港珠澳大桥沉管隧道与沉管隧道技术发展(陈韶章、苏宗贤、陈越)2014-11-19

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1、1港珠澳大桥沉管隧道与沉管隧道技术发展陈韶章，苏宗贤，陈越2014年11月主要内容一、建设条件与难点二、勘察技术三、管节长度与型式的确定四、混凝土结构耐久性设计五、管节工厂化生产六、地基与基础处理七、管节安装测控技术八、水文气象预报九、结束语21.1总平面图341.2岛隧工程平、纵面图51.3主要建设标准1.一级公路，100km/h，双向六车道。2.设计使用寿命120年。3.较现行交通运输部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）规定的汽车荷载提高25%。4.抗震设防标准：采用基于性能的抗震设计思想，制定港珠澳大桥的性态设计标准（

2、保证结构具有足够的强度及延性，并在经济与安全之间保持合理平衡）。工作状态：120年，极限状态：1200年。61.水文气象条件复杂（外海环境，台风频繁，海流、涌浪复杂、冬季季风影响）2.海底软基深厚（淤泥质土、粉质粘土，基岩面起伏变化大，埋深24～100m以上）3.水深、埋深大（穿越规划中的30万吨航道，通航深度-29m，回淤量大）4.超长距离（沉管段约5.7km，为目前世界最长的公路沉管隧道）5.通航环境复杂（船舶流量大：最大日流量约4000艘次）6.环保要求高（穿越中华白海豚保护区）1.4建设难点榕树头航道青州航道伶仃西航道九洲航道江海直达

3、船航道铜鼓航道主要内容一、建设条件与难点二、勘察技术三、管节长度与型式的确定四、混凝土结构耐久性设计五、管节工厂化生产六、地基与基础处理七、管节安装测控技术八、水文气象预报九、结束语782.1静力触探应用·为解决海床软土土体取样受扰动、减少与通航运营的相互干扰、避免台风期海上作业，采用了以CPTU为主、传统钻探为辅的勘察技术方案。·CPTU是带孔压的静力触探，主要适用于海、陆相交替的冲积层和沉积层，可快速判别粘性土、粉性土和砂性土地层。·需在原位或同类土质地层应用静载压板试验或螺旋压板试验进行对比或修正，还需结合鉴别孔和消散孔进行分析。9CP

4、TU数据分析和地层判别示意地层摩阻比锥头阻力侧摩阻力孔隙水压土质判别10·快速、准确地进行地质分层，形成三维地质数据库。·对结果进行评估，解决中国工程师对参数的理解和使用。·CPTU间接指标经验公式计算变形参数计算沉降量11（1）考虑施工存在不确定性的影响。如，针对地基刚度的不确定性（包括勘察不确定性、基槽超欠挖和基础不平整等因素引起），欧洲的经验主要是以一定的偏差波动（一般取15~20%）和根据管节长度计算最不利的偏差波长进行计算，以此进一步确定CPTU的布孔间距，地基刚度变化示意曲线2.2布孔原则12（2）与鉴别孔、消散孔（孔压消

5、散试验）布置相结合。港珠澳大桥岛隧工程补勘：CPTU：374个，消散孔：22个，原位测试孔：39个，技术孔：41个消散孔技术孔原位测试孔原位测试孔技术孔消散孔主要内容一、建设条件与难点二、勘察技术三、管节长度与型式的确定四、混凝土结构耐久性设计五、管节工厂化生产六、地基与基础处理七、管节安装测控技术八、水文气象预报九、结束语13143.1管节长度·在上个世纪，世界上修建的沉管隧道长度一般在2km以内，每节管节一般在100~130m的范围内。·厄勒海峡沉管隧道（沉管段长约3.5km）标准管节长176m。·韩国釜山-巨济沉管隧道（沉管段长约3.3

6、km）标准管节长180m。·目前，沉管隧道的长度已增加至3km以上，随着隧道长度的增加和建设工期的要求，管节长度需要进一步增大。港珠澳大桥沉管隧道（沉管段长约5.7km）标准管节长180m。·拟建的费马恩海湾沉管隧道（沉管段长17.6km）标准管节采用了长217m的节段式钢筋混凝土矩形结构（招标方案）。153.2管节型式·随着隧道总长度的增加和工期的要求，管节长度也需要增加，而整体式管节的长度基本发展到了极限，难以满足工期要求，同时又由于混凝土温度应力和收缩徐变等因素的影响，长管节需以节段式取代整体式。·这将使结构受力矛盾转嫁为管节（沉管段）

7、水密性矛盾。隧道管节隧道节段沉管隧道180m22.5m163.3纵向计算理论·传统的节段式管节在轴力作用下也会存在一定刚度（水力压接使GINA止水带受很大压缩，反作用于管节形成了纵向轴力），这个刚度与纵向轴力密切相关。纵向计算总体模型接头力学分析模型17·国外个别工程保留浮运沉放过程中的纵向临时预应力不剪断，目的主要是为了缩短工期。·港珠澳大桥沉管隧道将纵向临时预应力保留为永久预应力，通过预应力向管节“输入”一定的轴力，利用截面摩擦力辅助剪力键以提高节段接头抗剪能力，在理论上可更好地解决地基沉降、结构受力和接头水密性之间的矛盾。·需要考察因刚

8、度增加带来：内力（弯矩、剪力）增加抗力（截面压力、摩擦力）增加赛跑！18·因此，保留纵向永久预应力的节段式管节的最大意义是可以通过预应力调节管节的刚度，以量化的刚度