《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）—第二部分桥梁《入海口桥梁基础施工关键技术研究》​

本期项目简介

完成单位: 珠海洪鹤大桥有限公司、 中铁大桥局集团第五工程有限公司、 中交二航局第二工程有限公司、 中铁十一局集团第二工程有限公司、 保利长大工程有限公司第一分公司

主要完成人: 杨斌财、 林全富、 陈山亭、余勇、 胡雨、 陈玉川、 邓小刚、 胡端礼、 杨勇、陈文

项目简介

珠海市洪鹤大桥为世界上最大跨度的串联式斜拉桥, 主桥采用两座主跨 500m 的双索面斜拉桥, 横跨 洪 湾 水 道 ( 3000t 级) 和 磨 刀 门 水 道(5000t 级) 两个内河一级航道, 穿过横琴岛芒洲湿地公园, 跨越鹤州南围垦区, 于 2016 年开工建设, 其综合了大跨、 滨海、 强风、 软土、 岩溶、排洪、 环保水保要求高等众多不利建设条件, 其面临的技术难题主要有如下几点:

(1) 本项目跨越的洪湾、 磨刀门水道为西江排洪入海的主要通道, 采用深水埋置式承台减小桥墩阻水面积, 减少洪水、 潮汐和桥梁基础之间的相互影响, 以满足桥孔过水能力和桥下防洪安全需要, 避免水下挖开吸泥施工对环境的影响,因此, 基础施工期间实现高水头围堰干挖施工难度大;

(2) 软土及岩溶地区桥梁桩基础施工, 需寻找一种科学合理的施工工艺, 确保工程质量;

(3) 跨鹤州南围垦区水保、 环保要求高, 钻孔平台及便道施工需结合城市远期规划, 尽量满足永临结合要求;

(4) 8#主墩位于距离芒洲湿地公园防洪堤约30m, 钻孔平台施工时可能对防洪堤反滤层造成影响,需提高基础施工期间保证防洪堤结构的安全性。项目组以珠海市洪鹤大桥工程为依托, 开展入海口桥梁基础施工关键技术研究, 解决项目建造过程中的技术难题, 全面指导了洪鹤大桥基础施工, 提高了我国入海口桥梁基础建造关键技术水平, 具有重要的推广应用价值。

项目研究成果经评价 (鉴定) 总体上达到国内先进水平, 其中深水基础中锁扣钢管桩围堰设计与施工关键技术达到国际先进水平。并获得 5 项中国发明专利、 1 项中国实用新型专利、 QC 成果 2项, 成功申报部级工法 1 项, 省级工法 2 项, 企业级工法 4 项, 发表学术论文 6 篇。

项目创新点

项目组通过理论分析、 数值模拟、 实桥测试以及工程验证等方法, 对入海口桥梁基础施工关键技术进行了系统研究, 取得了以下创新成果:

(1) 创新性采用砂袋围堰筑岛平台作为桥梁大直径桩基钻孔平台施工技术。无须进行软基处理及大面积清淤, 避免了超深淤泥地质回填处理易产生滑动影响桩基施工质量的难题。

(2) 创新性采用宝峨 460 旋挖钻+ KTY3000B反循环钻机组合接力的方式进行桩基础施工技术。充分发挥旋挖钻钻进覆盖层速度快, 回旋钻钻进岩层进度稳定有效, 提高施工工效。

(3) 创新性采用冲击反循环钻机双钢丝绳平衡冲击钻进与反循环连续排渣施工技术, 解决了岩溶地质卡钻、 埋钻及补浆及时等问题, 并有效控制排渣速率, 大大降低施工风险。

(4) 国内首次提出适用高水头埋置式承台锁扣钢管桩围堰干挖施工技术, 变水下开挖为干开挖, 提高施工工效, 相对水下开挖大量吸泥外排更有利于环境保护。

(5) 创新性采用近海围垦区吹砂填筑作业平台及施工便道施工技术, 成功解决了近海围垦区淤泥层厚超过 30m、 水中作业无作业平台及施工便道等施工技术难题, 且节省复垦费用, 有利于远期城市开发。

综上所述, 项目研究成果总体上达到国内先进水平, 其中深水基础中锁扣钢管桩围堰设计与施工关键技术达到国际先进水平。

同类项目比较

(1) 创新性提出深淤泥地质砂袋围堰筑岛钻孔平台施工技术 (见表 1)。

应用案例

　　研究成果成功应用于珠海市洪鹤大桥工程实践,取得了良好的技术经济效益, 工程质量得到了保证,主墩玉类桩基比例100%, 进一步验证了该研究成果的合理性、 可靠性, 成果具有良好的推广应用价值, 可为相关类似工程项目提供参考与借鉴。

社会效益与经济效益

项目研究成果对珠海市洪鹤大桥工程建造起到了积极的支撑作用, 同时也验证了在入海口岩溶、 深厚淤泥、 高水头差条件下建造大跨度桥梁的可行性和合理性, 进一步推动入海口地区桥梁建设进程。为珠海市洪鹤大桥工程建设节省投资约 5008 万元, 具体如下:

(1) 采用砂袋围堰筑岛钻孔平台施工技术,节省投资约 874 万元;

(2) 采用宝峨 460 旋挖钻+ KTY3000B 反循环钻机组合接力的方式进行桩基础施工技术, 节省投资约 240 万元;

(3) 采用冲击反循环钻机处理超长超深串珠状溶洞桩施工技术, 节省成本约 330 万元;

(4) 采用高水头锁扣钢管桩围堰成套技术,节省投资约 564 万元;

(5) 采用近海围垦区吹砂填筑作业平台及施工便道施工技术, 节省投资约 3000 万元。