土的力学性能大幅度提升。



西小岛基坑开挖及暗埋段施工



沉管是整个港珠澳大桥控制性工程,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8万吨,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。



港珠澳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,基础设计采用了多种方案,对施工精度的要求高。

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:① 基槽粗挖、精挖,② 基槽清淤,③ 基础抛石夯平;④ 碎石基床铺设。



碎石基床铺设关键技术难点,一:水深大,二,整平精度要求高,整平质量关系到沉管标高、接头受力。三,整平工作量大,研制国内第一艘平台式整平船;具有自动抬升、皮带运输、高精度声纳测控三大系统,全部采用自动化控制。



沉管隧道共33节管节,标准管节长180米,由8个节段组成;Ø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;Ø综合考虑工期要求及预制质量控制,采用工厂法预制。



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。



预制厂生产线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。




采用模板系统由底模、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




通过坞内绞缆系统,横移管节至深坞区。



沉管在浅坞内进行流水化一次舾装,深坞内进行二次舾装。




为了沉管浮运方案,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。



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)。在基槽浮运中拖轮4+6的方式进行横拖。


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。







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