港珠澳大橋西人工島止水結構水密性驗證

靳 勝，楊潤來，劉保永

港珠澳大橋西人工島止水結構水密性驗證

靳 勝，楊潤來，劉保永

（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

港珠澳大橋西人工島作為海上段沉管隧道對接施工的起始端，涉及到拆除島隧結合部止水鋼圓筒圍護結構，采用島上段暗埋隧道、鋼封門、現(xiàn)澆扶壁及高壓旋噴樁止水帷幕等構筑二次止水體系，進而實現(xiàn)沉管對接時島內基坑的干施工環(huán)境。在島隧結合部鋼圓筒拆除前，采用向該區(qū)域圍閉結構內回水的方式驗證二次止水結構水密性能，有效保障了工程結構實體安全。文章以該工程為背景，詳細介紹了二次止水體系水密性試驗驗證技術及監(jiān)測結論。

港珠澳大橋；二次止水體系；水密性試驗

1 工程概況

港珠澳大橋地處珠江口伶仃洋海域，東連香港、西接珠海和澳門，是集橋、島、隧為一體的跨海通道[1]，工程通過設置東、西人工島實現(xiàn)橋梁與沉管隧道的轉換[2]。為盡快提供海上段沉管施工作業(yè)面，在島遂結合部設置島上段隧道暗埋段做為沉管隧道施工的起始端。沉管與島上段隧道對接時，需拆除島頭鋼圓筒止水圍護結構，為確保島內基坑的干施工環(huán)境，在暗埋段CW1段對接端面設置鋼封門，并在隧道兩側設置現(xiàn)澆扶壁結構（圖1），與結構底部高壓旋噴樁止水帷幕及鋼圓筒圍堰連接形成二次止水體系。

西人工島隧道暗埋段CW1、CW2及二次止水結構施工完成后，與島頭鋼圓筒形成封閉區(qū)域。為檢驗二次止水結構止水效果，確保島頭鋼圓筒拆除后島內基坑干施工環(huán)境萬無一失，在島頭鋼圓筒止水圍護結構拆除前，在二次止水結構與鋼圓筒圍堰之間封閉區(qū)域注水，并監(jiān)測施工過程中有無滲漏。該注水區(qū)域總面積1 653.8m2，其中暗埋段CW1端底標高為-12.5 m[1-3]，回水頂標高為平均海平面，根據(jù)水文觀測資料標高為+0.48 m，理論總灌水量約為21 499.4 m3。具體回水區(qū)域見圖1。

圖1 西人工島二次止水結構三維示意圖Fig.1 Th ree diMensional view of secondary water stopping structureatwestartificial island

2 回水試驗施工方案

2.1 回水工藝部署

西人工島島隧結合部回水試驗總體分兩期進行，一期注水至-1 m標高，二期注水至平均海平面[2-3]。具備回水條件后，首先檢查關鍵部位安裝無誤，確認無隱患存在后，開始島內回水作業(yè)。由于本工程中西人工島基坑內外水頭差為14m左右，故選用虹吸回水施工工藝。具體在島外側向內側布置2條輸水路線，注水管選擇口徑20 cm塑料軟管，并在靠海側外接180 m3/h大型水泵。注水時，開啟水泵進行引水，引水成功后，即可關閉水泵開始虹吸注水。回水試驗過程中，可根據(jù)注水量日計劃及虹吸效率動態(tài)調整水泵開關時間。

島內回水期間，島頭鋼圓筒內回填砂開挖至-7m標高。島內回水進入第二期注水時，在島頭鋼圓筒上開設洞口，使得島內外水位相通。

2.2 二次止水結構扶壁后方回填

西人工島隧道暗埋段兩側現(xiàn)澆扶壁結構底標高與回水底標高相同，均為-12.5m，頂標高+4m，結構高達16.5m。前壁及肋板分別厚0.4m及0.3m，為高大薄壁肋板式結構。為保證扶壁結構在回水試驗過程中受力狀態(tài)穩(wěn)定，防止出現(xiàn)因受力超出設計允許值造成破壞進而破壞止水效果，在回水試驗過程中同步展開扶壁后方回填。具體流程為:首先在正式回水前，將扶壁前沿線后方13.0 m范圍內回填至-5.0 m標高并整平，確保扶壁底板配重；待回水完成后，在島頭鋼圓筒拆除前，將扶壁后方回填至-1m標高，如圖2。

圖2 扶壁后方回填示意圖Fig.2 ScheMatic diagraMofback filling behind buttresses

2.3 施工過程中要點

1）注水前嚴格檢查鋼封門安裝情況，確保無安全及重大漏水隱患。同時對二次止水結構與鋼圓筒以及隧道主體結構止水帶、鋼板樁進行重點檢查。

2）注水開始前，在南北兩側現(xiàn)澆扶壁結構前壁上以米為單位畫好水位刻度線，便于觀測注水速率。

3）注水開始后，觀察鋼圓筒上水位刻度線，控制注水總體速率。注水速率以回水水位不超過3 m/d為標準，防止注水速度過快造成結構受力不利，進而導致漏水。

4）在注水管路上安裝閥門，通過開關閥門控制參與注水的虹吸管流量。如注水速率未達到日效率要求，則通過打開水泵提高注水速率。

5）島內回水水位達到施工海域最低水位后，在島頭鋼圓筒上開孔，使鋼圓筒圍堰內外側水位保持一致。施工過程中如需重新控制水位，亦可封住進水口。

6）島內注水期間，加強對鋼圓筒、隧道主體結構、二次止水扶壁結構等重要結構部位的沉降位移監(jiān)測，及時整理并上報監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常情況及時處置。

7）現(xiàn)場應24 h安排巡視人員，重點巡視鋼封門、二次止水結構結合處是否存在滲漏，并對不同水位的滲漏情況進行詳細記錄。

8）為避免注水過程中因水流下落高差較大對島內地基造成沖刷，在開始注水時，采用島內預留長度大于基坑深度的長管進行注水，避免水流直接沖擊地基造成破壞。

3 結構安全監(jiān)測

西人工島島隧結合部回水期間，為確保二次止水結構整體安全，及時反饋回水過程中存在的問題，采取巡視檢查以及測量沉降位移監(jiān)測等方式對隧道暗埋段結構、鋼封門、現(xiàn)澆扶壁、地下水位等進行周密觀測。

3.1 巡視檢查

島隧結合部回水期間，安排專人輪班開展巡視工作，表1為巡視檢查項目一覽表。

表1 檢查項目一覽表Table1 Checklist for verification

巡視過程應做好記錄并整理，具體措施如下。

1）巡視檢查通過多種途徑進行，除常規(guī)的目視、耳聽、手摸外，輔以鉛垂、量尺、放大鏡等工具以及攝像、攝影等設備進行。

2）每次檢查均做好詳細的現(xiàn)場記錄，必要時應附有照片。

3）現(xiàn)場記錄必須及時整理，登記專項卡片，還應將每次檢查結果進行對比，分析有無異常跡象。在整理分析過程中，如有疑問或發(fā)現(xiàn)異常跡象，應立即對該項目進行復查，以保證記錄準確無誤。

4）巡視過程中發(fā)現(xiàn)異常情況時，應立即編寫檢查報告，及時報告設計單位研究解決措施。

5）記錄文件、報告應保留副本，存檔備查。

3.2 結構沉降位移監(jiān)測

在暗埋段隧道及兩側現(xiàn)澆扶壁結構頂部分別設置沉降位移監(jiān)測點，具體觀測要求如下:

1）回水期間每1 d觀測1次，結構沉降位移出現(xiàn)明顯擴大趨勢或異常天氣情況時，適當調整觀測頻率。

2）在監(jiān)測點埋設前，應獲取結構沉降穩(wěn)定值作為觀測初始值。

3）每次位移觀測都必須對后視控制點進行校核。觀測結果應及時整理匯總，以便及時分析。

4）扶壁結構變形的異常情況為:水平位移≥20 mm；地下水位變化預警值為500 mm/d；鋼圓筒水平變形及沉降異常情況為30mm/d。

5）施工過程中，注意對現(xiàn)場監(jiān)測設備進行保護及維護，保證監(jiān)測儀器狀態(tài)良好。如果因為防護不當造成意外損壞，必須在24 h內，在損壞儀器附近重新安裝新的儀器，以使監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠保持延續(xù)。

3.3 巡視及監(jiān)測結果

通過現(xiàn)場巡視檢查，暗埋段隧道、鋼封門及現(xiàn)澆扶壁結構在回水試驗過程中，未發(fā)現(xiàn)明顯滲漏，止水效果良好。從沉降位移觀測數(shù)據(jù)來看，西人工島隧道暗埋段CW1段單日沉降均小于5 mm，累計最大沉降值為4 mm；在垂直水壓力方向即南北（X）方向上，向北最大位移5 mm；在順水壓力方向即東西（Y）方向上，向西位移了5 mm（西側為順水壓力方向）；

現(xiàn)澆扶壁單日沉降均小于4 mm，累計最大沉降出現(xiàn)在北側扶壁與暗埋段隧道結合位置處，為11 mm；在南北（X）方向上，本期累計最大位移值出現(xiàn)在北側扶壁與暗埋段隧道結合部點位上，向南位移了10mm；在東西方向上，最大位移出現(xiàn)在北側扶壁與鋼圓筒結合部點位上，為-32 mm，即向西位移了32 mm。

由于在回水試驗中，回水水位達到-0.2 m時，北側扶壁位移超出預警值，為此，對扶壁后方增加回填方量，由原回填標高-1 m回填至+1 m標高，頂部整平后確保平臺寬度不小于9.5m，后方采取自然放坡處理?；靥钔瓿珊螅浐罄m(xù)觀測扶壁位移收斂至32 mm后，未發(fā)現(xiàn)位移存在繼續(xù)擴大趨勢。

回水過程中，對島隧結合部鋼圓筒沉降位移進行觀測，均在正常變化范圍內。其中島內水位在回水試驗過程中，由回水前-16 m逐步上升至-10 m左右，通過在島內增加降水井及排水泵，將水位穩(wěn)定維持在-10m。

圖3為西人工島島隧結合部回水至-6m標高照片。

圖3 西人工島島隧結合部回水至-6m標高照片F(xiàn)ig.3 Fillingwater to-6Mat the junction between subMerged tunneland w est artificial island

4 結語

港珠澳大橋西人工島作為海上段沉管隧道對接施工的起始端，涉及到拆除島隧結合部止水鋼圓筒圍護結構，采用島上段暗埋隧道、鋼封門、現(xiàn)澆扶壁及高壓旋噴樁止水帷幕等構筑二次止水體系的功能轉換，進而實現(xiàn)沉管對接時島內基坑的干施工環(huán)境。在島隧結合部鋼圓筒拆除前，采用向該區(qū)域圍閉結構內回水的方式驗證二次止水結構水密性能，有效保障了工程結構實體安全，為后續(xù)施工奠定了堅實基礎。

[1]尹海卿.港珠澳大橋島隧工程設計施工關鍵技術[J].隧道建設，2014，34（1）:60-66.

YINHai-qing.Key technologiesapplied in design and construction of artificial islands and immersed tunnel of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge Project[J].TunnelConstruction,2014,34(1):60-66.

[2]孔令磊，張怡戈，劉昊檳.深基坑及島隧結合部施工關鍵技術在離岸海上人工島中的應用[C]//2013年度科技成果論文匯編.天津:中交一航局第一工程有限公司，2014:45-81.

KONG Ling-lei,ZHANG Yi-ge,LIU Hao-bin.Deep foundation pit and island tunnel junction construction key technology in the application of the offshore sea island[C]//Proceedings,2013 annual scientific and technological achievements.Tianjin:No.1 Eng.Co., Ltd.of CCCCFirstHarbor Engineering Co.,Ltd.,2014:45-81.

[3]楊潤來.西人工島小島回水專項施工方案[R].珠海:中交股份聯(lián)合體港珠澳大橋島隧工程項目總經理部，2012.

YANG Run-lai.West island water special construction plan[R]. Zhuhai:ProjectManagement Department for Island&Tunnel Project of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge Joint Venture of China CommunicationsConstruction Co.,Ltd.,2012.

Testing and verification of water-tightness of water stop structure for west artificial island of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge

JINSheng,YANGRun-lai,LIUBao-yong
（No.1 Engineering Co.,Ltd.of CCCCFirstHarbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300456,China）

The west artificial island for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge is the docking point to connectwith the submerged tunnel sections.To join the submerged tunnel sections in the dry in the foundation pit,the steel cylinder water retaining structure at artificial island and tunnel junction has to be removed and a secondary water stopping systeMhas to be erected, involving the building of buried tunnel sections,fabrication and installation of steel diaphragm,construction of cast-in-situ concrete buttresses and construction of high pressure jet grouted piling diaphragm.Before the steel cylinder water retaining structure at artificial island and tunnel junction is removed,filling the area with water to verify the water-tightness of the secondary water stop structure in order to effectively ensure the safety of the structure.The paper presents the technology for verification of thewater-tightnessof the secondarywater stopping systeMandmonitored results.

Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge;secondary water stopping system;field water tightness test

U655.4

A

2095-7874（2016）07-0052-04

10.7640/zggw js201607015

2016-05-03

靳勝（1983—），男，江蘇宿遷市人，工程碩士學位，工程師，副主任工程師，建筑與土木工程專業(yè)。E-mail:378797526@qq.com