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港珠澳大橋島隧工程施工技術(shù) 版權(quán)信息
- ISBN：9787030682925
- 條形碼：9787030682925 ; 978-7-03-068292-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
港珠澳大橋島隧工程施工技術(shù) 本書特色
港珠澳大橋島隧工程建設(shè)攻克了多項世界難題，形成了相應(yīng)的建設(shè)成套技術(shù)，為世界沉管隧道技術(shù)發(fā)展貢獻中國方案和中國智慧。
港珠澳大橋島隧工程施工技術(shù) 內(nèi)容簡介
本書依托港珠澳大橋島隧工程，介紹了工程建設(shè)中涉及的施工技術(shù)和經(jīng)驗。島隧工程可以分為人工島、隧道基礎(chǔ)、管節(jié)預(yù)制和管節(jié)浮運安裝，具體內(nèi)容涉及施工控制測量、人工島施工、島上隧道施工、沉管隧道基礎(chǔ)施工、沉管預(yù)制、沉管安裝、橋梁、島上建筑施工、管內(nèi)附屬、重力式碼頭、擠密砂樁工法、清水混凝土和很終接頭關(guān)鍵技術(shù)等。
港珠澳大橋島隧工程施工技術(shù) 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 世界沉管隧道發(fā)展概況 1
1.2 珠江口跨海通道建設(shè) 2
1.3 港珠澳大橋簡介 2
1.4 港珠澳大橋島隧工程主要技術(shù)難題 4
1.5 限制條件 9
1.6 施工組織 12
1.7 工程總體進度 17
第2章 施工控制測量 19
2.1 概述 19
2.2 控制測量 19
第3章 人工島施工 44
3.1 概述 44
3.2 基槽開挖（以西人工島為例） 44
3.3 鋼圓筒圍護結(jié)構(gòu)施工 50
3.4 人工島成島 81
第4章 島上隧道施工 163
4.1 概述 163
4.2 人工島島上隧道 169
第5章 沉管隧道基礎(chǔ)施工 249
5.1 概述 249
5.2 基槽開挖 250
5.3 過渡段基礎(chǔ)施工 271
5.4 塊石基床施工 291
5.5 碎石基床施工 296
5.6 清淤 314
5.7 沉管基礎(chǔ)施工監(jiān)測 338
第6章 沉管預(yù)制 357
6.1 概述 357
6.2 工廠建設(shè) 361
6.3 沉管預(yù)制 409
6.4 沉管舾裝及橫移 493
6.5 曲線段沉管預(yù)制 558
第7章 沉管安裝 568
7.1 概述 568
7.2 施工組織 570
7.3 主要船機設(shè)備 573
7.4 安裝準備工作 582
7.5 出塢、浮運及系泊 586
7.6 沉放對接 597
7.7 回填施工 609
7.8 島頭段沉管安裝 614
7.9 施工監(jiān)測及監(jiān)控 616
7.10 沉管安裝專項保障系統(tǒng) 626
7.11 沉管安裝的幾個特殊問題 645
7.12 相關(guān)試驗及研究 654
第8章 橋梁施工 662
8.1 概述 662
8.2 施工組織 663
8.3 樁基施工 667
8.4 承臺施工 669
8.5 墩身施工 671
8.6 箱梁施工 672
8.7 橋面及附屬設(shè)施施工 684
第9章 島上建筑施工 685
9.1 概述 685
9.2 島上建筑結(jié)構(gòu)的施工特點 688
9.3 施工組織 689
第10章 管內(nèi)附屬 777
10.1 概述 777
10.2 施工組織 782
10.3 管內(nèi)工程施工 783
10.4 島面工程施工 830
第11章 擠密砂樁基礎(chǔ)重力式碼頭 886
11.1 概述 886
11.2 施工工藝及方法 887
11.3 基礎(chǔ)施工 889
11.4 沉箱預(yù)制安裝 893
11.5 沉箱內(nèi)及沉箱后方回填 896
11.6 上部結(jié)構(gòu)施工 897
11.7 附屬設(shè)施 900
11.8 沉降位移監(jiān)測和結(jié)果分析情況 900
第12章 擠密砂樁工法應(yīng)用 902
12.1 概述 902
12.2 船機設(shè)備 905
12.3 施工工藝 909
12.4 質(zhì)量控制 913
12.5 載荷試驗 915
第13章 清水混凝土 919
13.1 概述 919
13.2 清水混凝土關(guān)鍵控制點 923
13.3 清水混凝土應(yīng)用 949
13.4 模型試驗 983
13.5 清水混凝土技術(shù)規(guī)程 994
第14章 外海沉管隧道新型*終接頭關(guān)鍵技術(shù)和裝備 1013
14.1 概述 1013
14.2 新型*終接頭總體設(shè)計 1014
14.3 新型*終接頭工廠制造 1040
14.4 新型*終接頭安裝對接 1060
14.5 新型*終接頭焊接合龍 1079
14.6 新型*終接頭基礎(chǔ)后注漿 1090
參考文獻 1101
彩圖
前言
第1章 緒論 1
1.1 世界沉管隧道發(fā)展概況 1
1.2 珠江口跨海通道建設(shè) 2
1.3 港珠澳大橋簡介 2
1.4 港珠澳大橋島隧工程主要技術(shù)難題 4
1.5 限制條件 9
1.6 施工組織 12
1.7 工程總體進度 17
第2章 施工控制測量 19
2.1 概述 19
2.2 控制測量 19
第3章 人工島施工 44
3.1 概述 44
3.2 基槽開挖（以西人工島為例） 44
3.3 鋼圓筒圍護結(jié)構(gòu)施工 50
3.4 人工島成島 81
第4章 島上隧道施工 163
4.1 概述 163
4.2 人工島島上隧道 169
第5章 沉管隧道基礎(chǔ)施工 249
5.1 概述 249
5.2 基槽開挖 250
5.3 過渡段基礎(chǔ)施工 271
5.4 塊石基床施工 291
5.5 碎石基床施工 296
5.6 清淤 314
5.7 沉管基礎(chǔ)施工監(jiān)測 338
第6章 沉管預(yù)制 357
6.1 概述 357
6.2 工廠建設(shè) 361
6.3 沉管預(yù)制 409
6.4 沉管舾裝及橫移 493
6.5 曲線段沉管預(yù)制 558
第7章 沉管安裝 568
7.1 概述 568
7.2 施工組織 570
7.3 主要船機設(shè)備 573
7.4 安裝準備工作 582
7.5 出塢、浮運及系泊 586
7.6 沉放對接 597
7.7 回填施工 609
7.8 島頭段沉管安裝 614
7.9 施工監(jiān)測及監(jiān)控 616
7.10 沉管安裝專項保障系統(tǒng) 626
7.11 沉管安裝的幾個特殊問題 645
7.12 相關(guān)試驗及研究 654
第8章 橋梁施工 662
8.1 概述 662
8.2 施工組織 663
8.3 樁基施工 667
8.4 承臺施工 669
8.5 墩身施工 671
8.6 箱梁施工 672
8.7 橋面及附屬設(shè)施施工 684
第9章 島上建筑施工 685
9.1 概述 685
9.2 島上建筑結(jié)構(gòu)的施工特點 688
9.3 施工組織 689
第10章 管內(nèi)附屬 777
10.1 概述 777
10.2 施工組織 782
10.3 管內(nèi)工程施工 783
10.4 島面工程施工 830
第11章 擠密砂樁基礎(chǔ)重力式碼頭 886
11.1 概述 886
11.2 施工工藝及方法 887
11.3 基礎(chǔ)施工 889
11.4 沉箱預(yù)制安裝 893
11.5 沉箱內(nèi)及沉箱后方回填 896
11.6 上部結(jié)構(gòu)施工 897
11.7 附屬設(shè)施 900
11.8 沉降位移監(jiān)測和結(jié)果分析情況 900
第12章 擠密砂樁工法應(yīng)用 902
12.1 概述 902
12.2 船機設(shè)備 905
12.3 施工工藝 909
12.4 質(zhì)量控制 913
12.5 載荷試驗 915
第13章 清水混凝土 919
13.1 概述 919
13.2 清水混凝土關(guān)鍵控制點 923
13.3 清水混凝土應(yīng)用 949
13.4 模型試驗 983
13.5 清水混凝土技術(shù)規(guī)程 994
第14章 外海沉管隧道新型*終接頭關(guān)鍵技術(shù)和裝備 1013
14.1 概述 1013
14.2 新型*終接頭總體設(shè)計 1014
14.3 新型*終接頭工廠制造 1040
14.4 新型*終接頭安裝對接 1060
14.5 新型*終接頭焊接合龍 1079
14.6 新型*終接頭基礎(chǔ)后注漿 1090
參考文獻 1101
彩圖
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港珠澳大橋島隧工程施工技術(shù) 節(jié)選
第1章 緒論 1.1 世界沉管隧道發(fā)展概況 1910年，跨越美國與加拿大之間的底特律河水底鐵路隧道建設(shè)完成，這是世界上**條沉管鐵路隧道，采用雙層圓形鋼殼結(jié)構(gòu)。1942年，荷蘭在鹿特丹修建完成了馬斯河水下公路隧道，這是世界上**座混凝土沉管隧道。我國香港地區(qū)于1972年建成了跨越維多利亞港的紅磡海底隧道，到了20世紀90年代初，廣州、寧波兩市的沉管隧道相繼建成通車，其中1993年建成通車的廣州黃沙至芳村珠江隧道，成為我國大陸**座城市道路與地下鐵道共管設(shè)置的水下隧道。 2010年以前，全世界已經(jīng)建成了一百多條沉管隧道，然而，長大型沉管隧道發(fā)展緩慢，中國大陸在該領(lǐng)域技術(shù)更是空白，只有小型跨江、河沉管隧道建設(shè)經(jīng)驗，當時世界著名的三個大型沉管隧道工程是丹麥厄勒海峽沉管隧道、韓國釜山—巨濟沉管隧道和土耳其博斯普魯斯海峽沉管隧道，它們的特點如下。 1. 丹麥厄勒海峽沉管隧道 2000年建成，隧道長3510 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其特點： ①大型跨海沉管隧道。 ②工廠內(nèi)控制環(huán)境下預(yù)制。 ③固定模架全斷面澆筑。 ④先鋪碎石基礎(chǔ)。 2. 韓國釜山—巨濟沉管隧道 2010年建成，隧道長3240 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其特點： ①大型跨海沉管隧道。 ②干塢內(nèi)露天環(huán)境下預(yù)制。 ③移動模架全斷面水準澆筑。 ④先鋪碎石基礎(chǔ)。 3. 土耳其博斯普魯斯海峽沉管隧道 2008年建成，沉管隧道長1387 m，單側(cè)鋼殼鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其特點： ①大型跨海沉管隧道。 ②干塢內(nèi)澆筑下半段管節(jié)。 ③臨碼頭邊浮態(tài)灌注上半段管節(jié)。 ④混凝土管節(jié) + 外包鋼板。 ⑤岸側(cè)盾構(gòu)機直接與沉管對接。 ⑥超深水、復(fù)雜水流環(huán)境。 ⑦先鋪碎石基礎(chǔ)。 1.2 珠江口跨海通道建設(shè) 改革開放以來，珠江三角洲區(qū)域發(fā)展迅速，東、西兩岸發(fā)展急需尋找新的空間，共謀協(xié)調(diào)發(fā)展。早在1983年，國家首次提出了連接香港和珠海的一座跨海大橋方案，即伶仃洋大橋方案。后來香港的青嶼干線通車，大橋香港起點改為大嶼山，原伶仃洋大橋計劃擱置，改名港珠澳大橋。但由于港珠澳大橋不與深圳連接，無法解決深圳連接珠江西岸的需求，于是連接深圳市與中山市的公路通道—深中通道也獲批立項。 截至2020年，珠江口區(qū)域完工和在建的4條通道分別是：1997年建成的虎門大橋；2018年完工的港珠澳大橋；2019年完工的南沙大橋；2016年底開工的深中通道。其中，港珠澳大橋為*靠下游的跨海通道，也是我國首例跨海大型沉管隧道工程。 1.3 港珠澳大橋簡介 港珠澳大橋東連香港、西接珠海/澳門，主體工程由粵港澳三地合作建設(shè)。珠江口是中國航運*為繁忙的海域，也是世界上*繁忙的航道之一，主航道緊鄰香港國際機場，由于受香港國際機場限高控制，大橋在主航道處采用了沉管隧道工程，是大橋的控制性工程。 港珠澳大橋全長約55 km，其中主體工程“海中橋隧”長35.6 km，粵港澳三地共同建設(shè)的主體工程長約29.6 km，香港段長約6 km。橋址東起香港大嶼山，接香港口岸，經(jīng)香港水域，穿（跨）越珠江口銅鼓航道、伶仃西航道、青州航道、九洲航道，止于珠海/澳門口岸人工島。港珠澳大橋總平面圖如圖1-1所示。 圖1-1 港珠澳大橋總平面圖 港珠澳大橋工程采用橋隧組合方案，穿越伶仃西航道和銅鼓航道段約6.7 km，采用沉管隧道方案。為實現(xiàn)橋隧轉(zhuǎn)換和設(shè)置通風井，主體工程隧道兩端各設(shè)置一個海中人工島，東人工島東邊緣距粵港分界線約366 m，西人工島東邊緣距伶仃西航道約2000 m，兩島長度均為625 m，兩島間沉管段長5664 m，管節(jié)數(shù)量33節(jié)，具體如圖1-2所示。 圖1-2 港珠澳大橋沉管隧道圖 1.4 港珠澳大橋島隧工程主要技術(shù)難題 2002～2011年中國完成了4座著名跨海大橋：東海大橋、杭州灣跨海大橋、舟山大陸連島工程和青島海灣大橋的建設(shè)，這4座跨海大橋的長度都達到了30 km左右，建設(shè)技術(shù)水平均達到了國際領(lǐng)先水平。 然而發(fā)展至港珠澳大橋，總長度達50 km以上，且為橋、島、隧一體綜合性復(fù)雜的跨海通道工程，是中國首例跨海沉管隧道，也是世界**的深埋沉管隧道及*長的公路沉管隧道工程。應(yīng)該說，當時的國內(nèi)已有了跨海橋梁及跨江、河小型沉管隧道技術(shù)經(jīng)驗，但像港珠澳大橋島隧工程這樣的超級工程，仍有諸多技術(shù)是空白的，主要挑戰(zhàn)有：非常差的巖土條件，地基的軟土厚度達30～50 m；惡劣的氣候和波浪條件；沉管隧道的埋深超過20 m，荷載是一般沉管隧道的3～5倍；要在回淤環(huán)境下完成近6 km深水基礎(chǔ)的施工；單節(jié)沉管安裝重量約7.8萬t；沉管沉放深度接近50 m；等等。 可以說，港珠澳大橋島隧工程是當時世界上*具挑戰(zhàn)的沉管隧道工程。這個挑戰(zhàn)，需要超越當時*先進的工程領(lǐng)域技術(shù)和經(jīng)驗，具體包括以下幾個方面。 1.4.1 人工島 為了*大程度減小施工對珠江口生態(tài)環(huán)境的影響，初步設(shè)計方案變更為深插大直徑鋼圓筒基坑圍護結(jié)構(gòu)施工。西人工島鋼圓筒61組，鋼圓筒設(shè)計樁長40.5～50.5 m；東人工島鋼圓筒59組，鋼圓筒直徑22 m。主要難點如下。 1. 深插大直徑鋼圓筒施工 ①離岸寬闊海域施工，受風浪影響大。 ②*大水深16.5 m，鋼圓筒設(shè)計長40.5～50.5 m，運輸、施工時鋼圓筒穩(wěn)定性差。 ③鋼圓筒直徑大（22 m），要插入海床近50 m至不透水層，振沉難度大。 ④鋼圓筒兼作人工島基坑圍護結(jié)構(gòu)，水密難度大。 2. 深插式塑料排水板施工 兩島鋼圓筒圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)區(qū)域均需打設(shè)塑料排水板，正方形布置，間距1 m。泥面標高？18 m，排水板底標高*深為？46.0 m。 ①塑料排水板打設(shè)為陸上施工，打設(shè)時需穿透上部的回填中粗砂層、回填碎石層，*大插板深度為40 m，打設(shè)難度極大，以往沒有陸上打設(shè)40 m深的塑料排水板。只在澳門國際機場的軟基加固工程中使用過塑料排水板，塑料排水板穿透了23.5 m厚回填砂層和12 m厚黏土層，總插板深度35.5 m。 ②人工島施工面窄，塑料排水板總量大，約500萬m3，施工工期短，施工機械多。 針對以上難題，項目團隊全球首創(chuàng)深插大直徑鋼圓筒作為人工島島壁兼作基坑圍護結(jié)構(gòu)的全新快速筑島技術(shù)，首次采用八錘聯(lián)動液壓振動錘進行振沉施工，快速形成陸域，實現(xiàn)了止水和圍護結(jié)構(gòu)一體。利用整島止水條件，快速啟動大超載比預(yù)壓進行島內(nèi)軟基處理和深基坑開挖，實現(xiàn)了島內(nèi)、島外同步施工，為沉管隧道止推段施工及島上結(jié)構(gòu)物建設(shè)提供了條件。 采用該項技術(shù)，221天完成東、西人工島120個鋼圓筒振沉，筑成兩個10萬m2外海人工島，節(jié)約工期2年半；現(xiàn)場只有包括鋼圓筒運輸船、定位船、鋼圓筒打設(shè)浮吊船等不到10艘施工船舶，僅為采用傳統(tǒng)技術(shù)施工需要船舶數(shù)量的1/10，極大降低了通航風險；避免大規(guī)模海底淤泥開挖，減少泥沙開挖量近1000萬m3，樹立了綠色、安全、高效施工新典范。 1.4.2 隧道基礎(chǔ) 港珠澳大橋沉管隧道軟土地基厚度達40 m，遠超以往同類工程，在國內(nèi)，該領(lǐng)域以往的施工經(jīng)驗已經(jīng)不能覆蓋。 1. 基槽開挖精度控制 沉管隧道基槽長5664 m，*大深度近50 m，*大開挖厚度35 m，基槽開挖精度對邊坡穩(wěn)定及隧道基礎(chǔ)質(zhì)量影響大，是沉管隧道安全運營的關(guān)鍵。主要難點如下。 ①基槽開挖*大容許超深0.5 m、*大容許超寬2.5 m，精度要求高，超過了以往所有類似工程控制標準，具有很大的挑戰(zhàn)性。 ②橫流作業(yè)，邊坡及超寬精度控制難度大。 ③潮汐、波浪、水流共同作用對開挖深度控制影響大。 ④縱向連續(xù)變坡，精度控制實施難度大。 ⑤由于自然水深變化比較大，外加縱坡影響，導(dǎo)致開挖形狀不規(guī)則，對施工船舶質(zhì)量控制和施工效率制約比較大。 2. 地基加固 通過方案比選，在人工島、島頭結(jié)合部及過段沉管段采用擠密砂樁地基加固方案。砂樁直徑1600 mm，*大入土深度27.2 m，需穿透2～5 m厚平均標貫擊數(shù)8.7擊的②1黏土層，進入平均標貫擊數(shù)4～12.9擊的第③層土層。主要難點如下。 ①工程地質(zhì)復(fù)雜，國內(nèi)外無在較硬的地層上施工擠密砂樁的先例。 ②擠密砂樁總量約50萬m3，遠大于以往類似工程規(guī)模。 ③東、西人工島作業(yè)面窄，工期緊，施工組織難度大。 3. 基槽清淤 工程區(qū)域海水平均含沙量0.012 kg/m3，*大含沙量0.141 kg/m3。汛期含沙量變化、附近航道疏浚及采砂作業(yè)、大型運輸船舶對底質(zhì)的擾動及異常惡劣天氣等均引起基槽回淤加大，施工過程中E15就遭受了嚴重回淤情況，帶來了極大的風險和工期損失。主要難點如下。 ①改變碎石基床受力特性，影響基床結(jié)構(gòu)的傳力效果。 ②基床面淤積，造成沉放管節(jié)無法著床。 ③對沉積物的擾動，改變海水容重，影響已安管節(jié)的抗浮安全。 ④導(dǎo)致沉管工后沉降過大及不均勻沉降超標。 4. 碎石基床整平 近50 m水深，碎石基床整平后高程誤差≤40 mm，單個管節(jié)相鄰整平船位內(nèi)碎石壟頂測點平均值≤20 mm。主要難點如下。 ①整平精度要求高。 ②需要適應(yīng)工程要求的專用整平設(shè)備。 ③施工作業(yè)效率受風浪影響大。 為減少工后沉降，實現(xiàn)沉管隧道地基剛度平順過渡，在隧道基礎(chǔ)設(shè)計中采用了復(fù)合地基的設(shè)計理念，對東、西人工島隧道過渡段地基進行了多種形式的加固處理。其中采用SCP + 堆載預(yù)壓地基加固技術(shù)填補了國內(nèi)軟基處理空白。針對深厚軟土層隧道基礎(chǔ)，首創(chuàng)了復(fù)合地基 + 組合基床的隧道基礎(chǔ)新結(jié)構(gòu)，采用了“拋石夯平＋碎石整平”的組合墊層設(shè)計方案。研發(fā)的沉管基礎(chǔ)施工質(zhì)量檢測監(jiān)測管理系統(tǒng)、外海堆載預(yù)壓監(jiān)測系統(tǒng)、沉管隧道沉降變形監(jiān)測系統(tǒng)，有效保證了基礎(chǔ)施工過程質(zhì)量。經(jīng)持續(xù)監(jiān)測，建成后的沉管隧道平均沉降僅7.4 cm，差異沉降小于1 cm，達到國際領(lǐng)先水平。 1.4.3 管節(jié)預(yù)制 港珠澳大橋海底隧道沉管，標準管節(jié)重約7.8萬t，采用“工廠法”預(yù)制，且這是世界上首次采用曲線沉管工廠法預(yù)制工藝。主要難點如下。
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