沉管隧道干塢塢底施工工藝研究

李海良

（中交四航局第二工程有限公司）

近年來，隨著沉管隧道施工技術(shù)的不斷發(fā)展、應(yīng)用和實踐，目前國內(nèi)已經(jīng)建成并投入運行的沉管隧道已經(jīng)有10 余座。作為沉管隧道的臨時工程，干塢管段的預(yù)制、存放以及檢測都需要在塢內(nèi)進行，因此干塢施工在沉管隧道施工中較為重要[1]。為了保證施工質(zhì)量，同時為了方便后續(xù)施工，施工中，應(yīng)該將干塢塢底施工和沉管管段制作施工結(jié)合起來。

1 工程概況

本文洲頭咀沉管隧道項目全長為750m，主要分為三個部分：西側(cè)暗埋段，長315.89m；中間沉管段，長340.05m；東邊暗埋段，長93.98m。其中中間的沉管段隧道應(yīng)用的是軸線干塢預(yù)制管段，將干塢設(shè)置在西端，縱向呈長條形，施工時分兩次預(yù)制。在干塢內(nèi)完成所有預(yù)制管道的試漏，然后分節(jié)進行起浮。

2 施工工藝流程

管段施工流程如圖1 所示。

圖1 管段施工流程

3 干塢塢底施工技術(shù)

3.1 沉放區(qū)系泊系統(tǒng)設(shè)置

在對管段進行沉放安裝之前，依靠定位系泊系統(tǒng)精準的進行定位。一般來說，在定位和安裝管段的過程中，幾乎不受到縱向水流的作用力，而橫向水流會帶來較大的作用力，而四點系泊系統(tǒng)具有抵御水流影響的作用，可以實現(xiàn)可靠的定位效果。應(yīng)用四點系泊系統(tǒng)時，應(yīng)注意以下兩個方面內(nèi)容：

⑴做好系泊系統(tǒng)的設(shè)計及施工。①錨塊設(shè)計：應(yīng)用方形、吸附式重力錨塊，本工程錨塊外形尺寸6m×6m×4.0m。②錨纜選型：應(yīng)用金屬繩芯鋼絲繩作為主錨纜。③施工：在對管段進行浮運安裝前，預(yù)定位置，設(shè)置好重力錨塊的位置，一般來說，一節(jié)管段需要設(shè)置4 個重力錨塊。

⑵設(shè)置二次舾裝區(qū)系泊系統(tǒng)。管段出塢后需進行管段的二次舾裝，一般來說，二次舾裝區(qū)的設(shè)置位置在塢口，應(yīng)用四點系泊的方式，選用金屬繩芯鋼絲繩作為系泊纜。

3.2 管段出塢、浮運到二次舾裝區(qū)

⑴準備工作。浮運管節(jié)前，全面的檢查管節(jié)沉放點的基槽、頂面標高以及臨時支座安放位置，另外還要對已經(jīng)完成沉放的管節(jié)進行檢查，保證系泊錨塊安放位置合理[2]。其次，預(yù)測浮運沉放前后7～10d 的天氣情況，預(yù)估浮運施工時的風(fēng)速，一般來說，風(fēng)速≤10m/s 方可施工。做好浮運施工日的水文檢查，水文檢查的內(nèi)容包括：水比重和水溫、水流速、高、低潮位的時間及潮高。以上工作處理完成后，方可將浮運沉放作業(yè)時間的申請?zhí)峤坏剿畡?wù)管理部門。

⑵起浮。起浮前，向壓載水艙注水，調(diào)平水面，將纜繩導(dǎo)輪等輔助設(shè)施安裝好。為了保證可以順利起浮，綜合考慮實際起浮需求，在干塢四周設(shè)置系纜系統(tǒng)，用以穩(wěn)定管節(jié)。管節(jié)起浮的時候，系纜系統(tǒng)通常會承受巨大的沖擊作用，因此在起浮后，需要對系纜系統(tǒng)進行檢查，確保其能正常運行。管節(jié)起浮時，需要將壓載水艙中的水量排除干凈，可以將壓載水艙分成若干個排水區(qū)，一般通過閥門控制排水量，觀察排水區(qū)的水位，控制管節(jié)起浮速度適中。

⑶出塢及二次舾裝。管節(jié)出塢后，將其和雙吊駁連結(jié)在一起，然后，應(yīng)用起吊系統(tǒng)的掛住管節(jié)上的四個起吊環(huán)，在吊沉管節(jié)時，先進行塢口中線的定位，然后進行管段的二次舾裝。

3.3 管段浮運沉放、對接安裝

⑴管段浮運至沉放區(qū)系泊。完成管段的二次舾裝后，將拖輪連接上管段，解除管段系泊纜，應(yīng)用拖輪將管段浮運至沉放區(qū)。當管段運送到指定位置后，收緊系泊纜。然后將系泊纜和五輪滑車組連接在一起，控制好絞車，收緊系泊。整個過程中，需要控制管節(jié)的左右誤差和高程誤差≤20mm。在整個施工過程中，嚴格做好動態(tài)監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)管段出現(xiàn)偏差，及時進行調(diào)整，保證管段的軸線和標高都處于合理范圍內(nèi)。沉管施工的時候，應(yīng)技術(shù)調(diào)整負浮力，保證管節(jié)可以順利下沉就位[3]。

⑵水下對接作業(yè)。完成沉放區(qū)系泊工作后，就可以選擇合理的時間進行管段沉放對接，沉放對接主要包含以下工作：初步對接、管段拉合、水壓接、對管段的對接質(zhì)量進行檢查等內(nèi)容。水下最終接頭：①此段需要應(yīng)用自密實混凝土，確定最佳的自密實混凝土配合比，確?；炷翉姸冗_到相應(yīng)的設(shè)計要求；②混凝土澆筑過程中，仔細觀察混凝土的澆筑高度，根據(jù)觀察結(jié)果調(diào)整混凝土泵送壓力，確?；炷潦┕べ|(zhì)量；③混凝土澆筑施工時，必須加強動態(tài)監(jiān)測。

3.4 管段基礎(chǔ)處理

處理隧道基礎(chǔ)時，需要應(yīng)用到灌砂法。該方法其實就是將砂、水混合物壓入管節(jié)底面以下的空隙。通過大氣壓將混合料由沉管隧道的一端，壓入管節(jié)底下的空隙。應(yīng)用該方式進行施工時，通過注料孔進行噴射填滿管節(jié)地面以下的全部孔隙，灌砂法物理原理如圖2 所示。

圖2 灌砂法物理原理圖

壓砂施工工藝：完成管段沉放工作后，將灌砂工作船拖到施工現(xiàn)場，并且設(shè)置于管段上。將膠管和灌砂預(yù)留孔連接起來，將砂送至攪拌器進行攪拌，砂料堆積形成砂盤。灌注最后一排孔，和后一節(jié)管段對接完成后，方可對該排孔進行灌砂，避免砂料流至尚未完成沉放的管段的基槽上去。在進行灌砂操作時，嚴格關(guān)注和控制灌砂壓力。另外，為了保證灌砂效果，需要注意以下事項：

⑴灌砂施工時，隨著砂盤的形成，壓力也會不斷增加，可能會導(dǎo)致管段抬高。為了避免這種情況的發(fā)生，安排專職測量員負責(zé)對管段標高進行監(jiān)測。

⑵碎渣灌砂工作的進行，千斤頂?shù)膲毫σ矔l(fā)生一定的變化，也需要嚴格的進行監(jiān)控。

⑶灌砂施工中，必須同時控制灌砂壓力、時間等各項參數(shù)；

⑷灌砂前，需通過物理模型試驗確定灌砂的技術(shù)參數(shù)；

⑸整個灌砂期間，應(yīng)檢測好管段的縱橫向的變化情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即停止灌砂，采取有效的措施加以糾正后，再繼續(xù)進行灌砂。

3.5 最終接頭施工

沉放管段前，整平合攏段碎石基礎(chǔ)，將底封板吊設(shè)置在碎石基礎(chǔ)上；完成管段的沉放工作后，需要對相鄰兩管段的軸線以及高程的偏差進行測量，確定底封板上和管段的相對位置，同時控制兩管段的軸線偏差不能過大，如果軸線偏差超過設(shè)定范圍，需要重新進行調(diào)校，旨在保證施工質(zhì)量；全面、徹底地清除底封板上的雜物，對橡膠止水帶進行檢查，并且徹底清理兩管段上封板覆蓋的位置。將螺桿安裝在底封板上，通過螺桿對調(diào)整吊梁，拉起底封板，拆除葫蘆；檢測管段底部底封板上橡膠止水帶的位置，保證符合設(shè)計要求，均勻的、對稱的收緊螺桿螺母，保證橡膠止水帶可以和兩管段的底部緊密的貼合在一起，將支撐頂梁設(shè)置在兩管段底板之間，并且將無收縮砂漿填充在支撐頂梁兩端。通過導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，將側(cè)封板座落設(shè)置在底封板上預(yù)定位置，并使側(cè)封板上的橡膠止水帶和底封板的橡膠止水帶連接起來，預(yù)留合適的水密空間；將頂封板安裝在側(cè)封板及管面的指定位置；潛水員需要仔細地檢查和測量所有封板的位置，確定實際情況符合設(shè)計要求。在管段內(nèi)，利用排水閥抽出合攏段里的水，壓縮封板上的橡膠止水帶，保證預(yù)留合攏段空間為最佳；檢查所有橡膠止水帶的實際情況，并且收集所有的螺栓；將預(yù)留合攏段兩端的封門打開，通過連接構(gòu)件將相鄰的管段連接起來；綁扎鋼筋，澆筑混凝土；駁接完成，隧道實現(xiàn)整體貫通。

4 結(jié)束語

總而言之，在隧道施工中，沉管隧道干塢塢底施工技術(shù)較為常見，其應(yīng)用質(zhì)量會直接影響整個隧道項目的施工質(zhì)量。干塢管段是沉管隧道的臨時工程，管段的各項施工幾乎都是在塢內(nèi)進行，為了保證施工質(zhì)量，同時確保項目施工可以順利完成，實際施工時，需要將干塢塢底施工和沉管管段制作施工有機地結(jié)合起來，實現(xiàn)隧道整體貫通。