沉管隧道干坞坞底施工工艺研究

2020-07-06李海良

广东建材 2020年6期

李海良

（中交四航局第二工程有限公司）

近年来，随着沉管隧道施工技术的不断发展、应用和实践，目前国内已经建成并投入运行的沉管隧道已经有10 余座。作为沉管隧道的临时工程，干坞管段的预制、存放以及检测都需要在坞内进行，因此干坞施工在沉管隧道施工中较为重要[1]。为了保证施工质量，同时为了方便后续施工，施工中，应该将干坞坞底施工和沉管管段制作施工结合起来。

1 工程概况

本文洲头咀沉管隧道项目全长为750m，主要分为三个部分：西侧暗埋段，长315.89m；中间沉管段，长340.05m；东边暗埋段，长93.98m。其中中间的沉管段隧道应用的是轴线干坞预制管段，将干坞设置在西端，纵向呈长条形，施工时分两次预制。在干坞内完成所有预制管道的试漏，然后分节进行起浮。

2 施工工艺流程

管段施工流程如图1 所示。

图1 管段施工流程

3 干坞坞底施工技术

3.1 沉放区系泊系统设置

在对管段进行沉放安装之前，依靠定位系泊系统精准的进行定位。一般来说，在定位和安装管段的过程中，几乎不受到纵向水流的作用力，而横向水流会带来较大的作用力，而四点系泊系统具有抵御水流影响的作用，可以实现可靠的定位效果。应用四点系泊系统时，应注意以下两个方面内容：

⑴做好系泊系统的设计及施工。①锚块设计：应用方形、吸附式重力锚块，本工程锚块外形尺寸6m×6m×4.0m。②锚缆选型：应用金属绳芯钢丝绳作为主锚缆。③施工：在对管段进行浮运安装前，预定位置，设置好重力锚块的位置，一般来说，一节管段需要设置4 个重力锚块。

⑵设置二次舾装区系泊系统。管段出坞后需进行管段的二次舾装，一般来说，二次舾装区的设置位置在坞口，应用四点系泊的方式，选用金属绳芯钢丝绳作为系泊缆。

3.2 管段出坞、浮运到二次舾装区

⑴准备工作。浮运管节前，全面的检查管节沉放点的基槽、顶面标高以及临时支座安放位置，另外还要对已经完成沉放的管节进行检查，保证系泊锚块安放位置合理[2]。其次，预测浮运沉放前后7～10d 的天气情况，预估浮运施工时的风速，一般来说，风速≤10m/s 方可施工。做好浮运施工日的水文检查，水文检查的内容包括：水比重和水温、水流速、高、低潮位的时间及潮高。以上工作处理完成后，方可将浮运沉放作业时间的申请提交到水务管理部门。

⑵起浮。起浮前，向压载水舱注水，调平水面，将缆绳导轮等辅助设施安装好。为了保证可以顺利起浮，综合考虑实际起浮需求，在干坞四周设置系缆系统，用以稳定管节。管节起浮的时候，系缆系统通常会承受巨大的冲击作用，因此在起浮后，需要对系缆系统进行检查，确保其能正常运行。管节起浮时，需要将压载水舱中的水量排除干净，可以将压载水舱分成若干个排水区，一般通过阀门控制排水量，观察排水区的水位，控制管节起浮速度适中。

⑶出坞及二次舾装。管节出坞后，将其和双吊驳连结在一起，然后，应用起吊系统的挂住管节上的四个起吊环，在吊沉管节时，先进行坞口中线的定位，然后进行管段的二次舾装。

3.3 管段浮运沉放、对接安装

⑴管段浮运至沉放区系泊。完成管段的二次舾装后，将拖轮连接上管段，解除管段系泊缆，应用拖轮将管段浮运至沉放区。当管段运送到指定位置后，收紧系泊缆。然后将系泊缆和五轮滑车组连接在一起，控制好绞车，收紧系泊。整个过程中，需要控制管节的左右误差和高程误差≤20mm。在整个施工过程中，严格做好动态监测，一旦发现管段出现偏差，及时进行调整，保证管段的轴线和标高都处于合理范围内。沉管施工的时候，应技术调整负浮力，保证管节可以顺利下沉就位[3]。

⑵水下对接作业。完成沉放区系泊工作后，就可以选择合理的时间进行管段沉放对接，沉放对接主要包含以下工作：初步对接、管段拉合、水压接、对管段的对接质量进行检查等内容。水下最终接头：①此段需要应用自密实混凝土，确定最佳的自密实混凝土配合比，确保混凝土强度达到相应的设计要求；②混凝土浇筑过程中，仔细观察混凝土的浇筑高度，根据观察结果调整混凝土泵送压力，确保混凝土施工质量；③混凝土浇筑施工时，必须加强动态监测。

3.4 管段基础处理

处理隧道基础时，需要应用到灌砂法。该方法其实就是将砂、水混合物压入管节底面以下的空隙。通过大气压将混合料由沉管隧道的一端，压入管节底下的空隙。应用该方式进行施工时，通过注料孔进行喷射填满管节地面以下的全部孔隙，灌砂法物理原理如图2 所示。

图2 灌砂法物理原理图

压砂施工工艺：完成管段沉放工作后，将灌砂工作船拖到施工现场，并且设置于管段上。将胶管和灌砂预留孔连接起来，将砂送至搅拌器进行搅拌，砂料堆积形成砂盘。灌注最后一排孔，和后一节管段对接完成后，方可对该排孔进行灌砂，避免砂料流至尚未完成沉放的管段的基槽上去。在进行灌砂操作时，严格关注和控制灌砂压力。另外，为了保证灌砂效果，需要注意以下事项：

⑴灌砂施工时，随着砂盘的形成，压力也会不断增加，可能会导致管段抬高。为了避免这种情况的发生，安排专职测量员负责对管段标高进行监测。

⑵碎渣灌砂工作的进行，千斤顶的压力也会发生一定的变化，也需要严格的进行监控。

⑶灌砂施工中，必须同时控制灌砂压力、时间等各项参数；

⑷灌砂前，需通过物理模型试验确定灌砂的技术参数；

⑸整个灌砂期间，应检测好管段的纵横向的变化情况，一旦发现异常，立即停止灌砂，采取有效的措施加以纠正后，再继续进行灌砂。

3.5 最终接头施工

沉放管段前，整平合拢段碎石基础，将底封板吊设置在碎石基础上；完成管段的沉放工作后，需要对相邻两管段的轴线以及高程的偏差进行测量，确定底封板上和管段的相对位置，同时控制两管段的轴线偏差不能过大，如果轴线偏差超过设定范围，需要重新进行调校，旨在保证施工质量；全面、彻底地清除底封板上的杂物，对橡胶止水带进行检查，并且彻底清理两管段上封板覆盖的位置。将螺杆安装在底封板上，通过螺杆对调整吊梁，拉起底封板，拆除葫芦；检测管段底部底封板上橡胶止水带的位置，保证符合设计要求，均匀的、对称的收紧螺杆螺母，保证橡胶止水带可以和两管段的底部紧密的贴合在一起，将支撑顶梁设置在两管段底板之间，并且将无收缩砂浆填充在支撑顶梁两端。通过导向结构，将侧封板座落设置在底封板上预定位置，并使侧封板上的橡胶止水带和底封板的橡胶止水带连接起来，预留合适的水密空间；将顶封板安装在侧封板及管面的指定位置；潜水员需要仔细地检查和测量所有封板的位置，确定实际情况符合设计要求。在管段内，利用排水阀抽出合拢段里的水，压缩封板上的橡胶止水带，保证预留合拢段空间为最佳；检查所有橡胶止水带的实际情况，并且收集所有的螺栓；将预留合拢段两端的封门打开，通过连接构件将相邻的管段连接起来；绑扎钢筋，浇筑混凝土；驳接完成，隧道实现整体贯通。