港珠澳跨海大橋運行效益?“簡單的方案意味着更有挑戰的工作,工程師需要在創新、因地制宜的設計、試驗和論證方面下更多功夫,也對施工現場的精度控制、過程控制和風險管理提出了更高的要求”,9月13日,中國工程院院士、中國交通建設股份有限公司總工程師林鳴在第十屆國際橋梁與隧道技術大會暨“一帶一路”交通基礎設施高端論壇上,通過總結港珠澳大橋的建設經驗,分享了橋隧發展趨勢以及創新方案,現在小編就來說說關于港珠澳跨海大橋運行效益?下面内容希望能幫助到你,我們來一起看看吧!
“簡單的方案意味着更有挑戰的工作,工程師需要在創新、因地制宜的設計、試驗和論證方面下更多功夫,也對施工現場的精度控制、過程控制和風險管理提出了更高的要求”,9月13日,中國工程院院士、中國交通建設股份有限公司總工程師林鳴在第十屆國際橋梁與隧道技術大會暨“一帶一路”交通基礎設施高端論壇上,通過總結港珠澳大橋的建設經驗,分享了橋隧發展趨勢以及創新方案。
林鳴是港珠澳大橋島隧工程項目總工程師,2005年開始參與港珠澳大橋前期研究,2010年底開始建設工作。
港珠澳大橋是連接中國香港、珠海、澳門的超大型跨海通道,集橋梁、人工島和海底隧道于一體,全長55公裡,是迄今世界最長的跨海大橋,也是中國橋梁建築史上技術最複雜、環保要求最高、建設标準最高的“超級工程”。
正如林鳴2018年在《朗讀者》節目中朗誦汪國真的《我喜歡出發》
——“我喜歡出發,凡是到達了的地方,都屬于昨天……”一樣,在港珠澳大橋的建設經驗之上,林鳴仍在持續攀登世界工程技術高峰的創新之路。
會上他分享了四個橋隧工程創新方案,分别為沉管快速預制方法、新助浮安裝體系與負幹舷沉管工法、裝配式人工島和新沉管最終接頭方法。
沉管快速綠色建造
澎湃新聞了解到,港珠澳大橋海底沉管隧道是主體工程的重中之重,全長5664米,由33節沉管和1個最終接頭對接而成,是我國第一條外海沉管隧道,實現了世界深埋沉管技術的突破。
港珠澳大橋島隧工程采用“工廠法預制沉管”,共建造完成了三十三節八萬噸沉管的預制,被稱為世界上規模最大、生産工藝最先進的工廠法沉管預制工程。
相比其他隧道形式,沉管技術曆史較短,約有200年。林鳴表示,回顧曆史發現,沉管技術正向“更簡單”的趨勢發展。
他解釋,“簡單”即降低結構複雜程度、減少工作量、簡化工作面、優化臨時設施、縮短工作周期等。沉管隧道在構造和工法上經曆了一個從複雜到簡單的總體演變趨勢。但簡單的構造和工法,通常在技術創新、質量控制、過程管理等都提出了更高的要求。
林鳴介紹,在室内流水線上生産沉管的首創是厄勒海峽隧道,該沉管預制工廠法能夠同時實現無幹擾、流水線和高質量生産。
此後,深圳沿江通道沉管隧道也是采用工廠法預制沉管,該隧道段長約2.3公裡,共有28節80米沉管,總工期約10個月,每個月需完成三節沉管預制才能滿足工期計劃。
就工期而言,林鳴稱,這是一項非常具有挑戰性的工作。
于是基于港珠澳島隧工程的經驗,林鳴團隊提出了沉管快速綠色建造新方法,即通過固定式管節底模、通長内模、多腳針形梁和可移動節段側模的組合,實現頂、底闆和牆體節段鋼筋綁紮與節段混凝土澆築的高達4到5個工作面平行流水作業,并實現内模與底模以1個管節預制為周期的高效與便捷的清理與維護(傳統方法以節段為周期)。
比較工期,用傳統流水線法需25天預制一節沉管,用新方法隻需要19天,最快隻需要16天。林鳴稱,該方法更節省工序、時間和場地,因此也叫快速預制法。
負幹舷沉管
沉管預制是海底隧道建設的第一步,此後沉管浮運過程中,水密性及安裝過程中浮力控制也是關鍵工序。
深圳沿江通道沉管預制場址在珠海牛頭島,距離隧址約55公裡,當地水深約30米,沉管管節不具備正常浮運條件。
對此,林鳴團隊提出負幹舷安裝的設想,将沉管管節設計成負幹舷,其負浮力等同于自重的2%-5%(正浮力等同于自重的1%-5%),采用半潛駁運輸,運輸過程是助浮的,且管節沉放也是通過負浮力與安裝船提供的吊力平衡來實現助浮。
林鳴介紹,新設想更省時、經濟性更強,施工方面,采用負幹舷沉管可以取消壓載系統、減少舾裝工作量、減少水下基槽開挖量等;設計方面,新助浮安裝體系可降低隧道高度0.9米、減少50%以上壓載混凝土的工程量等。
裝配式人工島
在島隧工程中,人工島是主體橋梁和沉管隧道的轉換平台,主要起連接作用。
建設港珠澳大橋島隧工程時,林鳴團隊借鑒橋梁建設方法,首創深插大直徑鋼圓筒快速築島技術,将巨型圓鋼筒直接插入海床并固定圍成一個封閉的橢圓形,然後對内部填砂形成人工島。與傳統築島工藝相比,該築島方法将建設工期從3年縮短到6個月,減少海上挖泥量1000萬立方米。
此後,林鳴團隊在對卡塔爾首都多哈西灣的一條隧道建設投标時,進一步提出了裝配式人工島新設想。
林鳴介紹,該隧道約5-6公裡,因為要趕在世界杯之前完成,工期緊張,疊加環保等因素限制,團隊評估多方情況後,在港珠澳大橋人工島建設經驗基礎上,提出了人工島模塊化預制、海中安裝的方法。
他表示,裝配式人工島能夠适應更一般的地質,一般是将人工島模塊在岸邊幹塢預制,再浮運至現場安裝,具有減少水下地基處理、低噪音、綠色、海上模塊化施工的優勢。
沉管最終接頭方法
沉管最終接頭是水下沉管隧道最後一個預制段。林鳴表示,為降低海上作業風險,港珠澳大橋島隧工程我們研發了可折疊、主動止水、可逆的最終接頭。該方法獨特之處在于完成對接後,還可以繼續調整接頭,以獲得更高的安裝精度。
他說:“事實上,港珠澳大橋島隧工程合龍時我們就做了一次,最後将最終接頭與兩邊沉管的對接精度控制到了3毫米。”該方案的另一優勢是将海上作業時間從傳統工法所需的幾個月縮短至一天。
而該方法的缺點是需要用到大型浮吊,對裝備要求高,且最終接頭的排水體積相對其重量很小,對地基産生的壓力遠大于兩邊沉管的地基壓力,有差異沉降風險。
林鳴稱,在投标多哈隧道工程時,團隊進一步提出,“把最終接頭主結構做的和兩邊沉管一樣長,最終接頭可以與之前沉管共享所有施工設施流程與計劃,包括預制、浮運與沉放”。他表示,新方案大幅簡化了最終接頭工作,工期、裝備要求以及投資上也得到了優化。
林鳴表示,沉管隧道、人工島等技術的發展趨勢可以用“簡單化”來總結,他分享了一個公示——“簡單的解決方案=少用地 少工時 少工序 更高質量 更高精度 技術創新=可持續的結果”。
他解釋,“總體思想就是工程要越來越簡單,簡單以後我們智慧才能發揮價值,工程師才能發揮自己的價值,然後工程實現更綠色、更可持續、更高資源效率。”他強調,簡單化的方案需要創造性地工作,實施過程需要不斷突破既有框架和邊界。
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