港珠澳大桥海底隧道是怎么修建的(港珠澳大桥的设计之美系列)

2018年10月24日上午9时,港珠澳大桥正式通车;届时驾车从香港到珠海、澳门仅需45分钟。

港珠澳大桥海底隧道是怎么修建的(港珠澳大桥的设计之美系列)(1)

港珠澳大桥

港珠澳大桥建设总投资超过1100亿,是当今世界上施工难度最大、投资最多、跨度最长的桥,作为中国从桥梁大国走向桥梁强国的里程碑之作,该桥被业界誉为桥梁界的“珠穆朗玛峰”,英媒《卫报》称之为“现代世界七大奇迹”之一。

总体方案设计

港珠澳大桥东起香港国际机场附近的香港口岸人工岛,向西横跨伶仃洋海域后连接珠海和澳门人工岛,止于珠海洪湾;全长55千米,分别由三座通航桥、一条海底隧道、四座人工岛及连接桥隧、深浅水区非通航孔连续梁式桥和港珠澳三地陆路联络线组成。

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大桥设计使用寿命120年,可抵御8级地震、16级台风、30万吨撞击以及珠江口300年一遇的洪潮。

隧道人工岛建设

为了不影响香港口岸国际机场的航班飞机起降,总体方案中设计有一段6km长的海底隧道,需要人工填海建造两座离岸距离较远的人工岛,作为水上桥梁与水下隧道的衔接部分。

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东西人工岛各10万平米,西岛为养护管理功能,东岛兼旅游功能。

海底隧道和人工岛既是全线路段的重点配套工程,也是当今世界同类工程中综合技术难度最大的工程。

东西两岛的面积约10万平米,离岸20公里,水深约10米,软土层厚度20~30米, 施工团队采用了“钢筒围岛”的设计方案:

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  1. 钢圆筒插入不透水粘土层形成止水型围护结构,回填砂形成陆域。
  2. 西人工岛61个大圆筒,东岛59个钢圆筒。
  3. 单个圆筒直径22.0m,高40.5m~49.5m,最大入土深度达29m。
有限元仿真分析

采用计算机对“钢桶围岛”的过程进行科学严谨的计算分析,从而保证工程实施的安全可靠。

其中,钢圆筒稳定分析采用日本的OCDI和插入式圆筒的施工工法,并用岩土有限元仿真软件复核,分别对东、西人工岛六种工况组合分析,结果表明位移、地基承载力安全系数、滑动安全系数、剪切变形安全系数等都满足要求。

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岩土有限元分析

钢圆筒要插入深土层,需采用8台大型APE600液压振连动振沉。

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根据西岛和东岛的地质资料,选取最不利钻孔的数据采用多种方法对液压锤的激振力进行了校核,各种计算方法激振力富裕系数均接近1.4,振幅4.34mm,振沉系统能力满足要求。

为满足120年的使用寿命和高标准越浪要求,钢圆筒外侧辅以抛石斜坡堤结构。

(未完待续)


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