港珠澳大桥岛隧工程人工岛总平面设计

何祖淋，姜立得

（中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东 广州 510230）

0 引言

人工岛的建设在港珠澳大桥项目中是一大亮点，东、西人工岛作为港珠澳大桥项目海上桥隧的连接枢纽，不仅具有项目管理和养护救援功能，同时还具有旅游观光、环保安保和基础设施用房等其它功能。

东、西人工岛及岛上建筑的外观、造型以及材质，规划设计均十分慎重的考虑互相呼应、匹配，力求从远眺到近观都给人以气势磅礴感，宛如珠江口的两颗海上明珠。两岛接连蜿蜒的大桥，又如一对盘踞于汪洋的麒麟，守望着伶仃洋的百年沧桑，展望三地辉煌的明天[1]。因此安全，经济，美观，节能和环保的规划岛面布局成为港珠澳人工岛岛面设计研究的关键。

1 项目概况

1.1 项目介绍

港珠澳大桥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，项目包括：从粤港分界线至珠海、澳门口岸的海中主体工程，总长约29.6 km，其中包括长5.99 km的海底隧道、两个长度均为625 m的海中人工岛以及长22.8 km的海中桥梁。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，东人工岛东边缘距粤港分界线约366 m，西人工岛东边缘距伶仃西航道约2 000 m，两人工岛最近边缘间距约5 584 m。

东人工岛岛上建筑主要以旅游观光功能为主；西人工岛岛上建筑主要以管理功能为主。两岛的主体建筑造型力求简洁大方，形式追求统一，突出环保、节能的设计理念，使其与周边环境相协调，构成“岛即建筑、建筑即岛”的设计构想[1]。

1.2 场地条件

1）地处珠江口外海人工岛上，远离大陆20 km以上。

工程施工条件恶劣，缺乏市政供水供电等基础设施；施工效率低，原材料、水、管线、设备等全部需要水陆转运和临时储存，施工组织需更加合理、科学[2]；为满足与香港同标准的环保要求，需减少生活生产垃圾并及时外运。

2）海洋性气候条件，易受台风影响。

珠江口为标准的海洋性气候，每年平均约3次台风，冬季易受寒潮影响，高风压环境。

3）处于高温、高湿、高盐雾环境。

高温度、高湿度、高盐度的环境对混凝土、钢构件、设备系统等的腐蚀影响明显，并进而影响其工作寿命。

4）人工岛靠近香港机场，城市规划要求，岛上建筑有限高要求。

5）三地共建共管，设计使用年限120 a，设计施工按三地标准就高要求。

国内建筑设计基准期为50 a，本项目设计使用年限为120 a，如风压风速、暴雨强度等直接影响幕墙、结构、给排水及其各配套的供电、控制等系统的设置标准。港珠澳大桥为粤、港、澳三地共建共管项目，其耐久性要求、维护便利性要求以及养护要求均高于国内一般的建构筑物。

2 人工岛总平面设计

港珠澳人工岛作为港珠澳大桥一个重要的交通转换节点，人工岛总平面设计需解决的问题很多，涉及的专业面也广，因此设计必须深入了解项目的设计背景、所处的地理环境、规划要求等前期设计输入条件[3]，以全局观统筹各相关设计专业，合理解决项目设计、施工过程中存在的主要问题，并开展多方案设计比较，从中做出正确的判断和选择，使项目设计的总平面富有逻辑、布局合理、功能分区明确、交通流线顺畅[4]。以下结合港珠澳大桥项目中人工岛案例，通过平面布置、场地竖向设计以及室外综合管线等设计要点[5]展开总平面设计介绍。

2.1 平面布置

东人工岛岛面呈贝壳状，长度约625 m，岛面最宽处尺寸约230 m，岛面面积约为10.2万m2，其中建构筑物占地面积约为1.8万m2，道路广场面积约为8.4万m2。岛上建（构）筑物主要包含主体建筑、减光罩、4个越浪泵房、消防水池、挡浪墙、排水明渠及污水处理池等，各建（构）筑物具体分布如图1所示。

图1 东人工岛总平面布置Fig.1 General layout of the east island

人工岛岛面范围区域类似于常规陆域工程项目的建设用地红线，人工岛基本是以港珠澳大桥整个交通主线路为中心对称轴，将岛面可分为几乎对称的主线南区和主线北区两个区域。岛上紧靠“用地红线”设置1圈用做防洪挡浪的墙，紧挨挡浪墙结构基础内侧设置环岛的排水明渠。环岛排水明渠上在南、北两区内各均匀布置2座单层的越浪泵房。人工岛作为海上桥隧的连接枢纽，岛上主体建筑具有项目管理和养护救援功能，同时还具有旅游观光、环保安保和基础设施用房等其它功能，为了保证整个港珠澳大桥人工岛的防洪排涝安全要求，人工岛上的4个越浪泵房充当着重要角色。在港珠澳大桥主线路上人工岛岛头位置布置岛上主体建筑，是整个人工岛上的点睛之笔：东人工岛主体建筑地下2层，地上4层，建筑高度为23.6 m；地上建筑面积为26 677.92 m2，地下建筑面积为14 456.86 m2；西人工岛主体建筑地下2层，地上3层，建筑高度为20.5 m；地上建筑面积为18 997.41 m2，地下建筑面积为13 125.4 m2。环岛排水明渠与主体建筑之间设置8 m宽环岛交通道路。在人工岛岛面中心位置，紧靠主体建筑位于下穿隧道口处设置隧道口长110 m减光罩。

西人工岛岛面长度约625 m，岛面最宽处尺寸约190 m，岛面面积约为9.8万 m2，其中建构筑物占地面积约为1.6万m2，道路广场面积约为8.2万m2。岛上建（构）筑物主要包含主体建筑、减光罩、4个越浪泵房、消防水池、挡浪墙、排水明渠、冷却塔及污水处理站等，各建（构）筑物具体分布如图2所示。

图2 西人工岛总平面布置Fig.2 General layout of the west island

从宏观上进行功能分区安排是总平面设计的核心工作，它确定了各构成元素的各自形态以及元素之间的相互关联，从而确定了场地的基本形态[6]。东、西人工岛岛面采用中式对称布置原则，岛面空间布局经济紧凑合理，功能分区明确，交通流线顺畅。

2.2 场地竖向设计

人工岛总平面设计坐标系为桥梁工程坐标系，高程系统采用1985国家高程基准；经过前期多方论证、数字分析、实验模拟等方法收集数据，经济、合理分析人工岛的岛面竖向标高。明确了东人工岛岛面高程为5.80 m，环岛道路标高为5.30 m，挡浪墙南侧标高为8.50 m，北侧标高为8.00 m，沿岛面挡浪墙一圈内侧设置排水明渠，排水明渠的面标高为5.00 m。岛面上排水坡度0.3%～3%，岛面排水方向如图3。

图3 人工岛排水方向断面图Fig.3 Drainage direction profile of the artificial island

西人工岛岛面高程为5.40 m，环岛道路标高为5.20 m，挡浪墙南侧标高为9.50 m，北侧标高为8.00 m，沿岛面挡浪墙一圈内侧设置排水明渠，排水明渠的面标高为5.00 m。竖向设计的合理性可以保证工程功能要求，同时也进一步提升了施工的进度，降低工程的造价。

2.3 室外管线布置

人工岛岛面室外场地中布置的管线种类比较多，管线的包封结构也比较复杂，每种管线的性质、用途、技术要求和管径大小均不相同。因此进行室外管线综合设计能够统筹安排在人工岛有限空间的位置，协调管线和建筑物、构筑物以及绿化之间的关系，为管线的铺设创造良好的条件[7]。

东、西人工岛岛面室外管线布置一般原则[8]：1）采用规范统一的坐标和标高系统；2）所有管线力求短捷，少转弯，少交叉，尽量和岛上道路平行或垂直；当管线需转弯敷设时，其转弯半径符合有关规定；3）当管线交叉布置发生矛盾时，一般应以压力管道避让重力流管道；小管径管道避让大管径管道；技术要求低的管线避让技术要求高的管线；4）各类管线之间的间距及其与建筑、设施的最小水平和垂直间距符合三地技术标准；5）管线布置需考虑方便施工、检修且不影响交通，地下管线尽量布置在岛上道路与挡浪墙之间的岛面景观地下位置。室外管网根据岛面形状、功能分区，科学、经济考虑管线的路由路径，具体布置方式如图4所示。

人工岛上的各种管线主要是由经港珠澳大桥沿桥敷设至人工岛，在人工岛岛面的环岛排水明渠与环岛道路之间的回填空间敷设管线，接至岛上主体建筑，连通东、西人工岛。

图4 东人工岛室外管线布置Fig.4 Outdoor pipeline layout of the east island

3 结语

在外海寸土寸金的人工岛上，平面规划分区需严谨、合理，针对区域水文、地形地质等比较复杂的建设条件，对其平面形态和布局、建设对周边环境的影响、陆域形成、水体交换等特点进行研究、归纳、总结，通过大量的方案比选、模型试验、数值分析得出标准和方案。总平面设计必须密切结合环境，做到因地制宜，功能流线组织明确，平面紧凑，结构经济合理，设备管线布置相对集中规整，从而实现项目的安全、经济、节能、环保和美观的发展理念。