海洋空間資源開發(fā)技術(shù)2016

1、 1 1、前言、前言 2 2、圍海造地工程、圍海造地工程 3 3、海上人工島工程、海上人工島工程 4 4、海底隧道、海底隧道 v海洋是人類新的生存和發(fā)展空間。海洋是人類新的生存和發(fā)展空間。 v我國(guó)擁有大陸海岸線總長(zhǎng)度我國(guó)擁有大陸海岸線總長(zhǎng)度1800018000多公里與多公里與65006500 多個(gè)面積在多個(gè)面積在500500平方米以上的島嶼。根據(jù)平方米以上的島嶼。根據(jù)聯(lián)合聯(lián)合 國(guó)海洋法公約國(guó)海洋法公約我國(guó)所管轄的海域有近我國(guó)所管轄的海域有近300300萬平萬平 方公里（相當(dāng)于我國(guó)陸地國(guó)土的方公里（相當(dāng)于我國(guó)陸地國(guó)土的1/31/3） 與海洋與海洋資源資源開發(fā)利用有關(guān)的海岸、海開發(fā)利用有關(guān)的海岸、

2、海 上、海中和海底空間的地理區(qū)域的總稱。上、海中和海底空間的地理區(qū)域的總稱。 v現(xiàn)代海洋空間資源開發(fā)技術(shù)是指人類生存與發(fā)展現(xiàn)代海洋空間資源開發(fā)技術(shù)是指人類生存與發(fā)展 空間向海洋延伸，利用海洋空間資源所采用的高空間向海洋延伸，利用海洋空間資源所采用的高 新技術(shù)。新技術(shù)。 v 填海造陸是沿海地帶緩解人地矛盾的有效手段，填海造陸是沿海地帶緩解人地矛盾的有效手段，不少沿海不少沿海 國(guó)家通過圍填海獲得大量平整成片的土地，緩解了城市建國(guó)家通過圍填海獲得大量平整成片的土地，緩解了城市建 設(shè)和工農(nóng)業(yè)用地緊張狀況設(shè)和工農(nóng)業(yè)用地緊張狀況。 v 世界各國(guó)都十分重視海上空間資源的開發(fā)。初期，一般利世界各國(guó)都十分重視海

3、上空間資源的開發(fā)。初期，一般利 用港口或在城市岸邊向海圍墾填筑陸域，發(fā)展城市和港口用港口或在城市岸邊向海圍墾填筑陸域，發(fā)展城市和港口 的功能。的功能。 v 圍海造地最成功的荷蘭，圍海造地已有幾百年的歷史，圍海造地最成功的荷蘭，圍海造地已有幾百年的歷史， 41,526平方公里的國(guó)土有平方公里的國(guó)土有1/4是從大海里是從大海里“奪奪”過來的，被過來的，被 公認(rèn)為是人類戰(zhàn)勝自然的壯舉。公認(rèn)為是人類戰(zhàn)勝自然的壯舉。 v 日本在過去的日本在過去的100多年中，一共從海洋索取了多年中，一共從海洋索取了12萬平方公萬平方公 里的土地。里的土地。 v 近年來隨著我國(guó)沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，填海工程與建近年來隨

4、著我國(guó)沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，填海工程與建 造人工海岸的規(guī)模不斷擴(kuò)大。造人工海岸的規(guī)模不斷擴(kuò)大。 v 2005年以后每年圍海的面積都超過年以后每年圍海的面積都超過1萬公頃萬公頃( 100平方公平方公 里里) 。 v如上海崇明島如上海崇明島1949年面積不足年面積不足600平方公里，經(jīng)過平方公里，經(jīng)過50多多 年的圍墾，崇明的面積已經(jīng)超過了年的圍墾，崇明的面積已經(jīng)超過了1200平方公里，增加了平方公里，增加了 一倍。一倍。 v 按照規(guī)劃，到按照規(guī)劃，到20202020年，臨港新城將成為上海東南地區(qū)最年，臨港新城將成為上海東南地區(qū)最 具集聚力和發(fā)展活力的中等規(guī)模濱海城市，并依托上海具集聚力和發(fā)展活

5、力的中等規(guī)模濱海城市，并依托上海 洋山港成為輻射長(zhǎng)三角的物流以及臨港產(chǎn)業(yè)基地。洋山港成為輻射長(zhǎng)三角的物流以及臨港產(chǎn)業(yè)基地。 v 臨港新城在其舉全力臨港新城在其舉全力“造城興業(yè)造城興業(yè)”的背后，千億元投資的背后，千億元投資 和新城人口稀少之間出現(xiàn)矛盾和新城人口稀少之間出現(xiàn)矛盾。目前目前6868平方公里的南匯平方公里的南匯 新城人口只有新城人口只有4.54.5萬左右，其中萬左右，其中3.73.7萬人是大學(xué)師生，常萬人是大學(xué)師生，常 住人口不到住人口不到1 1萬人，與巨大的新城規(guī)模不成比例。萬人，與巨大的新城規(guī)模不成比例。 v 20132013年年7 7月月2222日，日，CBS 9CBS 9頻道頻

6、道 60minutes60minutes節(jié)目節(jié)目ghost ghost citiescities將臨港新城稱為是上海版的將臨港新城稱為是上海版的“ghost city”“ghost city”。 v 海上人工島是指為了一定的目的和用途，在海域中人工建海上人工島是指為了一定的目的和用途，在海域中人工建 造而非造而非自然自然形成的形成的島嶼島嶼。一般而言，狹義的人工島指在海。一般而言，狹義的人工島指在海 中獨(dú)立填海而成的陸地，或由擴(kuò)大現(xiàn)存的小島或暗礁，或中獨(dú)立填海而成的陸地，或由擴(kuò)大現(xiàn)存的小島或暗礁，或 合并數(shù)個(gè)自然小島建告而成；而廣義的人工島則包括樁式合并數(shù)個(gè)自然小島建告而成；而廣義的人工島則包

7、括樁式 和漂浮式等能在海域中形成一定使用場(chǎng)地的各種海上建筑和漂浮式等能在海域中形成一定使用場(chǎng)地的各種海上建筑 物。物。 v “離岸建島離岸建島”是目前國(guó)外是目前國(guó)外較為較為流行流行的的趨勢(shì)，具有十分明顯趨勢(shì)，具有十分明顯 的優(yōu)點(diǎn)：的優(yōu)點(diǎn)： v 有先拋填后護(hù)岸和先圍海后填筑兩種施工方法。有先拋填后護(hù)岸和先圍海后填筑兩種施工方法。 v 先拋填后護(hù)岸施工方法先拋填后護(hù)岸施工方法是是用駁船運(yùn)送土石料在海上直接拋用駁船運(yùn)送土石料在海上直接拋 填，最后修建護(hù)岸設(shè)施。填，最后修建護(hù)岸設(shè)施。 v 先圍海后填筑施工方法先圍海后填筑施工方法是是先將人工島所需水域用堤壩圈圍先將人工島所需水域用堤壩圈圍 起來起來,留

8、必要的缺口留必要的缺口,以便駁船運(yùn)送土石料進(jìn)行拋填或用挖以便駁船運(yùn)送土石料進(jìn)行拋填或用挖 泥船進(jìn)行水力吹填。泥船進(jìn)行水力吹填。 v 斜坡式護(hù)岸采用人工砂坡，并用塊石、斜坡式護(hù)岸采用人工砂坡，并用塊石、混凝土混凝土塊或人工異塊或人工異 形塊體護(hù)坡。形塊體護(hù)坡。 v 直墻式護(hù)岸采用鋼板樁或直墻式護(hù)岸采用鋼板樁或鋼筋混凝土板鋼筋混凝土板樁墻結(jié)構(gòu)或樁墻結(jié)構(gòu)或沉箱沉箱、 沉井等。沉井等。 v 島形島形：橢圓形橢圓形； v 長(zhǎng)長(zhǎng)625 m； v 最寬處約最寬處約183m ； v 水深約水深約-8.0m 首個(gè)鋼圓筒直徑22米， 高40.5米，振沉插入泥 面21米，為國(guó)內(nèi)直徑 最大、高度最高的鋼圓 筒結(jié)構(gòu)，也

9、是世界上體 量最大的鋼圓筒結(jié)構(gòu)。 全世界第一次采用8臺(tái) 液壓振動(dòng)錘聯(lián)動(dòng)振沉體 系進(jìn)行鋼圓筒的振沉。 v2011年9月11日，西人工島所有61個(gè)鋼圓筒成功完成全部振沉任務(wù)。 v 島形島形：橢圓形橢圓形； v 長(zhǎng)長(zhǎng)625 m； v 最最寬寬處約處約215m ； v 水深約水深約-10.0m。 v 馬德拉是距葡萄牙海岸較遠(yuǎn)的一座小島，在原填海造地的 基礎(chǔ)上，增建了長(zhǎng)914m，寬180m ,由200個(gè)支柱組成的大 型高架橋。這座橋與回填形成的地面共同建成了長(zhǎng)2743m 的飛機(jī)跑道。 海底隧道是為解決橫跨海峽、海灣之間的交通，海底隧道是為解決橫跨海峽、海灣之間的交通， 又不妨礙船舶通航，而建在海底之下供

10、人員及車又不妨礙船舶通航，而建在海底之下供人員及車 輛通行的地下建筑物輛通行的地下建筑物。 世界世界上已建成許多海底隧道，也有一些正在研究上已建成許多海底隧道，也有一些正在研究 中。目前，全世界建成和計(jì)劃建造的海底隧道共中。目前，全世界建成和計(jì)劃建造的海底隧道共 計(jì)計(jì)2020多條，主要分布在日本、美國(guó)和西歐，較著多條，主要分布在日本、美國(guó)和西歐，較著 名的海底隧道有青函海底隧道、英吉利海底隧道名的海底隧道有青函海底隧道、英吉利海底隧道 等。等。 盾構(gòu)法：盾構(gòu)法： 沉管隧道、盾構(gòu)隧道及橋梁沉管隧道、盾構(gòu)隧道及橋梁 長(zhǎng)度：長(zhǎng)度：L沉管沉管 L盾構(gòu)盾構(gòu) L橋梁橋梁 a.浮筒（箱）沉放浮筒（箱）沉放b

11、.駁船沉放駁船沉放 c.平臺(tái)沉放平臺(tái)沉放 d.起重機(jī)沉放起重機(jī)沉放 港珠澳大橋（港珠澳大橋（Hong Kong-Hong Kong-ZhuhaiZhuhai-Macao Bridge-Macao Bridge），跨越外），跨越外 伶仃洋海域，是連接香港、珠海和澳門的大型跨海通道。伶仃洋海域，是連接香港、珠海和澳門的大型跨海通道。 港珠澳大橋全長(zhǎng)港珠澳大橋全長(zhǎng)49.968km49.968km，主體工程，主體工程“海中橋隧海中橋隧”長(zhǎng)長(zhǎng) 35.578km35.578km，包括，包括6648m6648m的海底隧道，修建兩個(gè)人工島提供橋的海底隧道，修建兩個(gè)人工島提供橋 隧轉(zhuǎn)換設(shè)施。隧轉(zhuǎn)換設(shè)施。 港珠澳

12、大橋沉管隧道港珠澳大橋沉管隧道將將 由由33節(jié)的鋼筋混凝土節(jié)的鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)的沉管對(duì)接而成結(jié)構(gòu)的沉管對(duì)接而成。 除了四個(gè)位于接口處的除了四個(gè)位于接口處的 沉管短一些，其余沉管短一些，其余29 個(gè)沉管的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為個(gè)沉管的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為 180米、寬米、寬38米、高米、高 11.4米，是世界上最米，是世界上最 大的海底沉管隧道。大的海底沉管隧道。 2009年年12月月15日開工。日開工。 使用水下擠密砂樁技術(shù)使用水下擠密砂樁技術(shù)對(duì)對(duì)海底軟土進(jìn)行加固海底軟土進(jìn)行加固在淤泥在淤泥 層中，每隔一定間距就打一根擠密砂樁，密實(shí)的砂樁打?qū)又?，每隔一定間距就打一根擠密砂樁，密實(shí)的砂樁打 入海底入海底4040米下的

13、硬土層米下的硬土層。 在在沉管安裝前，還要在沉管安裝前，還要在4040米深的海底，鋪設(shè)一條米深的海底，鋪設(shè)一條4242米寬米寬 ，3030厘米厚的碎石基床基礎(chǔ)。厘米厚的碎石基床基礎(chǔ)。 沉管由沉管由8艘拖輪拉抵施工艘拖輪拉抵施工海域，海域，兩兩艘沉放駁艘沉放駁共共24個(gè)錨個(gè)錨， 每每12個(gè)錨與一艘沉放駁相連個(gè)錨與一艘沉放駁相連。 通過通過電腦電腦控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)往壓載水箱注水，沉管開始緩緩?fù)峦鶋狠d水箱注水，沉管開始緩緩?fù)?沉，通過收、放纜繩來控制沉管的位置沉，通過收、放纜繩來控制沉管的位置。 兩兩節(jié)沉管在海底對(duì)接拉合到一定程度后節(jié)沉管在海底對(duì)接拉合到一定程度后，沉管橫截面的，沉管橫截面的 橡膠止水帶形成橡膠止水帶形成了一個(gè)密封的狀態(tài)，將兩個(gè)管節(jié)封閉門了一個(gè)密封的狀態(tài)，將兩個(gè)管節(jié)封閉門 之間的水和空氣抽掉，海水巨大的壓力將會(huì)推動(dòng)待接沉之間的水和空氣抽掉，海水巨大的壓力將會(huì)推動(dòng)待接沉 管往前壓，使橡膠止水帶充分壓縮，從而完成了兩個(gè)沉管往前壓，使橡膠止水帶充分壓縮，從而完成了兩個(gè)沉 管的對(duì)接管的對(duì)接。 經(jīng)過經(jīng)過微調(diào)使沉管完全到位之后，以混凝土和碎石等對(duì)沉微調(diào)使沉管完全到位之后，以混凝土和碎石等對(duì)沉 管外回填。管外回填。 2013年年5月，月，港珠澳大橋隧道首次海底對(duì)接港珠澳大橋隧道首次海底對(duì)接 vBusan-Geoje Fixed Link Pro