港珠澳大桥海底隧道建设技术汇报.ppt

1、港珠澳大桥港珠澳大桥海底隧道建设技术海底隧道建设技术长安大学公路学院长安大学公路学院 谢永利谢永利 2011年年12月月 报告提纲报告提纲1.基本情况基本情况2.技术标准技术标准 3.海底隧道技术方案海底隧道技术方案 4.海底隧道施工组织设计海底隧道施工组织设计 5.海底隧道全寿命工程费用估算海底隧道全寿命工程费用估算6.工程地质对隧道工程的影响分析工程地质对隧道工程的影响分析7.海底隧道工程风险分析海底隧道工程风险分析8.工法综合比选及推荐意见工法综合比选及推荐意见9.目前的建设情况目前的建设情况 港珠澳大桥跨越珠江口水域，东连香港，西接澳门、珠海，是一座“沟通三地、承东启西”的特大型跨海工

2、程。工程规模宏大、涉及面广、技术难点多，尤其是受香港国际机场航空限高和规划航道制约。基于对拟建的港珠澳大桥桥位的现场勘察、调研及多次论证，依据相关专题提供的研究成果，围绕桥位的总体路线布局要求开展了一系列详实研究，在确保满足预定交通功能的前提下，提出了大桥跨越珠江口伶仃西航道、铜鼓西航道等主航道时以海底隧道的方式通过。1.基本情况基本情况（1）隧址区海底地层分布）隧址区海底地层分布水深水深：隧道沿线：隧道沿线7-16m7-16m左右，西深东浅，海中部微左右，西深东浅，海中部微隆，为浅滩。隆，为浅滩。淤泥淤泥：全新世海洋沉积物，厚：全新世海洋沉积物，厚10-20m10-20m，流塑状。，流塑状。

3、粘土粘土：更新世海洋冲积物，厚：更新世海洋冲积物，厚5-15m5-15m，可塑软塑，可塑软塑为主为主。砂砾层砂砾层：更新世海洋冲积物，厚：更新世海洋冲积物，厚10-30m10-30m，粉，粉 细细 中中 粗砂、砾砂、圆砾土粗砂、砾砂、圆砾土，饱和，中密密实。，饱和，中密密实。基岩基岩：K10+400K10+400以东至东人工岛为燕山期花岗岩分以东至东人工岛为燕山期花岗岩分布；布；K10+400K10+400以西至西人工岛为震旦系片麻混合花以西至西人工岛为震旦系片麻混合花岗岩分布。岗岩分布。岩面约岩面约-60-80m-60-80m，起伏大。，起伏大。区域地质构造区域地质构造 非全新世活非全新世活

4、动断裂动断裂F2，对，对隧道影响小。隧道影响小。隧道补充地质勘察隧道补充地质勘察1隧道补充地质勘察隧道补充地质勘察2（2）水文条件）水文条件1潮汐：潮汐：不规则的半日潮混合潮型不规则的半日潮混合潮型、弱潮海湾、弱潮海湾;从外海向内涨从外海向内涨潮历时递减、落潮历时递增潮历时递减、落潮历时递增;高潮位由外海向珠江口内逐渐高潮位由外海向珠江口内逐渐增大，低潮位由外海向珠江口逐渐降低增大，低潮位由外海向珠江口逐渐降低;台风暴潮引起海面台风暴潮引起海面升降。升降。潮流：潮流：落潮流速大于涨潮流速，中部海域潮流流速比两边大落潮流速大于涨潮流速，中部海域潮流流速比两边大;流速较小，流向为流速较小，流向为S

5、N向向。流速分布受水下地形影响较大。流速分布受水下地形影响较大。波浪：波浪：实测最大有效波高实测最大有效波高(Hs)2.86米，周期米，周期(T)为为10.1秒，秒，波向为波向为SE向向。泥沙：泥沙：工程水域的含沙量分布特点是西侧高于东侧，落潮大工程水域的含沙量分布特点是西侧高于东侧，落潮大于涨潮。隧址区含沙量低。于涨潮。隧址区含沙量低。（2）水文条件）水文条件2重度：重度：海水重度为海水重度为10.010.3kN/m3,并随着分层从上向下增大并随着分层从上向下增大,与涨落潮存在一定关联性。与涨落潮存在一定关联性。盐度：盐度：海水盐度变化范围为海水盐度变化范围为11.25633.908，均值为

6、，均值为26.972。海水底层平均盐度高于表层。盐度随潮位的涨高而增海水底层平均盐度高于表层。盐度随潮位的涨高而增 大，又随潮位的退落而减小，其变化的趋势和周期与大，又随潮位的退落而减小，其变化的趋势和周期与 潮位基本一致潮位基本一致。温度：温度：水温度变化范围为水温度变化范围为18.721.7，均值为，均值为20.3。表、。表、底层水温接近，水温分层不明显。底层水温接近，水温分层不明显。（2）水文条件）水文条件3海水海水pH:变化范围为变化范围为7.118.33，均值为，均值为8.11。浑浊度：浑浊度：海水浑浊度变化范围为海水浑浊度变化范围为3.7283，平均值为，平均值为 38.9。海水浑

7、浊度变化范围较大，小潮期以退潮。海水浑浊度变化范围较大，小潮期以退潮 时浑浊度较高，大潮期以涨潮时浑浊度较高，底层时浑浊度较高，大潮期以涨潮时浑浊度较高，底层 平均浑浊度高于表层。平均浑浊度高于表层。（3）地震条件）地震条件据据中国地震动参数区划图中国地震动参数区划图（GB183062001），珠海、），珠海、澳门地区地震动峰值加速度为澳门地区地震动峰值加速度为0.10g，香港地区地震动峰值，香港地区地震动峰值加速度为加速度为0.15g，与之对应桥址区地震基本烈度为，与之对应桥址区地震基本烈度为度。度。据国家地震局地壳应力研究所完成的近场区地震危险性分据国家地震局地壳应力研究所完成的近场区地震

8、危险性分析专题，本工程场地的地震基本烈度复核结果析专题，本工程场地的地震基本烈度复核结果度。度。（4）气象条件）气象条件风向风速风向风速:东南偏东和东风为主东南偏东和东风为主,HK侧年平均风速达侧年平均风速达6.3米米/秒。秒。气温气温:年平均气温年平均气温22.323 降水降水:多年平均降水量介于多年平均降水量介于18002300毫米之间。毫米之间。雾、雷暴：雾、雷暴：雾日年平均达雾日年平均达19.3天天，年平均雷暴日年平均，年平均雷暴日年平均为为61.6天。天。主要灾害性天气：主要灾害性天气：热带气旋、暴雨、龙卷风、雷击、短热带气旋、暴雨、龙卷风、雷击、短时雷雨大风时雷雨大风（5）通航条件

9、）通航条件根据交通运输部根据交通运输部关于港珠澳大桥通航净空尺度和技术要关于港珠澳大桥通航净空尺度和技术要求的批复求的批复（交水发（交水发200897号），同意隧道区伶仃西航号），同意隧道区伶仃西航道和铜鼓航道采用道和铜鼓航道采用30万吨级油轮、万吨级油轮、25万吨级散货船和万吨级散货船和15万万吨级集装箱船控制隧道最小通航宽度和埋深。吨级集装箱船控制隧道最小通航宽度和埋深。同意隧道区船舶通航最小埋深为设计最低通航水位以下同意隧道区船舶通航最小埋深为设计最低通航水位以下29米。考虑各航道代表船型通航宽度、航道间的安全距离及米。考虑各航道代表船型通航宽度、航道间的安全距离及人工岛头部紊流区影响等

10、因素，两人工岛之间最小通航宽人工岛头部紊流区影响等因素，两人工岛之间最小通航宽度为度为4100米，其中满足米，其中满足30万吨级油轮安全通航深度万吨级油轮安全通航深度-29米米的宽度应不小于的宽度应不小于2810米。米。船舶通航安全深度船舶通航安全深度1 130万吨油轮航道设计水深为万吨油轮航道设计水深为D=T+Z0+Z1+Z2+Z3+Z4，其中：，其中：T 30万吨级油轮满载吃水最大水深万吨级油轮满载吃水最大水深T为为22.2m；Z0船舶航行时船体下沉值，取船舶航行时船体下沉值，取0.9m；Z1船舶龙骨下最小富裕水深，取船舶龙骨下最小富裕水深，取0.4m；Z2波浪富裕深度，取波浪富裕深度，取

11、0.7m；Z3船舶装载纵倾富裕深度，取船舶装载纵倾富裕深度，取0.15m；Z4备淤富裕深度，取备淤富裕深度，取0.5m。经分析计算，航道设计水深经分析计算，航道设计水深D取取24.9m。船舶通航安全深度船舶通航安全深度2 24、航道施工超深、航道施工超深 根据本地区航道施工情况，施工超深取根据本地区航道施工情况，施工超深取0.70m。5、安全富裕深度、安全富裕深度 安全富裕深度主要考虑意外事故迫使船舶在隧道区抛安全富裕深度主要考虑意外事故迫使船舶在隧道区抛锚、搁浅等危险情况下应留出的土层厚度。根据锚、搁浅等危险情况下应留出的土层厚度。根据霍尔锚霍尔锚规范，锚爪长度为规范，锚爪长度为2.99m，

12、故取锚的入土深度，故取锚的入土深度3.0m较为适较为适宜。宜。在保证通航安全的条件下，隧道区船舶通航安全深度在保证通航安全的条件下，隧道区船舶通航安全深度应不小于：应不小于：24.9+0.7+3.0=-28.6 m(24.9+0.7+3.0=-28.6 m(理论最低潮面以下理论最低潮面以下)，建议采用建议采用-29m-29m为宜。为宜。通航宽度的组成通航宽度的组成1根据根据海港总平面设计规范海港总平面设计规范计算：计算：伶仃洋西航道和铜鼓航道伶仃洋西航道和铜鼓航道 30万吨级双向航道底宽为万吨级双向航道底宽为573m；榕树头航道榕树头航道 5万吨级双向航道底宽为万吨级双向航道底宽为335m；主

13、航道两侧预留小型船舶的单向航道：万吨级及以下船舶单主航道两侧预留小型船舶的单向航道：万吨级及以下船舶单向航道宽度为向航道宽度为153m。通航宽度的组成通航宽度的组成2为避免船吸作用，安全船距取为为避免船吸作用，安全船距取为4.5倍船宽。倍船宽。人工岛头部的紊流范围在人工岛头部的紊流范围在200300m。两人工岛间最小通航宽度应为：两人工岛间最小通航宽度应为：300+153+270+573+1461+573+270+153+300=4053m，取，取4100m。隧道区满足安全通航深度隧道区满足安全通航深度-29.0m的宽度的宽度 考虑航道施工期间可能的影响，伶仃西航道底宽西侧和铜鼓航考虑航道施工

14、期间可能的影响，伶仃西航道底宽西侧和铜鼓航道底宽的东侧需加一富裕宽度，经分析取道底宽的东侧需加一富裕宽度，经分析取100m。鉴于伶仃西。鉴于伶仃西航道和预留铜鼓航道呈航道和预留铜鼓航道呈“Y”分叉，两航道间有分叉，两航道间有1461m的间距，的间距，隧道区满足安全通航深度隧道区满足安全通航深度-29.0m的宽度的宽度100+573+1461+573+100=2807m，取，取2810m。（6）其它条件其它条件环境保护环境保护 对白海豚、底栖生物的影响：对白海豚、底栖生物的影响：挖泥船机械操作而产生噪音（挖泥船机械操作而产生噪音（300Hz）施工期水域污染：底土扰动和悬浮物释放有毒有害物质施工期

15、水域污染：底土扰动和悬浮物释放有毒有害物质。施工期需严格控制废水、垃圾处理及运输施工期需严格控制废水、垃圾处理及运输 干坞选址干坞选址建筑材料、施工用水电建筑材料、施工用水电钢筋、水泥、混凝土骨料钢筋、水泥、混凝土骨料 各种模板均要从内陆运到海岛和人工岛工地。各种模板均要从内陆运到海岛和人工岛工地。施工、生活用水施工、生活用水 隧址区附近桂山岛隧址区附近桂山岛-牛头岛有少量淡水。工程用水需要船牛头岛有少量淡水。工程用水需要船运。运。施工用电施工用电 从珠海侧铺设海底电缆或自备发电机组以满足施工用电从珠海侧铺设海底电缆或自备发电机组以满足施工用电需要。需要。抛泥区抛泥区必须抛到海事部门指定的海洋

16、倾倒区水下抛卸。距离工程必须抛到海事部门指定的海洋倾倒区水下抛卸。距离工程区约区约35km。2技术标准论证技术标准论证1（1）平、纵、横标准平、纵、横标准 基于同一设计标准、同一建筑限界和通风要求，拟定比基于同一设计标准、同一建筑限界和通风要求，拟定比 选的隧道断面尺寸。选的隧道断面尺寸。隧道轴线尽可能位于直线上；隧道轴线尽可能位于直线上；最大纵坡：最大纵坡：3%现行现行JTG B01要求；要求；经济发达地区适应远期交通量、安全性和行车舒适性很经济发达地区适应远期交通量、安全性和行车舒适性很重要；重要；纵坡加大会影响隧道乃至整个大桥的通行能力，为此要纵坡加大会影响隧道乃至整个大桥的通行能力，为此要设置爬坡车道（盾构段加宽几乎不可能）、增设安全保障设置爬坡车道（盾构段加宽几乎不可能）、增设安全保障措施；措施；2技术标准论证技术标准论证2（2）设计频率）设计频率 设计使用寿命（设计使用寿命（120年）、设计潮位频率年）、设计潮位频率（3）通航标准通航标准 通航净宽尺度、典型船舶类型、口门宽度、通航水位等通航净宽尺度、典型船舶类型、口门宽度、通航水位等2技术标准论证技术标准论证3（4）抗震设