超大型沉管舾裝施工風險管控

楊永宏，劉亞平，尹海卿

（1.中交二航局第二工程有限公司，重慶 401121；2.中交第一航務工程局有限公司，天津 300461；3.中交第三航務工程局有限公司，上海 200032）

超大型沉管舾裝施工風險管控

楊永宏1，劉亞平2，尹海卿3

（1.中交二航局第二工程有限公司，重慶 401121；2.中交第一航務工程局有限公司，天津 300461；3.中交第三航務工程局有限公司，上海 200032）

港珠澳大橋島隧工程沉管浮運安裝是集多項復雜技術與諸多風險于一體的系統性工程，管節(jié)一、二次舾裝為該系統的重要組成部分，質量優(yōu)劣直接關系到沉管浮運、安裝、對接的成敗。為保障沉管安全對接，辨析沉管舾裝施工的風險因數，描述管節(jié)舾裝施工風險管控的具體措施，經過前20個管節(jié)的驗證，所采取的一系列措施是有效的，保證了沉管順利浮運安裝。

港珠澳大橋；沉管；舾裝；風險排查；風險管控

1 概述

港珠澳大橋島隧工程沉管段長5 664m，共有沉管33節(jié)。沉管斷面采用兩孔一管廊截面形式，標準管節(jié)長180 m，寬37.95m，高11.4 m，重約8萬t。沉管舾裝源于船舶制造的舾裝，但內容完全不同。沉管舾裝從空間上分為管內舾裝和管外舾裝，從工序上分為一次舾裝和二次舾裝[1-2]。一次舾裝為管節(jié)下水前必須做的舾裝工作，包括鋼封門、壓載水箱、管系、節(jié)段接頭、張拉壓漿、聚脲涂層、壓載混凝土等。二次舾裝為管節(jié)下水后出塢前必須做的舾裝工作，包括管內自動控制安裝、管頂舾裝件安裝、調試等[3]。

管節(jié)舾裝具有以下特點：1）舾裝件（內容）種類繁多；2）涉及專業(yè)多、接口多（混凝土、鋼結構、水電、測控、機械、潛水等）；3）是系統工程，舾裝件間相關性強；4）高風險，舾裝件重復利用；5）工期長，人員作業(yè)思想易麻痹；6）缺乏施工經驗，大型沉管舾裝尚屬首次。

港珠澳大橋島隧工程沉管浮運安裝是集多項復雜技術與諸多風險于一體的系統性工程，管節(jié)一、二次舾裝是該系統的重要組成部分。其質量優(yōu)劣直接關系到沉管浮運、安裝、對接的成敗。

2 舾裝風險管控思路

以所屬工區(qū)為質量控制責任主體，負責一次、二次舾裝及管節(jié)出塢前沉放演練等工作的質量風險管理；成立舾裝質量風險監(jiān)控組進行舾裝質量風險管理；達到一個目的：不讓隱患出塢門；貫徹兩個理念：每一節(jié)都是第一節(jié)，細節(jié)決定成敗；采用三種方法：全面質量管理，PDCA（計劃、執(zhí)行、檢查、處理）循環(huán)管理，零缺陷管理；執(zhí)行四化管理：質量/風險控制、作業(yè)程序標準化，分門別類精細化，事前確認、事中控制、事后總結程序化，風險意識、風險排查常態(tài)化；實現五個可靠：鋼封門焊縫可追溯、質量可靠，封門牛腿、枕梁結構安全可靠，管頂舾裝件栓接可靠，結構孔洞水密可靠，浮運安裝各系統運行可靠。

3 舾裝風險管控的主要措施

舾裝風險及管控的主要措施[4]包括：

3.1 施工放樣參數

風險因素：放樣參數計算錯誤，放樣錯誤。

可能導致的后果：預埋件位置偏差。

處理措施：1）對施工參數的計算和輸入進行多方獨立校核，確保參數的正確性；2）嚴格按照監(jiān)控指令進行施工。

3.2 預留預埋設施

風險描述：1）預埋件位置偏差及埋設質量不達標；2）預留套筒、預埋螺桿等未進行保護。

風險后果：1）導致舾裝件無法正常安裝，增大拆除難度；2）安全風險增大。

處置措施：1）嚴格按照設計要求進行預埋件的加工、制作、安裝；2）在預制過程中對預埋件進行保護，并校核預埋件位置，發(fā)現問題及時糾正；3）管節(jié)起浮、橫移過程中加強對預埋套筒、螺桿的保護。

3.3 舾裝件周轉使用

風險描述：1）舾裝件周轉次數多，使用環(huán)境惡劣，不可避免出現磨損、老化、銹蝕；2）舾裝件使用、拆除、運輸過程中出現碰損、丟失。

風險后果：1）導致舾裝件無法正常的使用；2）維修、采購周期長。

處置措施：1）注意舾裝設備的日常維護及保養(yǎng)，建立完善舾裝件檢修、移交、報廢程序；2）提前儲備舾裝件，包括蝶閥、管系、水下插座等；3）安排專業(yè)技術人員現場服務；4）塢內安排多次設備聯調聯試，并安排日常巡檢。

3.4 鋼端殼安裝偏差

風險描述：1）管節(jié)成形驗收偏差大；2）節(jié)段式匹配預制，張拉過程中管節(jié)線型控制難度大，導致鋼端殼定位偏差大。

風險后果：影響管節(jié)安裝線型，管節(jié)尾端偏差過大。

處置措施：1）提高放樣精度，按設計要求進行加固；2）預制過程中加強監(jiān)控；3）加強半成品保護。

3.5 GINA保護

風險描述：1）管節(jié)起浮、橫移、塢內系泊過程中可能發(fā)生GINA碰損；2）惡劣天氣可能造成GINA碰損。

風險后果：1）影響GINA使用壽命；2）需要修復時，工期可能大幅延誤。

處置措施：1）確保運輸以及安裝中的成品保護；2）橫移中嚴格控制絞移速度、管節(jié)位置；3）惡劣海況時提前關塢門，增加防風纜系，增加系船柱的安全儲備；4）合理布置塢內管節(jié)位置，保持安全距離；5）定期安排水下探摸、檢查。

3.6 鋼封門

3.6.1 水密性

風險描述：1） 鋼封門焊縫長（圖1），水密性試驗難度大；2）鋼封門水下存放時間長，腐蝕造成水密風險增大；3）鋼封門周轉使用次數多，銹蝕、變形等造成水密風險增大。

圖1 鋼封門安裝Fig.1 Installation of theend bulkhead

風險后果：鋼封門滲漏水，影響管內舾裝，可能造成封門內側水密插座短路。

處置措施：1）對作業(yè)人員進行培訓、交底；2）按照設計要求對鋼封門焊縫進行100%檢測；3）對周轉使用的鋼封門質量進行檢查和確認；4）管節(jié)起浮時對封門進行水密性檢測。

3.6.2 鋼封門結構安全

風險描述：1）預埋件、舾裝件的安裝精度和安裝質量問題；2）混凝土枕梁預制質量問題；3）鋼梁、鋼梁牛腿、封門周轉次數多，存在腐蝕、變形；4）安裝水深深，鋼封門水壓力大。

風險后果：鋼封門失穩(wěn)、變形、漏水，導致管節(jié)出現重大安全風險。

處置措施：1）嚴格按照設計圖紙、規(guī)范標準施工，加強安裝前、中、后質量監(jiān)控，確保鋼封門結構安全；2）增設封門應力、變形監(jiān)測系統，進行實時監(jiān)測；3）增設管內CCTV視頻監(jiān)控系統，進行實時監(jiān)控。

3.7 水下線纜

風險描述：1）潛水水下線纜插接能見度低、難度較大；2）使用環(huán)境惡劣，存在污損風險；3）長期、周轉、重復使用，線纜老化、破損。

風險后果：水下插座插針折斷，造成安裝船與管內信號中斷，施工中斷。

處置措施：1）固定水下線纜插拔潛水作業(yè)人員；2）定期進行水下線纜、插座的維修、保養(yǎng)和水下保護；3）增加1套備用線纜和水下插座，及時對更換后的水下線纜返廠維修；4）安排專業(yè)技術人員現場服務。

3.8 壓載水系統

3.8.1 壓載水箱

風險描述：1）預埋件安裝精度和質量問題；2）水箱布質量、固定、安裝問題；3）橫梁、立柱安裝質量；4）木方周轉使用，存在破損、丟失。

風險后果：1）水箱漏水，修補難度大，影響起浮橫移；2）水箱失穩(wěn)，導致管內舾裝件電氣設備浸水燒毀、人員安全風險增大；3）管節(jié)安裝后，水箱漏水導致管內定期維護成本高。

處置措施：1）控制預埋件安裝精度，對水箱橫梁、立柱安裝、焊接質量進行監(jiān)控驗收；2）水箱布安裝前，對木板、底板等可能造成水箱布破壞的異物進行檢查、清理；3）水箱防水布改成一次性使用；4）反復檢查水箱結構安全和水密。

3.8.2 壓載管系

風險描述：1）管系長時間、周轉使用，存在海水銹蝕、老化、損壞等問題；2）拆除、運輸中閥門、壓力表等保護不當，易造成損壞；3）舾裝時管內遺留異物；4）管系緊固不牢，使用后發(fā)生漏水、進氣現象；5）閥件未經檢修直接使用。

風險后果：1）蝶閥、壓載泵損壞；2）壓載泵不能正常工作；3）截止閥、蝶閥關閉不嚴，導致海水灌入水箱；4）影響沉管沉放對接施工。

處置措施：1）管系安裝過程中加強過程控制；2）對一次舾裝設備進行100%維保，并對閥門進行逐個打壓試驗；3）嚴格執(zhí)行水密性試驗，確保水密性滿足設計要求。

3.8.3 壓載動力

風險描述：1）船電故障，船電與管內傳輸故障；2）管內設備、電纜周轉使用、使用環(huán)境惡劣，易腐蝕、損壞；3）管內設備使用、拆除、運輸過程出現碰損、丟失；4）副船控制系統硬件（如UPS、PLC等）異常故障；5）維保不到位。

風險后果：1）無法進行管內的壓載作業(yè)；2）影響沉管沉放對接施工。

處置措施：1）管系安裝過程中進行過程控制；2）對二次舾裝設備進行100%維保；3）定期進行聯調聯試及主副船的通訊調試；4）對易損件及關鍵件儲備充足的備件。

3.8.4 壓載水控制

風險描述：1）誤操作風險；2）負浮力計算錯誤；3）水箱液位傳感器故障。

風險后果：1）負浮力控制不準確，影響管節(jié)姿態(tài)控制；2）無法準確判斷壓載水量；3）結合腔排水故障，影響水力壓接。

處置措施：1）進行多次設備調試和沉放演練，現場進行海水密度測量，驗證負浮力的參數計算結果；2）聘請廠家專業(yè)技術人員進行操作，并實施“一崗雙控”；3）必要時人員從長人孔進入管內；4）備用一套液位傳感器。

3.9 測量、測控系統標定

3.9.1 深水測控系統標定

風險描述：1）管節(jié)深塢區(qū)漂浮狀態(tài)進行系統標定；2）參數計算、轉換出現錯誤；3）傳感器標定誤差；4）標定后支架拆除，首端支架現場恢復安裝、尾端支架水下潛水安裝存在一定誤差。

風險后果：直接影響管節(jié)沉放對接過程中的定位精度。

處置措施：1）對參數進行復核，標定時換人換設備，采用常規(guī)拉尺檢核；2）對系統進行全面檢查，包括軟件和硬件，對應答器進行通訊測試；3）出塢、浮運期間注意保護支架和底座；4）對支架進行編號，按照編號進行重新安裝；5）制作專用裝置，對壓力傳感器進行深度校準。

3.9.2 導向桿、導向托架、測量塔標定

風險描述：1）管節(jié)深塢區(qū)漂浮狀態(tài)進行系統標定；2）參數計算、轉換出現錯誤。

風險后果：1）測量塔系統直接影響管節(jié)沉放對接過程中的定位精度；2）導向桿、導向托架直接影響管節(jié)最終的安裝定位精度。

處置措施：1）對參數進行復核，標定時換人換設備，采用常規(guī)拉尺檢核及GPS和全站儀比對；2）對測量塔系統進行全面檢查，包括軟件和硬件；3）二次標定時關閉塢門，改善標定環(huán)境。

3.9.3 測量監(jiān)控系統標定

風險描述：1）傾斜儀安裝偏差；2）姿態(tài)監(jiān)測系統誤差；3）水箱液位傳感器的標定偏差；4）管內CCTV系統故障。

風險后果：1）導致測量結果錯誤或精度降低；2）影響管節(jié)安裝測量精度；3）影響管節(jié)沉放姿態(tài)測控精度；4）無法精確控制水箱水量；5）無法對管內設施狀態(tài)進行實時圖像監(jiān)控。

處置措施：1）加強設備維護保養(yǎng)；2）管內安裝多臺傾斜儀，進行測試比對；3）對測控設備定期進行測試；4）增加備件儲備。

3.10 長人孔水密性

風險描述：人孔封孔質量不理想。

風險后果：1）長人孔拆除后人孔封板發(fā)生滲漏現象，后續(xù)處理難度大；2）長人孔滲水，影響人員進入管內作業(yè)。

處置措施：1）人孔封孔后進行長人孔灌水水密性試驗，確保水密性滿足設計要求；2）長人孔拆除后對人孔封板進行保護；3）加強預埋螺栓孔保護。

3.11 塢內系泊起浮橫移

風險描述：1）風暴潮引起的減水引起管節(jié)觸底風險；2）臺風襲擊影響塢內系泊安全；3）塢內灌排水、橫移作業(yè)對管節(jié)系泊造成影響。

風險后果：1）纜系破壞；2）系船柱破壞；3）鋼端殼、GINA、鋼封門損壞；4）沉管與安裝船、沉管發(fā)生碰撞、擱淺。

處置措施：1）與國家海洋環(huán)境預報中心保持溝通，做好氣象預報；2）增加系纜柱的安全儲備；3）優(yōu)化塢內防臺纜系；4）增加防風尼龍纜；5）臺風等惡劣天氣來臨前，關閉塢門。

3.12 船管連接

風險描述：1）管頂壓載混凝土安裝船支墩處高差大；2）吊點螺栓預留高度過大。

風險后果：1）吊點插銷無法插入；2）船管連接后船體變形大，安裝船支墩受力不均勻，浮運過程中安裝船易發(fā)生移位。

處置措施：1）提前采用高強度砂漿對混凝土支墩進行精確找平，并加強測量檢測確認；2）協調預制工區(qū)加強對預埋螺栓預留高度、預埋件安裝質量控制，必要時進行水下切割；3）塢內調試時，對吊點的設計受力進行復核驗證。

4 結語

港珠澳大橋島隧工程從施工圖設計階段開始，充分考慮了舾裝件承受的水壓力、重復使用的可靠性等因素，確認了影響使用的各類施工荷載，核查了各施工階段抗浮安全系數，辨析了舾裝施工過程中可能存在的風險因素，制定了切實可行的安全保障措施，并在施工過程中不斷優(yōu)化和完善。經過至今20個管節(jié)的順利浮運安裝，舾裝施工工藝、安全保障措施、風險防控體系等均得到了檢驗，證明是有效可行的，這也為后續(xù)管節(jié)的安裝積累了寶貴的經驗。本工程總結出的舾裝施工管理思路、管理制度、風險管控措施，可為類似工程參考借鑒使用。

[1]中交股份聯合體港珠澳大橋島隧工程第Ⅲ工區(qū)二分區(qū)項目經理部.港珠澳大橋島隧工程一次舾裝及水密性試驗專項施工方案[R].2012. ProjectManagementDept.of the Second Subarea ofWork AreaⅢfor Island and Tunnel Project of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge Joint Venture of China Communications Construction Co.,Ltd.The construction plan of the firstoutfitting and watertest in HZMBProject[R].2012.

[2]中交股份聯合體港珠澳大橋島隧工程第Ⅴ工區(qū)項目經理部.港珠澳大橋島隧工程沉管二次舾裝施工方案[R].2013. Project Management Dept.ofWork AreaⅤfor Island and Tunnel ProjectofHongkong-Zhuhai-Macao Bridge JointVentureofChina Communications Construction Co.,Ltd.The construction plan of the second outfitting in HZMBProject[R].2013.

[3]中國船舶工業(yè)總公司.船舶設計實用手冊：舾裝分冊[M].北京：國防工業(yè)出版社，2013：443-452. China State Shipbuilding Corporation.Practical handbook of ship design:outfitting fascicule[M].Beijing:National Defence Industry Press,2013:443-452.

[4]中交股份聯合體港珠澳大橋島隧工程第Ⅴ工區(qū)項目經理部.港珠澳大橋島隧工程沉管安裝施工風險管理手冊：舾裝分冊[K]. 2013. Project Management Dept.ofWork AreaⅤfor Island and Tunnel ProjectofHongkong-Zhuhai-Macao Bridge JointVentureofChina Communications Construction Co.,Ltd.Construction risk managementmanual of the immersion in HZMB Project:outfitting fascicule[K].2013.

Risk control for outfitting construction of ultra-large immersed tube

YANGYong-hong1,LIUYa-ping2,YINHai-qing3
（1.China Communications2nd NavigationalBureau 2nd Engineering Co.,Ltd.,Chongqing 401121,China;2.CCCCFirst Harbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300461,China;3.CCCCThird Harbor Engineering Co.,Ltd.,Shanghai200032,China）

The immersed tube floating installation in the Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge island&tunnel project is a systemic engineering,which integrating various complex technologieswith a lot of risks.The first and second outfitting of tube elementsare the important partsof the system,its fitand unfitquality directly related to the success of the floating,installation, and docking of immersed tube.In order to ensure the safe docking of immersed tube,we analyzed the risk factor of immersed tube outfitting construction,described the riskmanagementand controlmeasures of the construction.By the verification of 20 tube elements,a seriesmeasuresare effective,have guaranteed the successful floating installation of immersed tubes.

Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge;immersed tube;outfitting;risk screening;risk control

U455.1

B

2095-7874（2015）11-0134-04

10.7640/zggw js201511036

2015-10-19

楊永宏（1980— ），男，內蒙古包頭市人，工程師，土木工程專業(yè)，主要從事工程現場施工及技術管理。E-mail：850433619@qq.com