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港珠澳大桥人工岛打破多项世界纪录

港珠澳大桥人工岛打破多项世界纪录
港珠澳大桥建设现场

被英国《卫报》称为“现代世界七大奇迹”之一的港珠澳大桥,全长55公里,作为中国建设史上里程最长、投资巨大、施工难度极高的跨海桥梁项目,自开工以来,产生了一系列新技术、新材料和新装备,在多个领域填补了空白,形成了走向世界的“中国标准”。其中,大桥东、西两个海中桥隧转换人工岛是整个工程的重要组成部分,采用两个外海人工岛进行桥隧转换在国际上尚无先例。

人工岛的建设不仅涉及到外海无掩护条件下在深厚软土地基上构筑岛壁结构、形成陆域以及加固软基等大量复杂工程的设计和施工;同时需要提供稳固的深基坑支护结构,优质快速地现浇岛上段隧道形成沉管隧道安装对接条件,确保整个工程的施工进度,其建设难度挑战巨大。我国近年通过一系列工程建设和科学研究在桥梁、隧道以及外海施工领域取得了长足的进步,积累了一定的经验,但在外海修筑功能特殊、建设条件复杂、技术难度高和施工进度紧迫的人工岛是一次突破。

中交第四航务工程勘察设计院有限公司,是中国交通建设股份有限公司的全资子公司,具多专业、跨领域的国家综合甲级勘测设计院,完成了大型工程勘察设计、工程监理、工程管理和总承包项目2000多个,完成了一批具有国际先进水平和国际影响的勘察设计项目,足迹遍布全球50多个国家和地区。先后荣获国家和省部级科技成果奖50余项,其中国家科技奖7项。由中国交建林鸣、中交四航院卢永昌等课题团队主导完成的港珠澳大桥“外海深插钢圆筒快速筑岛技术”荣获2016年度中国航海学会科学技术奖特等奖。

通过深入开展理论和机理研究,利用数值模拟、模型试验、现场测试和反演分析等手段,以中交第四航务工程勘察设计院有限公司为牵头单位的课题团队对深插式钢圆筒结构在深厚软土地基中的工作机理及设计方法、可打入性、副格及止水结构、施工技术、地基处理等关键技术进行了研究,形成了深插钢圆筒快速筑岛成套技术,在港珠澳大桥工程中成功应用。采用大直径深插钢圆筒作为外海人工岛岛壁兼岛上隧道施工时深基坑围护结构,解决了外海深厚软土地基上大型人工岛快速填筑及海上深基坑围护结构的技术难题。

该技术成果研究揭示了深插式大直径钢圆筒在深厚软黏土地基上圆筒和土体耦合作用工作模式和破坏机理,提出了完整的设计方法和稳定性判别标准;研发出深插止水弧形钢板副格结构体系,实现了外海人工岛及岛内深基坑的有效止水;建立了一套薄壁钢圆筒振动下沉综合分析方法,确定了钢圆筒振动下沉的主要技术参数;研发了八锤联动振沉系统和施工监控管理系统,形成了外海大型钢圆筒快速筑岛施工成套技术。创新性地提出了深井降水结合超载预压地基同步快速加固方法。通过深井降水产生的渗透力密实饱和回填砂,对下卧软土地基大超载比预压加固,实现了30m深厚软土地基工后沉降控制在20cm以内,为后续岛上隧道基础的设计优化创造了条件。

本课题研究成果对外海深厚软基条件下人工岛建设深插大直径钢圆筒结构的计算、设计和快速筑岛有重大影响,是我国在深厚软基条件下快速筑岛技术上的一次全新尝试。而且本课题研发形成的新技术、新工法等广泛应用于港珠澳大桥人工岛建设的各个环节,对保障施工进度、降低工程造价、确保建设质量、降低施工安全风险和保护环境等方面均发挥了重要的支撑作用。

港珠澳大桥的建成,将加速粤、港、澳经济一体化进程,提升大珠江三角洲的综合竞争力,加速粤港澳新一轮产业的结构调整,促进港澳经济持续繁荣稳定发展。此外,对加快珠江口西岸社会经济发展、推动大珠江三角洲地区快速交通网络的形成、促进泛珠三角洲乃至东盟自由贸易区的经济发展及广泛联系都具有十分重要的社会意义和历史意义。


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