項目介紹Introduction港珠澳大橋主主體工程初步步設計方案及及關鍵技術問問題2010-11-25港珠澳大橋管管理局蘇蘇權科主要內容：一、工程概況況二、、主主要要技技術術標標準準三、、初初步步設設計計推推薦薦方方案案四、、重重要要工工程程問問題題五、、科科研研規規劃劃與與國國家家科科技技支支撐撐計計劃劃六、、施施工工安安排排與與標標段段劃劃分分一、、工工程程概概況況（1）港港珠珠澳澳大大橋橋是是繼繼三三峽峽工工程程、、青青藏藏鐵鐵路路、、南南水水北北調調、、京京滬滬高高鐵鐵后后又又一一重重大大工工程程。。（2）工工程程包包括括珠珠海海、、澳澳門門接接線線，，珠珠海海澳澳門門口口岸岸，，海海中中主主體體工工程程，，香香港港接接線線及及香香港港口口岸岸,總長長約約50km，總總投投資資約約729億。。（3）連連接接粵粵、、港港、、澳澳三三地地，，兩兩種種不不同同體體制制的的工工程程，，由由中中國國內內地地、、香香港港、、澳澳門門特特別別行行政政區區共共同同投投資資建建設設。。（4）建建設設條條件件復復雜雜，，技技術術難難度度大大；；涉涉及及““一一國國兩兩制制三三地地””，，協協調調量量大大、、管管理理難難度度大大。。1.1規模模一、、工工程程概概況況包括括三三大大部部分分：：（1）海中中橋橋隧隧主主體體工工程程：：東自自粵粵港港分分界界線線，，止止于于珠珠澳澳口口岸岸人人工工島島，，總總長長約約29.6km。（2）香香港港口口岸岸及及珠珠海海、、澳澳門門口口岸岸：：珠澳澳口口岸岸同同島島設設置置于于珠珠海海拱拱北北灣灣附附近近填填海海區區（（填填海海面面積積約約208公頃頃）），，香香港港口口岸岸位位于于香香港港機機場場東東北北角角填填海海區區（（填填海海面面積積約約113公頃頃））。。（3）香香港港連連接接線線、、珠珠海海連連接接線線、、澳澳門門連連接接線線：：珠海海接接線線長長13.89km；香香港港接接線線長長12.6km，；；澳澳門門接接線線為為連連接接到到明明珠珠附附近近的的新新填填海海區區，，長長約約200m。1.2組成成二、、主主要要技技術術標標準準（1）采采用用雙雙向向六六車車道道高高速速公公路路標標準準建建設設，，設設計計速速度度采采用用100km/h，橋橋梁梁總總寬寬33.1m，隧隧道道寬寬度度采采用用2××14.25m、凈凈高高采采用用5.1m；（2）全全線線橋橋涵涵設設計計汽汽車車荷荷載載等等級級采采用用公公路路—ⅠⅠ級，，同同時時應應滿滿足足香香港港《Structuredesignmanualforhighwaysandrailways》》中規規定定的的活活載載要要求求；；（3）大大橋橋的的設設計計使使用用壽壽命命為為120年；；（4）地地震震設設防防標標準準：：地地震震基基本本烈烈度度為為VII度；；各通通航航孔孔凈凈空空尺尺度度表表通航孔所在航道通航噸級(t)通航孔個數凈空高度(m)凈空寬度(m)備注青州水道10000142.0318單孔雙向九洲航道10000140.0210單孔雙向江海直達船航道5000224.5173單孔單向各小船航道500-20.085利用邊孔隧道300000人工島口門寬不小于4100m，滿足-29m通航水域不小于2810m3.1總體體三、、初初步步設設計計推推薦薦方方案案（1）穿穿越越伶伶仃仃西西航航道道和和銅銅鼓鼓航航道道段段為為隧隧道道方方案案，，約約6.75km，其其余余約約22.9km段采采用用橋橋梁梁方方案案，，東東、、西西人人工工島島各各長長約約625m，最最近近間間距距約約5584m，東東人人工工島島東東邊邊緣緣距距粵粵港港分分界界線線約約366m；（2）主主體體工工程程東東端端在在粵粵港港分分界界線線處處與與香香港港側側橋橋梁梁銜銜接接，，采采用用與與香香港港側側方方案案協協調調的的橋橋跨跨布布置置及及橋橋梁梁外外形形方方案案；；3.1總體體三、、初初步步設設計計推推薦薦方方案案（3）主主體體工工程程在在珠珠澳澳口口岸岸處處與與大大橋橋橋橋頭頭管管理理區區及及口口岸岸銜銜接接，，設設置置定定向向立立交交滿滿足足橋橋頭頭區區域域交交通通組組織織，，利利用用橋橋頭頭緩緩沖沖地地帶帶設設置置收收費費設設施施，，對對交交通通工工程程及及附附屬屬設設施施進進行行統統籌籌安安排排；；3.1總體三、初步步設計推推薦方案案（4）總體橋橋跨布置置以盡量量減少阻阻水比為為目標、、適當增增大非通通航孔橋橋梁跨徑徑、在經經濟性與與阻水率率之間獲獲得平衡衡。3.2橋梁三、初步步設計推推薦方案案九洲航道道橋江海直達達船航道道橋青州航道道橋深水區非非通航孔孔橋淺水區非非通航孔孔橋3.2橋梁三、初步步設計推推薦方案案（1）青州航道道橋：“中國結結”雙塔塔空間雙雙索面鋼鋼箱梁斜斜拉橋橋跨布置置：110+126+458+126+110=930m主梁采用用帶挑臂臂翼緣板板的整體體鋼箱梁梁；采用用雙索面面扇形布布置；索索塔采用用H形混凝土土塔，上上橫梁采采用“中中國結””造型；；基礎采采用鋼管管復合嵌嵌巖樁，，塔處設設置豎向向支承、、縱向阻阻尼裝置置及橫向向抗風支支座，塔塔區附近近設置風風障。3.2橋梁三、初步步設計推推薦方案案（2）江海直達達船航道道橋：三塔獨柱柱中央索索面鋼箱箱梁斜拉拉橋橋跨布置置：129＋258＋258＋129＝774m主梁采用用帶挑臂臂翼緣板板的整體體鋼箱梁梁，中央央雙索面面豎琴式式布置，，索塔采采用獨柱柱式混凝凝土塔，，基礎采采用鋼管管復合嵌嵌巖樁。。塔身橫橫向兩側側和兩個個過渡墩墩頂設置置橫向阻阻尼裝置置；索塔塔處設置置縱向阻阻尼裝置置。塔區區附近設設置風障障。3.2橋梁三、初步步設計推推薦方案案（3）九洲航航道橋：：風帆塔雙雙塔獨柱柱鋼箱梁梁斜拉橋橋橋跨布置置：85+127.5+268+127.5+85=693m滿足澳門門機場航航空限高高要求，，調整了了橋跨布布置。主主梁采用用帶挑臂臂翼緣板板的整體體鋼箱梁梁，單索索面豎琴琴式布置置，索塔塔采用““風帆形形”鋼塔塔，基礎礎采用鋼鋼管復合合嵌巖樁樁，塔區區附近設設置風障障。縱向向阻尼裝裝置提高高抗震性性能。3.2橋梁三、初步步設計推推薦方案案（4）深水區區非通航航孔橋：：110m等跨單箱箱雙室整整幅鋼箱箱梁（技技術設計計）標準聯：：110m等跨6孔一聯，，跨越Y13-1氣田管線線處橋跨跨為(110+150+110)=370m，主梁：：單箱雙雙室整幅幅等梁高高鋼箱梁梁，全寬寬33.1m，梁高4.5m。鋼管復復合樁基基礎，承承臺和墩墩身預制制安裝，，承臺埋入入海床。3.2橋梁三、初步步設計推推薦方案案（5）淺水區區非通航航孔橋：：85m等跨組合合梁方案案（技術術設計））標準聯：：6孔一聯，，主梁：：單箱單單室分幅幅組合梁梁，全寬寬33.1m，梁高4.3m。整幅墩墩身，鋼鋼管復合合樁基礎礎，承臺臺和墩身身預制安安裝，承臺埋入入海床。3.2橋梁三、初步步設計推推薦方案案（6）東、西西人工島島結合部部非通航航孔橋：：雙幅分離離預應力力混凝土土剛構西人工島島結合部部：總長長264m，44m等跨布置置，3跨一聯。。箱梁連連續變寬寬，橋面面平均寬寬度約20m，為常規規等高變變寬度預預應力混混凝土梁梁橋。重重點處理理好浪托力及及防腐耐耐久性問題。東人工島島結合部部：總長長390m，橋跨布布置為2×(3×47.5)+3××35m，3跨為一聯聯，結構構外形與與香港側側保持一一致，方方案同西西島結合合部。3.3隧道三、初步步設計推推薦方案案（1）平、縱縱布置平面：兩兩島間沉沉管段長長5664m，東、西西人工島島現澆暗暗埋段長長均為163m，敞開段段長各398m。5500m大半徑圓圓曲線延延伸到隧隧道。縱斷面：：最小排排水縱坡坡0.3%，在兩主主航道間間W形斷面，，隧道管管節頂板板最低標標高-30.18m以下。3.3隧道三、初步步設計推推薦方案案（2）橫斷面面縱向通風風加重點點排煙通通道通風風方式。。采用兩孔孔一管廊廊橫斷面面，兩側側為行車車道孔，，中間管管廊內上上層為專專用排煙煙通道，，中層為為橫向安安全通道道，下層層為電纜纜溝和海海底泵房房。中隔墻上上每間隔隔90m設置一處處逃生安安全門。。3.3隧道三、初步步設計推推薦方案案（3）管節結結構、接接頭構造造采用節段段式鋼筋筋混凝土土管節，，共33個，標準準管節節節長8×22.5=180m。管節間接接頭采用用傳統的的GINA+OMEGA+剪切鍵。。小節段段間接頭頭采用““可膨脹脹密封條條+OMEGA密封條+剪力鍵””方案，，管節結結構自防防水。三、初步步設計推推薦方案案管節接頭節段接頭橫斷面3.3隧道三、初步步設計推推薦方案案（4）基槽開開挖邊坡坡率率為：淤淤泥與淤淤泥質土土中采用用1:7，粘土（（包括粉粉質粘土土及夾砂砂層）、、砂層中中采用1:3，在縱向向分布的的中間深深埋隧道道段采用用二級邊邊坡方案案，在兩兩端靠近近人工島島段采用用一級邊邊坡方案案。3.3隧道三、初步步設計推推薦方案案（5）基礎處處理沉管基礎礎墊層推推薦采用用先鋪碎石石整平層層，墊層平平均厚1.5m。為保證沉沉管均勻勻沉降，，根據地地質情況況及受載載分段采用用加固方方案。區段島頭段西過渡段中間段東過度段島頭段對應管節E1E2~E6E7~E24E25~E32E33處理方法支撐樁（打入鋼管樁至中砂層）換填砂天然地基沉降控制樁（打入鋼管樁至砂層頂面以上）支撐樁（打入鋼管樁至中砂層）3.3隧道三、初步步設計推推薦方案案（6）回填與與覆蓋3.3隧道三、初步步設計推推薦方案案（7）島頭管管頂防護護在島頭處處露出海海床管頂頂的防撞撞設施，，采用防防撞墩臺臺+警示性浮浮體組合合攔截系系統。3.3隧道三、初步步設計推推薦方案案（8）干塢與與系泊區區推薦3+3方案，并列2個干塢。。單塢同時時預制3個管節。。干塢長260m，寬432m。3.4隧道人工工島三、初步步設計推推薦方案案（1）總體方方案東人工島島采用““蠔貝”主題外外形，總總面積為為103161m2，島長625m，寬225m。除了管管理養護護功能外外，兼有有服務觀觀光功能能，設置置有旅游游開發、、養護救救援、環環保安保保、基礎礎設施等等設施。。西人工島島采用““蠔貝”主題外外形，總總面積97962m2，島長625m，島寬185m。西人工工島以管管理功能能為主，，設置運運營、養養護、救救援站。。東人工島島功能分分區西人工島島功能分分區（含對外外服務區區）（以項目目管理為為主）3.4隧道人工工島三、初步步設計推推薦方案案（2）結構方方案島壁結構構設計方方案采用用拋石斜坡坡堤為滿足開開工后27個月具備沉管管首節管節沉放放條件，西人工工島上包包含第一一段隧道道暗埋段段的區域域（即““小島””）需先先期施工工。其基基坑圍堰堰結構采采用格形形鋼板樁樁，地基基處理采采用開挖挖換填方方案，換換填中粗粗砂并振振沖密實實。東島一次次填筑完完成。3.4隧道人工工島三、初步步設計推推薦方案案（3）地基處處理島壁區：：開挖換換填中粗粗砂振沖沖密實+擠密砂樁樁+排水砂樁樁島內吹填填區：部部分開挖挖換填中中粗砂振振沖密實實+排水砂井井3.5交通工程程與附屬屬設施三、初步步設計推推薦方案案采用“相對集集中、有有限分散散”的管理方方式。設設置的沿沿線設施施包括：：監控收費費通信中中心：1處，設在在位于太太澳互通通立交附附近的港港珠澳管管理中心心；監控所：1處，設在西西人工島；；養護工區：：1處，設在太太澳互通，，與管理中中心同址合合建；養護站：2處，設在珠珠澳口岸和和西人工島島；救援站：3處，設在珠珠澳口岸、、西人工島島、東人工工島；收費站：全全線1個主線收費費站，設于于珠澳口岸岸。4.1橋梁工程四、重要工工程問題（1）埋入式承承臺：減少阻水率率景觀和防撞撞施工難度大大埋床法預制制基礎設計計原理與施施工工藝：：4.1橋梁工程四、重要工工程問題（3）鋼橋面鋪鋪裝：國內早期鋼鋼橋面鋪裝裝病害多，，使用壽命命短；施工要求苛苛刻，維修困難；；國外和香港港地區成功經驗較較多，壽命可達15-25年。（2）鋼箱梁、、組合梁構構造體系、、設計標準準，加工能能力及質量量控制；4.1橋梁工程四、重要工工程問題（4）長大縱坡坡與收費站站安全：長、大縱坡坡，爬坡和和下坡剎車車對橋面的的危害；九洲航道東東移；淺水水區改為組組合梁。4.2隧道工程四、重要工工程問題（1）高標號、、大體積混混凝土的防防裂、抗滲滲與耐久性性：預留航道、、回淤大、、水壓大——導致采用高高標號、大大體積混凝凝土抗裂防滲、、耐久性和和幾何精度度控制施工工藝、、養護要求求高（2）接頭止水水帶要求高高水壓大、耐耐久性要求求高GINA產品國外壟壟斷、造價價高、開發發周期長可膨脹止水水帶暫未有有成功應用用實例（3）厚軟基大大回淤沉降降控制及與與島上暗埋埋段的過渡渡整體沉降、、差異沉降降地質勘察存存在不確定定性（CPT、CPTU與國內勘察察）計算分析理理論不能精精確，也存存在不確定定性4.2隧道工程四、重要工工程問題（4）干塢生產產對工期影影響大干塢規模大大，選址綜綜合因素復復雜：水文文、地質、、航道、用用水、用電電、土地許許可……管節預制周周期長，能能否實現工工廠化？（5）臺風、白白海豚保護護、海上交交通組織等等因素對工工期影響大大（6）離岸遠距距離水下測測量控制（1）海上擠密密砂樁（SCP）地基處理理密實程度指指標檢測手段施工技術和和設備4.3人工島工程程四、重要工工程問題（2）海上人工工島深基坑坑防護潮位變化、、波浪、滲滲流環境飽水砂層、、海底淤泥泥支護體系設設計、施工工信息化（3）工后差異異沉降控制制與處理島隧結合部部設計施工工措施；回回填與監測測；（1）跨境運營營緊急事件件的三地連連動救援法律問題協商機制運作模式4.4交通工程四、重要工工程問題（2）跨境交通通控制與運運營管理信息交換交通通控控制制預預案案處理理程程序序4.5質量量控控制制與與質質量量保保證證(QA/AC)5.1科研研規規劃劃五、、科科研研規規劃劃與與科科技技支支撐撐計計劃劃目前前港港珠珠澳澳大大橋橋已已完完成成了了初初步步設設計計（（含含技技術術設設計計）），，結結構構性性的的方方案案問問題題已已經經基基本本解解決決。。下下一一步步面面臨臨的的是是施工工圖圖設設計計、施工工建建設設和營運運養養護護三個個階階段段的的科科研研攻攻關關任任務務，，按按照照支撐撐發發展展與與引引領領相結結合合、、重點點突突破破與與全全面面推推進進相結結合合、、自主主創創新新與與集集成成應應用用相結結合合的的原原則則，，進進一一步步完完善善橋橋-隧-島結結構構與與基基礎礎方方案案設設計計和和細細部部結結構構、、解解決決技技術術和和營營運運管管理理上上的的難難題題。。重點點研研發發方方向向主主要要是是支支持持應應用用技技術術研研究究、、制制約約橋橋-隧-島建建設設的的特特殊殊技技術術研研究究，，以以及及保保證證大大橋橋120年壽壽命命的的養養護護管管理理與與耐耐久久性性技技術術研研究究，，具具體體體體現現在在主主體體結結構構大橋橋、、沉沉管管隧隧道道、、人人工工島島、、保保障障技技術術、、安安全全與與管管理理五個個研研究究方方向向。。前前期期共共開開展展了了84個專專題題研研究究；；后后期期規規劃劃了了42個課課題題。。重重點點解解決決三三方方面面問問題題：：⑴建建設設和和管管理理的的關關鍵鍵技技術術問問題題；；⑵⑵國國外外先先進進技技術術引引進進、、吸吸收收問問題題；；⑶⑶原原創創性性技技術術問問題題。。5.2國家家科科技技支支撐撐計計劃劃———港珠珠澳澳大大橋橋跨跨海海集集群群工工程程建建設設關關鍵鍵技技術術研研究究與與示示范范五、、科科研研規規劃劃與與科科技技支支撐撐計計劃劃本項項目目針針對對工工程程建建設設關關鍵鍵技技術術問問題題，，開開展展長大大深深埋埋沉沉管管隧隧道道設計計與與施施工工關關鍵鍵技技術術及及技技術術標標準準、、離岸岸厚厚軟軟基基橋橋隧隧轉轉換換人人工工島島設計計與與施施工工關關鍵鍵技技術術、、海上上長長聯聯橋橋梁梁建設設關關鍵鍵技技術術、、跨跨海海集集群群工工程程混凝凝土土結結構構120年使使用用壽壽命命保障障關關鍵鍵技技術術和和跨跨境境隧隧-島-橋集集群群工工程程的的建設設管管理理、防災災減減災災及及節節能能環環保保關鍵鍵技技術術的的研研究究，，共共研研究究5個大大課課題題，，分分19個子子課課題題。。項目目響響應應了了《國家家中中長長期期科科技技發發展展規規劃劃綱綱要要》的發發展展要要求求，，緊緊扣扣交交通通運運輸輸行行業業的的發發展展思思路路。。研研究究成成果果將將為國國家家中中長長期期科科技技發發展展規規劃劃的的實實現現、、我我國國跨跨海海灣灣通通道道工工程程技技術術的的整整體體提提升升以以及及交交通通運運輸輸行行業業的的產產業業升升級級做出出新新的的貢貢獻獻。。2010年7月8日通通過過了了科科技技部部在在北北京京召召開開的的本本項項目目的的可可行行性性研研究究論論證證會會。。目前前正正在在協協助助部部科科技技司司進進行行分分課課題題項項目目申申報報書書的的組組織織工工作作。。（1）課題一厚軟基長大深埋沉管隧道設計與施工關鍵技術及技術標準①子課題一海中沉管隧道混合基礎的沉降分析及控制技術②子課題二長大深埋沉管隧道基于性能抗震設計及控制技術③子課題三沉管隧道接頭構造及止水產品研發④子課題四長大管節海上寄放、浮運和沉放施工關鍵技術⑤子課題五深水碎石高精度整平設備開發及施工工藝⑥子課題六厚軟基長大深埋沉管隧道設計與施工指南（2）課題二外海厚軟基橋隧轉換人工島設計與施工關鍵技術①子課題一海上擠密砂樁（SCP）地基處理關鍵技術②子課題二離岸海上人工島深基坑防護技術（3）課題三海上長聯橋梁建設關鍵技術①子課題一埋床法全預制海上橋梁墩臺建設關鍵技術②子課題二連續鋼箱梁120年全壽命設計關鍵技術③子課題三連續鋼箱梁橋面系統全壽命最優設計方法與關鍵技術（4）課題四跨海集群工程混凝土結構120年使用壽命保障關鍵技術①子課題一基于可靠度理論的混凝土結構120年使用壽命耐久性設計與控制關鍵技術②子課題二保障120年使用壽命的施工與監控關鍵技術③子課題三基于實際環境荷載的實體工程混凝土結構耐久性評估與再設計技術（5）課題五跨境隧-島-橋集群工程的建設管理、防災減災及節能環保關鍵技術①子課題一跨境重大交通工程管理模式、決策機制和戰略資源供應鏈的關鍵技術研究②子課題二跨境通道營運管理的關鍵技術③子課題三跨境隧-島-橋集群工程安全環保管理需求與對策研究④子課題四離岸特長沉管隧道防火減災與施工安全管理關鍵技術⑤子課題五跨境隧-島-橋集群工程節能減排關鍵技術研究國家家科科技技支支撐撐計計劃劃課課題題列列表表6.1施工