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我院為港珠澳大橋建設提供重要科技支撐
日期:2019年03月12日 15:00:17點擊數:字號:【

10月23日上午,港珠澳大橋開通儀式在廣東省珠海市舉行。中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平出席儀式,宣布大橋正式開通并巡覽大橋。新華社記者 鞠鵬 攝

 

南京水科院榮獲“集體特等功”

 

港珠澳大橋水沙運動、結構沖刷等系列關鍵技術模型試驗 

   

感謝信(2017年度)

 

港珠澳大橋

2018年10月23日,被媒體稱為“現代世界七大奇跡之一”的港珠澳大橋正式開通,24日正式通車運營。中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平于23日上午出席開通儀式,宣布大橋正式開通并巡覽大橋,代表黨中央向參與大橋設計、建設、管理的廣大人員表示衷心的感謝、致以誠摯的問候。

港珠澳大橋跨越伶仃洋,東接香港特別行政區,西接廣東省珠海市和澳門特別行政區,全長約55km,其主體工程“橋-島-隧”長達36km,海底隧道長6.7km,是“一國兩制”下粵港澳三地首次合作共建的超大型跨海交通工程。大橋開通對推進粵港澳大灣區建設具有重大意義。

港珠澳大橋跨越的珠江口伶仃洋河口灣,上游有華南最大的主樞紐港廣州港和深圳港以及虎門港、中山港等珠三角重要港口,橋區有廣州港出海航道、深圳西部港區銅鼓出海航道等大型深水航道以及青州水道、九洲港航道等重要航道穿越,是我國沿海航線最密集、船舶密度最大的通航水域之一。伶仃洋河口灣“四口入海”和“三灘兩槽”的動力地貌格局,使其水沙運動環境極其復雜。大橋建設面臨橋位選址、主通航區設置、人工島平面優化、橋孔合理跨距等一系列問題,工程對伶仃洋水沙環境和港口航道影響的研究尤為關鍵。

南京水科院充分發揮技術優勢,早在2004~2007年港珠澳大橋工可研階段,開展了擬建橋區設計水文要素分析計算和海床演變分析研究,提出了橋區設計波浪、設計流速和設計水位等要素,論述了伶仃洋的自然環境特點、總體動力架構、水沙運動特征及其相互作用關系,系統歸納總結了橋區海床沖淤演變規律,從滿足通航條件和保持灘槽穩定的角度提出了大橋選址意見,并成為該工程初步設計招標的基礎依據。在此期間,南京水科院還完成了橋位選址方案的水沙數值模擬計算等專題研究,對大橋通航區橋、隧、人工島的位置、形狀等工程尺度提供了多方案的比選意見,在確定北線橋位北移的基礎上,通過研究提出了“三地三檢”人工島的合理布置形式和東、西橋隧人工島采用寬口門布置的方案。

2008~2010年大橋工可深化研究與初步設計階段,南京水科院科研團隊進行了二、三維潮流泥沙數學模型、大范圍水動力泥沙物理模型、寬水槽局部沖刷系列模型試驗、橋墩局部沖刷模型試驗、橋梁基礎波流力模型試驗、人工島及島隧島橋結合部波浪整體模型試驗、人工島局部沖刷整體模型試驗、人工島斷面模型試驗、初步設計階段水文分析計算及試挖槽現場試驗等多項專題研究,對大橋平面布置、結構設計方案、基槽穩定性等進行了比選試驗和分析論證,使初步設計階段的橋-島-隧布置方案更趨合理。在模型試驗指導下,對人工島平面和結構進行了優化,人工島由原來的長條形優化為鵝卵型,其迎水面寬度從最初的1000m縮短為625m。研究成果為港珠澳大橋工程可行性研究報告獲得國家批準、大橋主體工程建設初步設計方案通過交通運輸部審查提供了關鍵技術支撐。

從2010年島隧工程開工以來,南京水科院主要開展了大橋主體工程人工島越浪控制措施、島隧工程施工期水文分析及水動力仿真模型、香港口岸人工島物理模型試驗、東人工島島隧結合部沉放區掩護方案數模試驗、隧道E15—E33管節基槽局部突淤分析、極端天氣條件下西人工島波浪要素計算及島橋結合部局部整體模型試驗等專題研究,其成果為人工島結構安全、沉管安放、鋼圓筒施工、島頭掩護體設計施工等提供了重要技術支撐。2014年E15管節安裝過程因異常回淤受阻后,南京水科院第一時間派出泥沙專家參與攻關,共同研究應對措施,提出了潮汐、波浪和徑流共同作用的基礎回淤預測方法,結合現場觀測數據實現了逐日、厘米級精細化泥沙回淤預報,為E15及后續十八節沉管的順利安裝提供了持續保障。針對東人工島島隧結合部沉管安裝過程中遇到的復雜水沙問題,南京水科院組織海流、泥沙方面專家,開展大量數模模擬分析工作,為東島島頭區掩護體方案設計提供了關鍵依據;同時開展了隧道合攏口的海流和回淤問題專題研究,為最終接頭的順利吊裝提供了重要支撐。

南京水科院參與了港珠澳大橋人工島地基加固關鍵技術研究。通過室內土工試驗、離心模型試驗、數值仿真,開展了人工島地基土長期變形規律研究、人工島地基典型斷面受力、變形及穩定性研究、施工過程中的滲流與滲透穩定性分析、地基加固區與周邊連接段協調變形分析等,揭示了各種地基處理方案下人工島在施工期、運行期的變形與穩定特性,提出了控制和改善人工島地基工后沉降的措施,為港珠澳大橋人工島地基加固設計與施工提供了相關理論與技術依據。  

南京水科院還應邀參與編制《港珠澳大橋耐久性評估及耐久性混凝土試驗研究》技術建議書,提供南京水科院在廣東湛江港、海南八所港等港口碼頭的海洋腐蝕環境下混凝土長期暴露試驗資料,為港珠澳大橋混凝土耐久性設計提供參考。建設期委派專家多次參加港珠澳大橋沉管足尺模型和人工島暗橋等工程試驗和施工方案、混凝土耐久性設計等技術評估,為確保港珠澳大橋的120年耐久壽命出謀劃策。

島隧工程項目總經理部為感謝南京水科院在技術、人才的支持,于2015年、2017年兩年發來感謝信,2015年港珠澳大橋橋島隧工程E15沉管回淤專題攻關組獲集體特等功。主持完成的研究成果“港珠澳大橋對伶仃洋水沙環境和港口航道影響研究”獲2016年度中國水運建設科學技術獎一等獎;“港珠澳大橋沉管隧道基槽開挖工藝及回淤觀測試驗研究”及“港珠澳大橋沉管隧道基床回淤監測及預警預報系統研發與應用”分別獲2011年度中國水運建設行業協會科學技術一等獎及2017年度中國航海學會科學技術獎一等獎。




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