沉管安装碎石回填质量控制

张建军，尚乾坤

（中交一航局第二工程有限公司，山东 青岛 266071）

1 工程概况

港珠澳大桥沉管隧道穿越珠江口广州港、深圳西部港区出海主航道，沉管段长5 664 m，共有管节33个，其中E28～E33管节位于半径为5 500 m的平面曲线上，其余为在线段。

沉管回填的平面轴线与沉管隧道路线平面轴线相一致，回填宽度以沉管段平面轴线为对称。沉管回填的纵断面形状基本与沉管隧道路线纵断面一致，回填顶标高结合沉管结构顶标高、各区段回填厚度等确定。锁定回填和护面层回填之间为一般回填，回填高度与管节顶齐平，以减小防护块体和块石填筑时对沉管结构的不利影响。一般回填采用粒径为5～80 mm的碎石，顶轮廓设计允许误差为±500 mm[1]。

2 施工难点

1） 缺乏施工经验

本工程在国内尚属首次，没有使用自带皮带机系统的溜管船的经验可循，需要不断摸索、系统调研和计算分析，因此技术难度大是施工的最大难点。

2）海浪、海流影响大

本工程全部位于海上，属于典型外海无掩护施工，水流急、海浪大，施工作业水域最大水深达45 m。表1为中科院南海所通过1 a的观测值统计整理出的临时测点各级有效波高出现频率。

3）回填精度高，技术难度大

作为管节安装后的重要工序，回填精度要求高。回填需对称、均匀同步施工，对施工设备、施工工艺和质量控制提出了更高的要求。回填施工作业水域水深较深，常规施工工艺难以保证施工质量，需要专门的回填船进行管节回填施工。

表1 临时测点各级有效波高出现频率统计表Table 1 Occurrence frequency of significant wave height at different levelson the temporary measure point%

4）交叉作业多，前后工序衔接严密

沉管回填施工时交叉工序繁多，碎石基床整平、沉管浮运安装、舾装件拆除等，特别是岛隧结合部的施工交叉搭接多，施工区域内的船舶作业多，给现场的施工协调带来了很大困难。

5）施工位于航道区，船行波影响大

回填作业临近通航航道，回填船受船行波影响大，同时遭遇意外碰撞风险增大。

3 一般回填流程

一般回填施工流程如图1所示。

图1 碎石回填流程图Fig.1 Flow chart of gravel backfill

4 质量控制方案

4.1 施工方案控制

1）施工前期要做好施工方案的制定及审核，技术负责人对参与施工人员做好详细交底工作，确保每个人熟练掌握所负责工作内容和技术要点。

2）加强技术管理，做好审核图纸、文件、变更设计、技术交底、测量放样、复核等工作，做好监测及质量验收评定，配合监理人员做好隐蔽工程检查及验收。

3）坚持一切以数据说话的原则，做好各种检测记录，使整个施工过程技术管理标准化、制度化、规范化。

(2)两化融合有效激发高级生产要素作用，驱动重点行业全要素生产率阶跃提升 两化融合可有效激发技术创新活力，不断夯实支撑两化融合发展的新型基础设施建设，促进行业技术发展各项重点的全面落实。同时，随着两化融合的持续深入，企业对劳动力、土地、资本等一般性生产要素的依赖程度逐渐降低，而技术、管理，尤其是数据等高级生产要素的作用被不断激发，两化融合水平与行业全要素生产率显著相关，且呈现阶跃式提升。

4.2 材料质量控制

1）对原材料料源、供应商、运输路线、存放场地等进行详细考察，对其质量保证能力、质量符合性及稳定性进行评估，提前解决可能存在的问题。

2）进场材料严格按规定检验，一般回填石料采用粒径5~80 mm碎石，级配良好，碎石中不得含有黏土块及植物杂质，石料饱和单轴极限抗压强度不低于30 MPa。

4.3 施工过程控制

1）为了减少大流速对溜管的影响，尽量选择在小流速情况下进行回填施工。经过多次现场施工观测，积累经验，逐步确定在10 m平均流速小于0.5 m/s条件下进行施工。为了减少船行波的影响，通过现场观测和船行波研究，对航道内的船舶进行限速，航速限制在10 kn以内。

2）2个下料管精确定位，溜管底端距管节顶5 m左右，防止溜管碰撞管节造成管节损坏以及对船体造成破坏。平面位置通过船上的GPS和溜管的位置关系来确定，竖向位置通过GPS高程和溜管下方长度来计算距管节顶面距离。

3） 回填时必须保障管节两侧同步、等量回填，施工过程中管节两侧回填高差不超过2 m，以防止造成管节移位，如图2所示。

图2 碎石回填示意图Fig.2 Sketch of gravel backfill

4）在完成一个点位的回填施工后，停止皮带机运转及石料输送，移动回填台车，下料管空管移动，利用安装在下料管底端的测深仪进行标高检测，合格后移动溜管至下一点回填，见图3。

图3 测深仪标高测量示意图Fig.3 Sketch of elevation measurement by altimeter

6）为了防止回填碎石滑落至待安管节位置，影响下一管节安装，每个管节只回填前165 m，剩余25 m在下一管节安装完成后进行回填，依次顺延。

7）一般回填时，要控制好靠近隧道结构侧的抛填落距，避免对隧道结构造成损坏。

8）一般回填结束后，采用多波束探测声纳测深系统对能覆盖防护层回填区域及以外至少10 m范围的区域进行探测测量，每5~10 m一个测试量断面，每2~5 m一个测点[1－2]，检查回填范围、标高和坡肩宽度等是否满足设计要求，如出现漏抛现象要重新进行定位进行补抛。

9）回填碎石时尽量采用溜管船，减少皮带船施工定位偏差风险，回填时勤用高度计测深仪进行检测。回填块石时勤校核潮位，勤打水测量水深。具备多波束检测条件时采用测量船进行全断面检测，出现漏抛时重新定位补抛，直至检测合格后再提交监理验收。

10） 定时监控GPS信号[3]，防止定位和石料落点出现偏差。GPS信号不稳时停止施工。

11）回填施工过程中密切注意涨、落潮，避免石料落点出现重叠，造成超高现象。

4.4 船机设备控制

1）回填施工前及时对船上锚机、皮带系统、溜管等关键部位及设备进行校核和检查。

2）施工过程中要重视对高度计测深仪和GPS的校核，防止回填过程中GPS信号不稳和高度计测深仪测深数据不准确，造成回填精度误差过大。

3）回填船锚系严格按照方案要求布置，保证锚缆抛出部分长度足够，防止走锚导致回填位置偏移或溜管碰撞边坡造成船体破坏。

5 结语

开工至今，采用上述施工方法已成功完成近一半的沉管回填作业，回填合格率达100%，未出现过质量问题，保障了沉管的稳定及安全，有效控制了石料的损耗，达到了控制成本的效果。今后将不断积累施工经验，优化改进施工方案，进一步提高施工效率和质量。