港珠澳大橋橋梁工程預(yù)制化技術(shù)應(yīng)用

2015.05設(shè)計所所長目錄概述1主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2建橋條件3設(shè)計理念4預(yù)制墩臺5鋼主梁整體制造及架設(shè)技術(shù)6鋼主塔預(yù)制及架設(shè)技術(shù)71概述珠海澳門工程總長約50公里，是世界上規(guī)模最大的跨海工程。建成通車之后，“香港上班、珠海居住”將成為可能。1概述香港珠海、澳門口岸深水區(qū)鋼箱梁珠海側(cè)接線淺水區(qū)組合梁青州航道橋九洲航道橋江海直達(dá)船航道橋沉管隧道1概述東人工島西人工島沉管隧道香港側(cè)接線香港口岸1概述2主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(1)公路等級：高速公路；(2)設(shè)計速度：海中橋梁設(shè)計速度為100km/h；(3)行車道數(shù)：雙向六車道；(4)設(shè)計壽命：120年；(5)建筑限界：路面總寬度：33.10m；(6)設(shè)計規(guī)范：同時滿足三地規(guī)范要求；(7)設(shè)計荷載：將現(xiàn)行交通運(yùn)輸部頒《公路橋梁設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）第4.3.1條規(guī)定的汽車荷載中規(guī)定的汽車荷載（公路－Ⅰ級）提高25%用于本項目設(shè)計計算。按香港《UnitedKingdomHighwaysAgency’sDepartmentalStandardBD37/01》規(guī)定的汽車荷載進(jìn)行計算復(fù)核；2.1主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(8)設(shè)計最高通航水位：3.52m（1985

國家高程基準(zhǔn)）；(9)設(shè)計最高水位：3.82m（1985

國家高程基準(zhǔn)）；(10)設(shè)計通航凈空：橋區(qū)通航孔設(shè)置以及通航孔凈空尺度要求見下表所示；其中，海事部門要求青州航道橋橋跨凈寬（扣除承臺及防撞設(shè)施）不小于410m。2.1主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)通航孔所在航道通航噸級(ｔ)通航孔個數(shù)凈空高度(m)凈空寬度(m)備注青州航道10000142.0318單孔雙向九洲航道10000140.0210單孔雙向江海直達(dá)船航道5000224.5173單孔單向各小船航道500-20.085利用邊孔各通航孔凈空尺度表(11)地震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)：地震基本烈度為VII度；(12)設(shè)計洪水頻率：1/300。2主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3建橋條件橋址區(qū)建橋條件復(fù)雜，歸納起來主要有以下幾點：3建橋條件1）風(fēng)況復(fù)雜，臺風(fēng)登陸頻繁，橋址區(qū)設(shè)計基本風(fēng)速高達(dá)48.7m/s2）橋位處航道眾多、航行密度大、對航行安全要求高3）工程建筑高度（含施工期）需滿足香港及澳門機(jī)場航空限制3建橋條件1）風(fēng)況復(fù)雜，臺風(fēng)登陸頻繁，橋址區(qū)設(shè)計基本風(fēng)速高達(dá)48.7m/s2）橋位處航道眾多、航行密度大、對航行安全要求高3）工程建筑高度（含施工期）需滿足香港及澳門機(jī)場航空限制4）橋軸線穿越珠江口中華白海豚保護(hù)區(qū)，環(huán)保要求嚴(yán)格中華白海豚自然保護(hù)區(qū)試驗區(qū)緩沖區(qū)核心區(qū)珠海澳門香港機(jī)場大嶼山粵港分界線珠江口橋軸線與中華白海豚保護(hù)區(qū)關(guān)系圖橋址區(qū)建橋條件復(fù)雜，歸納起來主要有以下幾點：5）工程處于珠江三角洲重要的泄洪納潮通道，減小阻水率以滿足防洪要求4設(shè)計理念4設(shè)計理念4.設(shè)計理念港珠澳大橋項目的建設(shè)目標(biāo)是：采用一流管理、一流理念、現(xiàn)代化技術(shù)，將港珠澳大橋建設(shè)成為世界一流品質(zhì)的跨海通道和地標(biāo)性建筑，為用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)建設(shè)理念：需求引導(dǎo)設(shè)計4設(shè)計理念4.設(shè)計理念設(shè)計使用年限：120年技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高：同時滿足三地技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工程規(guī)模浩大建橋條件復(fù)雜橋梁構(gòu)件預(yù)制化是核心內(nèi)容建設(shè)方針：大型化、工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化

4設(shè)計理念4.設(shè)計理念本項目橋梁工程全長22.9公里，非通航孔橋占87.6%，是本項目建設(shè)工期、工程質(zhì)量、工程投資的控制因素。為全面實現(xiàn)大橋總體建設(shè)目標(biāo)，非通航孔橋建設(shè)廣泛應(yīng)用了預(yù)制化技術(shù)，基礎(chǔ)采用墩臺預(yù)制吊裝施工，上部結(jié)構(gòu)均采用整孔預(yù)制、架設(shè)。5預(yù)制墩臺5預(yù)制墩臺5.1預(yù)制墩身技術(shù)應(yīng)用回顧東海大橋模式—底節(jié)墩身預(yù)制，現(xiàn)澆接高不足：未能實現(xiàn)最大限度減小海上現(xiàn)澆作業(yè)的目標(biāo)杭州灣跨海大橋模式—在控制吊高及吊重的基礎(chǔ)上，整體預(yù)制不足：港珠澳平均墩高較高，無法實現(xiàn)全部墩身預(yù)制目標(biāo)。上述工程均采用一次吊裝，沒有多節(jié)段安裝的先例，無法解決高墩預(yù)制安裝。5預(yù)制墩臺東海大橋和杭州灣跨海大橋預(yù)制墩身與承臺連接方式：均采用現(xiàn)澆濕接頭的連接方式，節(jié)段之間不設(shè)接頭。不足：①現(xiàn)澆接頭放在墩身和承臺之間，受力比較復(fù)雜，接頭區(qū)域出現(xiàn)裂紋病害；②承臺和較高的墩身均需現(xiàn)澆，質(zhì)量無法保證。上述問題需要進(jìn)一步研究解決。杭州灣濕接頭方案5.1預(yù)制墩身技術(shù)應(yīng)用回顧5預(yù)制墩臺5.2港珠澳大橋預(yù)制墩臺技術(shù)的突破杭州灣跨海大橋施工方案的確定，基于當(dāng)時施工裝備和施工能力；港珠澳大橋建設(shè)者秉承“需求引導(dǎo)設(shè)計”的理念，考慮到機(jī)具設(shè)備能力的大幅提升，提出了墩身、承臺采用大節(jié)段預(yù)制安裝方案，最大程度減少海上施工，從技術(shù)上突破吊裝重量、接頭施工的限制。5.2.1設(shè)計理念的突破5預(yù)制墩昨臺預(yù)制承臺鋒技術(shù)在國內(nèi)獸首次采喪用預(yù)制陣技術(shù)施增工埋置延式承臺飯，設(shè)計然過程中窯開展了埋置天式墩臺爺專題研脈究及現(xiàn)桌場足尺繳試驗，趟對于相拜關(guān)技術(shù)棵難點和挑關(guān)鍵技丈術(shù)予以驗證雷。實踐表明，懂該方案兵具有施花工便捷爽、迅速航，混凝咐土質(zhì)量座優(yōu)良，慨結(jié)構(gòu)整結(jié)體性好匹等優(yōu)點。承臺預(yù)蜓制5.2叨.2技術(shù)上的允突破5預(yù)制墩哈臺預(yù)制墩領(lǐng)身技術(shù)非通航孔演橋墩身俗全部采床用預(yù)制寄方案，鋪摒棄了業(yè)過往依屢據(jù)施工通機(jī)具設(shè)寧備能力戰(zhàn)確定預(yù)傘制墩身傭范圍的枯思路，對于提潛高工程返質(zhì)量具悟有積極燭意義；為降低阻水比，港珠澳只大橋下梁部結(jié)構(gòu)孝采用整墩布置，怪預(yù)制墩身規(guī)轟模大大鞋超過以示往，墩身采用多段預(yù)制寇、接高成為必然它選擇。墩身預(yù)制5.2.提2技術(shù)上繡的突破5預(yù)制墩妻臺預(yù)制墩身引與承臺的躲連接杭州灣曠大橋采淘用濕接頭連接，由于接蛛頭區(qū)受力疼復(fù)雜，容躺易開裂。港珠澳大橋采用底節(jié)墩甚身與承塑臺整體預(yù)制，避免在兩演者交界面卡形成施工路縫，從而改善接溜頭受力釋，提高錘了結(jié)構(gòu)標(biāo)耐久性。5.2習(xí).2技術(shù)上的缸突破5預(yù)制墩娘臺5.3港珠澳慣大橋埋堡床法預(yù)配制墩臺坐施工技材術(shù)5預(yù)制墩臺5.3古.1大圓筒干兩法安裝方蟻案該方案源地于港珠澳輝隧道人工醫(yī)島成島方均案：5預(yù)制墩分臺5.3肉.1大圓筒僅干法安遵裝方案能提供較寬闊的海上干施工區(qū)域，作業(yè)空間大；整體性、獨立性強(qiáng)，止水性好；支撐體系可靈活調(diào)整，筒內(nèi)施工設(shè)備利用率高；與傳統(tǒng)圍堰施工方法相比，減少了封底施工的步驟，施工周期短；大圓筒能周轉(zhuǎn)使用，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。依賴于大型先進(jìn)設(shè)備組的配合，對設(shè)備集成性要求高；施工水域的水深需滿足大型機(jī)械船舶設(shè)備的吃水要求；大圓筒的打拔對地質(zhì)的要求較高，地層需均勻分布，且?guī)r面埋藏較深，上覆蓋土層需有一定厚度的不透水層，以滿足隔水、止水的需求。缺點優(yōu)點5預(yù)制墩臺5.3.濟(jì)2分離式膠出囊柔性止障水方案5預(yù)制墩伸臺止水原理輪：分離式鋼止水膠匆囊由環(huán)坑形托盤在、內(nèi)側(cè)緣瑞止水膠濁囊、頂懂面GIN拒A止水帶旺以及張雙拉收緊竊裝置組機(jī)成。預(yù)貞制墩臺扣調(diào)整到得位后，墊通過收舉緊張拉單裝置，膏壓合GINA止水帶，膊實現(xiàn)環(huán)形份托盤與承齊臺間的水嫌平向止水絞，之后向呀設(shè)置于環(huán)宵形托盤與望鋼管樁間必的止水膠槽囊充氣，趟實現(xiàn)鋼管總樁與承臺貍間的豎向獎止水。5.3.夫2分離式膠遵囊柔性止微水方案5預(yù)制墩鋪臺5.3啊.2分離式算膠囊柔塑性止水六方案不需進(jìn)行圍堰等附加止水結(jié)構(gòu)的施工；承臺頂面以下范圍不需要圍堰，施工較方便；對大型機(jī)械施工設(shè)備的依賴性相對較小，經(jīng)濟(jì)性比較好。鋼套箱與承臺形成的整體圍水結(jié)構(gòu)直接與海水接觸，在海水作用下發(fā)生相對擺動，施工過程墩臺止擺難度較大；分離式膠囊止水結(jié)構(gòu)的構(gòu)造復(fù)雜，施工工序較繁瑣，操作環(huán)節(jié)多；對止水膠囊的質(zhì)量要求較高，有一定難度和風(fēng)險。缺點優(yōu)點5預(yù)制墩洞臺5.3兇.3無內(nèi)支撐咐結(jié)構(gòu)雙壁撒鎖口鋼套淋箱圍堰方底案5預(yù)制墩臺5.3.窄3無內(nèi)支陽撐結(jié)構(gòu)媽雙壁鎖脾口鋼套殺箱圍堰協(xié)方案施工照泛片特點：技術(shù)成含熟，風(fēng)匠險小，的適用于遙水深不僻大、基鹽巖埋深婆較淺的宴區(qū)域5預(yù)制墩臺5.3笨.4小結(jié)實踐表明蒙，三種方案各座有特點，從預(yù)制承揭臺的設(shè)計周思路上來結(jié)講，分離式堵止水膠怒囊方案構(gòu)造簡杰單，與預(yù)制敞承臺設(shè)計理念更為粗接近，針植對其施工您工序繁瑣偵和止水風(fēng)盈險等，可旁進(jìn)一步研圍究，以優(yōu)尼化構(gòu)造設(shè)栗計，完善尺止水措施應(yīng)，實現(xiàn)設(shè)杜計理念和章施工工藝睜的完美融愿合，以促進(jìn)蟲預(yù)制承借臺技術(shù)域推廣應(yīng)替用。5預(yù)制墩臺5.4預(yù)制墩喂身接高角技術(shù)5.4.漢1干接方呼案深水區(qū)洗非通航坐孔橋預(yù)史制墩身衫之間在侵國內(nèi)率們先采用隆干接縫配形式進(jìn)異行連接象，避免且了現(xiàn)場啊澆筑混吧凝土，油不僅簡逆化了現(xiàn)貧場作業(yè)凍工序，法縮短施竿工周期蘇，而且辮有利于披確保結(jié)漢構(gòu)的工場程質(zhì)量翁，提高司了結(jié)構(gòu)義耐久性智。5預(yù)制墩撿臺5.4初.1干接方頓案采用強(qiáng)度高、工錨固回縮畢小的大直閑徑高強(qiáng)螺荒紋鋼筋，滾壓連安續(xù)全螺分紋可有效降低錨襲具的回縮，提高錨悶固性能。錨固體系況包括四個揮部分：張志拉錨固系哄統(tǒng)、固定統(tǒng)端錨固系版統(tǒng)、鋼筋駛接長系統(tǒng)攏、波紋管若連接密封狠系統(tǒng)。5預(yù)制墩倘臺采用強(qiáng)度高、懷錨固回縮裳小的大直拼徑高強(qiáng)螺裹紋鋼筋，滾壓連續(xù)耽全螺紋可有效降低錨具蘇的回縮，提高奧錨固性址能。錨固體啦系包括文四個部道分：張懼拉錨固修系統(tǒng)、遣固定端蒸錨固系近統(tǒng)、鋼傾筋接長拒系統(tǒng)、索波紋管究連接密膝封系統(tǒng)。5.4.悶1干接方所案5預(yù)制墩臺5.4剖.2濕接方案5預(yù)制墩臺墩身的妄大節(jié)段安預(yù)制安晚裝要滿足安肢裝精度，鴨勢必大幅旁提高承臺馳的安裝精滲度，這對隸于惡劣海信況條件下施工是極大的譯挑戰(zhàn)。采用濕接肚頭連接方銀式，具有以下叫優(yōu)點：1）便于在現(xiàn)欣澆混凝土壘范圍內(nèi)，座調(diào)整上節(jié)桿預(yù)制墩身追的安裝精揪度，從而從消除安裝喝誤差，這砌對于高度魯較大的預(yù)感制墩身安裝精虹度控制具有重要意義。2）避免采用剖預(yù)應(yīng)力體停系，回避攔預(yù)應(yīng)力體幣系失效或燒遭腐蝕帶醉來的耐久棍性風(fēng)險，桂且結(jié)構(gòu)動確力性能較械優(yōu)。5.4.麗2濕接方寄案5預(yù)制墩臺5.4夫.3小結(jié)設(shè)計者基否于不同的潛視角對連批接方式采結(jié)取了不同仔的方案，蝴兩種連接厘方式在本歸項目均取供得了很好賣的應(yīng)用，己也同樣存糊在一定的腫不足，仍賞需根據(jù)工喪程實踐經(jīng)忘驗進(jìn)一步賽總結(jié)完善睬，兩者間迫的比選尚筐需在運(yùn)營通期更長的著時間內(nèi)予耽以驗證。6鋼主梁整鑼體制造及陰架設(shè)技術(shù)6鋼主梁制旱作及架設(shè)哪技術(shù)6鋼主梁制竄作及架設(shè)鵲技術(shù)深水區(qū)非通航孔橋綜合考慮景觀、防撞、水流、抗震、基礎(chǔ)規(guī)模、施工及航行安全、環(huán)保等因素，采用了110m跨徑整墩整幅鋼箱連續(xù)梁方案；淺水區(qū)非通航孔橋考慮長大縱坡鋼橋面鋪裝耐久性、景觀、養(yǎng)護(hù)和工期等方面因素，采用了85m跨徑整墩分幅組合連續(xù)梁方案。6鋼主梁制誼作及架設(shè)納技術(shù)6鋼主梁制倦作及架設(shè)蔑技術(shù)設(shè)計階段雕開展的專階題研究鋼箱梁珠：鋼箱連續(xù)樂梁合理構(gòu)檢造系統(tǒng)和閑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)糞研究鋼箱連續(xù)零梁制造及科安裝關(guān)鍵結(jié)技術(shù)研究連續(xù)鋼箱譽(yù)梁橋面鋪沙裝方案加鄭速加載試瞎驗研究鋼箱梁防笑腐及維護(hù)辟關(guān)鍵技術(shù)總研究組合梁：組合連撐續(xù)箱梁超合理構(gòu)障造系統(tǒng)菌和設(shè)計讓標(biāo)準(zhǔn)研正究組合連六續(xù)箱梁構(gòu)制造及賤安裝關(guān)繪鍵技術(shù)屠及運(yùn)營諸階段性曠能研究6鋼主梁菌制作及事架設(shè)技?xì)g(shù)6.1車間化蘿生產(chǎn)板單元份生產(chǎn)車連間鋼塔加工刻車間鋼板下頁料車間鋼塔制作調(diào)車間鋼主梁制卡作車間港珠澳大培橋鋼結(jié)構(gòu)頑制作從驢板單元糊制作、泄小節(jié)段順拼裝、活整孔大撓節(jié)段組振裝、鋼侄塔制作闖及組拼嫩、鋼結(jié)鄙構(gòu)整體嚴(yán)涂裝等岸所有工娛序均在版車間內(nèi)篇完成，制作環(huán)披境的改工善對鋼偵結(jié)構(gòu)質(zhì)猴量及耐及久性的餐提升奠籌定了堅歡實的基叛礎(chǔ)。6鋼主梁搶制作及衫架設(shè)技材術(shù)6.2板單元制辟作的機(jī)械遵化和自動坐化板單元自摩動除銹設(shè)劉備焊接邊兆及坡口異加工數(shù)控切割梨機(jī)下料板單元豆精確定托位組裝6鋼主梁筋制作及策架設(shè)技欲術(shù)6.2板單元制受作的機(jī)械魚化和自動瓣化隔板焊接狗機(jī)器人系躺統(tǒng)門式多運(yùn)電極焊皮機(jī)焊接間板單元6鋼主梁制量作及架設(shè)緊技術(shù)6.3鋼主梁節(jié)狠段制作技裹術(shù)6.3.標(biāo)1焊接數(shù)字陶化群控技刮術(shù)采用焊販接數(shù)字候化群控嫁技術(shù)，創(chuàng)對焊接熊過程的支電流、蜂電壓及歇焊接速雄度有效鐵控制。顏能實現(xiàn)巧對施焊途電流、滔電壓、龜施焊速酷度等參相數(shù)實現(xiàn)牌在線監(jiān)覺控，確初保焊接地質(zhì)量的盡可控性當(dāng)、可追戒溯性。控制室電流監(jiān)扁控界面電壓監(jiān)乳控界面6鋼主梁制香作及架設(shè)旁技術(shù)6.3塊.2自動化協(xié)焊接技私術(shù)軌道式有機(jī)器人無盲區(qū)皆小車首次采麗用立位戲軌道式抖焊接機(jī)揀器人實歇現(xiàn)腹板腐對接焊魂自動化掙作業(yè)、堆無盲區(qū)智焊接小濱車實現(xiàn)屆腹板與衡底板焊桶接自動短化作業(yè)蜜。無損檢腰測結(jié)果虛表明，熔焊縫質(zhì)耗量優(yōu)良謝率大幅勤提高，倉焊縫外菠觀質(zhì)量賞完美，馬減少了根焊縫修論磨工作倉，結(jié)構(gòu)雪耐久性釣和抗疲盆勞性能提高。6鋼主梁閘制作及車架設(shè)技映術(shù)6.3校.3無損傷逐制造工點藝為避免悉上述制勸造過程主中對鋼箏結(jié)構(gòu)母攀材的損某傷，港訴珠澳大冒橋大力燒推行無房誠損傷制廈造工藝成，即通欲過對工魂藝裝備握和工法仿的進(jìn)一盾步研發(fā)孝，改變刑傳統(tǒng)做罵法，從柱而避免毒鋼主梁萬制作過反程中人臺為操作伍對母材滿的損傷束。無馬對銜接、壓和重控制社焊接變?nèi)恍螣o損吊碧運(yùn)、翻色身技術(shù)6鋼主梁制意作及架設(shè)研技術(shù)6.4鋼主梁尤大節(jié)段郵整體制析作技術(shù)6鋼主梁膠制作及駛架設(shè)技葛術(shù)6.5整孔架宏設(shè)技術(shù)6鋼主梁制戰(zhàn)作及架設(shè)茂技術(shù)6.5整孔架設(shè)祖技術(shù)6鋼主梁制融作及架設(shè)煤技術(shù)6.5整孔架設(shè)趨技術(shù)7主塔制作魂及安裝技巧術(shù)7主塔制喇作及架暈設(shè)技術(shù)7主塔制亞作及安尼裝技術(shù)7主塔制濕作及安鳥裝技術(shù)7主塔制辮作及架爽設(shè)技術(shù)7.1鋼塔節(jié)扭段無馬圖組焊技茫術(shù)對幾何精虛度要求極算高的鋼塔澤節(jié)段，采筆取了內(nèi)外訓(xùn)無馬約束脅方案。鋼塔節(jié)挑段焊接縮慧變形約間束情況以前鋼漠塔節(jié)段燒焊接變五形約束懇情況7主塔制作給及架設(shè)技帽術(shù)對鋼塔絡(luò)節(jié)段外各側(cè)的四胸條棱角折深坡口紹焊縫，梅采取了池小車CO2氣保焊合或埋弧爆焊接；虎對隔板爸與腹板榜的立位氣角焊縫誤，盡可鋤能地采呀用了立澡位CO2氣保焊小狹車焊接。隔板與腹央板立位焊認(rèn)縫焊接棱角深竊坡口焊就接焊接掉及成形魯效果7主塔制作間及安裝技頁術(shù)7主塔制狂作及架仙設(shè)技術(shù)7.2鋼塔節(jié)段識端面加工呀技術(shù)為了保證濁鋼塔柱線擦形要求，步對鋼塔節(jié)姓段采用了腐“高精度黨的激光跟箭蹤測量系遣統(tǒng)（簡稱API）劃線欲及檢測+數(shù)控調(diào)巖整系統(tǒng)粉找正定麻位+大型端載面銑床愉”成套覺端面加名工技術(shù)吹。API測量劃模線、最劫終檢測鋼塔節(jié)在段端面齡加工7主塔制作象及安裝技怒術(shù)7主塔制概作及架最設(shè)技術(shù)7.3鋼塔節(jié)段酬水平預(yù)拼為了保證沃塔段接口疼匹配及減排少橋位工槍作量，采