钢圆筒围护结构在港珠澳大桥岛隧工程人工岛建设中的应用_孙树青

第13卷 第5期 中 国 水 运 Vol.13 No.5 2013年 5月 China Water Transport May 2013
收稿日期：2013-01-07
作者简介：孙树青（1981-），男，湖南安仁人，硕士，广州港工程管理有限公司工程师，港珠澳大桥岛隧工程西人工岛
驻地办副高监，主要研究方向为港口航道水工工程监理、检测。

钢圆筒围护结构在港珠澳大桥岛隧
工程人工岛建设中的应用
孙树青
（广州港工程管理有限公司，广东 广州 510730）
摘 要：文中以钢圆筒围护结构在港珠澳大桥岛隧工程人工岛建设中的应用为例，介绍了钢圆筒振沉施工流程、主要施工工艺及采取的主要监理工作措施，并对其应用前景作了展望。

关键词：钢圆筒振沉；港珠澳大桥岛隧工程；施工工艺；监理工作措施
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2013）05-0249-02
一、引言
大直径钢圆筒通过振沉等工艺插入深厚软土地基中形成围护结构，具有土方挖填方量少、施工速度快、环境污染小、造价相对低廉的优点，因此在国外特别是日本海洋工程建设中应用较为广泛，如关西国际机场C 护岸、神户市神户港新港地区东岸墙、石川县七尾港（大田地区）岸墙等。

广州南沙蒲洲大酒店护岸工程采用局部改造后的APE400型联合振动系统将40个直径13.5m、高13~34m、壁厚12~14mm 的钢圆筒振沉到设计高程，并在后方回填形成了完整的护岸结构，是钢圆筒振沉工艺在我国的首次应用。

二、工程简介
港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域，是连接香港特别行政区、广东省珠海市、澳门特别行政区的大型跨海通道，是国家高速公路网规划中珠江三角洲地区环线的组成部分和跨越伶仃洋海域的关键性工程，总长约35.6km。

工程采用桥隧组合方案，穿越伶仃西航道和铜鼓航道段采用隧道方案，其余路段采用桥梁方案。

为实现桥隧转换和设置通风井，主体工程隧道两端各设置一个海中人工岛（西人工岛、东人工岛），人工岛工程采用钢圆筒及副格仓形成围护结构，共需振沉120个直径22m 的钢圆筒，其中西人工岛61个，东人工岛59个。

以西人工岛为例，如图1所示，钢圆筒沿人工岛岸壁前沿线布置，岛内设置分隔围堰，分为西小岛和西大岛，西小岛圆筒个数为17个（含4个分隔围堰），西大岛圆筒个数为44个，总数为61个，钢圆筒筒顶标高+3.5m，筒底标高为-37.0m~-43.0m，筒重
451.44t~513.04t。

图1 西人工岛钢圆筒平面布置图
三、施工流程
本工程选用8台进口APE600型液压振动锤联动方案振沉钢圆筒，钢圆筒振沉施工流程见图2。

图2 钢圆筒振沉施工流程
四、主要施工工艺 1．起吊振动锤系统
起重船为双钩头，每个钩头的形式为“山”形钩，振动系统吊架有8个吊点，同侧的四个吊点钢丝绳挂在同一侧的钩头上。

同一侧的四个吊点中，相邻的两个吊点使用同一根钢丝绳，共需两根钢丝绳，钢丝绳的弯折处挂在“山”形钩的一个齿上，另一根钢丝绳同理挂在“山”形钩的另一个齿上，钩头及挂钩形式如图3。

起吊后确保振动锤系统水平，以有利于调整自沉和振沉过程中钢圆筒的倾斜和偏位。

图3 钩头及挂钩形式图
2．液压夹头夹筒起吊
起重船起吊振动锤系统至钢圆筒的正上方，用起重船上的锚机绞拉事先挂在共振梁上的两根钢丝绳，慢慢地小位移
250 中 国 水 运 第13卷 量地旋转共振梁，使液压夹头与相应挡板靠紧。

操纵振动锤进行试夹及夹头液压工作系统，8组振动锤由8个带有绿灯的控制器控制，当控制器上的开关转向“闭合”后，如所有夹头全部夹紧则8个绿灯会亮起，即可起吊钢圆筒。

3．钢圆筒定位
将钢圆筒吊离甲板20cm，仪器显示夹头压力正常，夹头无丝毫滑动，即可吊筒移船至定位方驳定位导向架内，如图4所示。

测量人员根据“钢圆筒施工定位监测系统”显示的偏位、倾斜数据进行细定位，通过升降左右钩头、松紧起重船的锚缆
和仰俯扒杆等动作，达到设计要求后，准备落钩自沉。

图4 钢圆筒起吊、定位
4．钢圆筒自沉
钢圆筒定位和自沉时平面位置偏差控制在15cm 以内，定位、自沉时筒体垂直度按0.2%控制，满足要求后开始松钩自沉。

自沉过程中严格控制钩头吊重，若自沉顺利，以50t 为一级减载，缓慢落钩，同时收紧定位方驳锚缆以增加定位架的约束力，起重船及时仰俯扒杆，以确保钩头垂直吊钢圆筒，采取以上措施后，如果钢圆筒在自沉过程中，仍发生筒体倾斜超过0.2%时，则立即停钩，采取松紧锚缆调整船位，升降左右钩头，前后仰俯扒杆，反复上拔和下沉等措施交替重复使用，直至筒位倾斜≤0.2%后，继续下沉，直到自沉结束时，钩头仍显示有200t~240t 的吊力，使筒体处于垂直度≤0.2%和偏位在15cm 之内。

5．钢圆筒振沉
随着自沉深度不断增加，起重船所需吊力不断减小，在300t 左右的情况下钢圆筒结束自沉，开始振沉。

钢圆筒振沉过程中，起重船的吊钩始终保持200~240t 的吊力，并控制钩头下降速度，以减小振沉过程中的倾斜与偏位。

如果在振沉过程中，发现有微量偏位和倾斜，可随时通过调整起重船上两个钩头的快慢和扒杆的变幅来实现；如果偏位大于15cm、倾斜度超过0.2%时可在不停锤的情况下，采取停止钩头下降、振动上拔、松紧锚缆、升降两个钩头和仰俯扒杆等措施交替反复进行，直至筒体垂直度和偏位控制在允许范围内，再落钩继续振沉，直至达到停锤标准，如图5所示。

确保振沉结束后钢圆筒达到设计要求：平面位置偏差≤35cm （灌砂后）
，垂直度偏差≤0.5%。

图5 钢圆筒振沉到位
五、主要监理工作措施
为了做好钢圆筒的振沉监理工作，港珠澳大桥岛隧工程西人工岛驻地办做了精心布置与安排：
1．会同测量控制中心、港珠澳大桥管理局对钢圆筒施工定位监测系统进行了全面检查测试，确保能满足钢圆筒振沉测量工作的需要。

2．组织进行监理工作交底，参与钢圆筒振沉的监理人员全面熟悉施工技术和HSE 管理要点。

3．参加承包商组织的HSE 及技术交底，并就相关技术问题进行探讨。

4．对船机设备性能进行了全面检查。

5．派驻专业监理工程师、测量工程师、HSE 监理工程师、测量员等组成的现场监理组对钢圆筒振沉进行全程监控。

6．钢圆筒振沉完毕并回填砂后，及时安排测量监理工程
师进行独立复测。

六、结语
2011年5月15日西人工岛首个钢圆筒开始振沉，2011年9月11日西人工岛钢圆筒振沉顺利完成；2011年9月22日东人工岛首个钢圆筒开始振沉，2011年12月7日东人工岛最后一个钢圆筒全部振沉完成。

2011年12月21日东人工岛最后一片副格振沉完成，东、西人工岛岛壁围护工程仅用了7个多月的时间就顺利建成，实现了“当年开工建设当年成岛”的预期目标，工程质量符合设计要求，而且在西人工岛钢圆筒振沉施工中还创造了一天三个钢圆筒的世界纪录。

目前人工岛沉降位移稳定，岛内地基处理基本完成，后续各项工序正紧锣密鼓地进行，实践证明钢圆筒振沉工艺筑岛是成功的。

随着全球经济与水路运输业的高速发展，海港码头向离岸、开敞、深水海域发展已经成为必然趋势；随着交通基础设施建设的大力推进，大型跨海通道可能需要兴建人工岛；滨海一带人口密集、城市拥挤，兴建人工岛成为新的利用海洋空间的方式之一。

伴随着外海筑港、人工岛的建设，钢圆筒振沉工艺将日益成为海洋工程中不可或缺的施工技术，其研究及应用前景十分广阔，具有强大的生命力。

参考文献
[1] 李伟仪，卢永昌.插入式大直径钢圆筒岸壁结构的设计实
践及应用前景[J].水运工程，2004，（3）：24-29. [2] 冯海波.插入式大圆筒岸壁结构设计的新思路[J].水运工
程，2008，（12）：98-104.
[3] 中交股份联合体港珠澳大桥岛隧工程项目总经理部[Z].
港珠澳大桥主体工程岛隧工程西人工岛围护结构主格及副格振沉专项施工方案，2011.
[4] 中交股份联合体港珠澳大桥岛隧工程项目总经理部[Z].
港珠澳大桥主体工程岛隧工程人工岛施工图设计文件，2011.
[5] 港珠澳大桥岛隧工程西人工岛驻地办[Z].港珠澳大桥主
体工程岛隧工程西人工岛围护结构钢圆筒及副格制造、运输及振沉监理实施细则，2011.。