何　毅

(中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司， 河北 三河　065201)

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內(nèi)河中游南昌紅谷沉管隧道施工關(guān)鍵技術(shù)

何毅

(中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司， 河北 三河065201)

南昌紅谷隧道過江段采用沉管法施工，隧址位于贛江中游，流速和水位落差大。為解決兩岸大型圍堰填筑、異地雙干塢管節(jié)預(yù)制、復(fù)雜河道水文條件下管節(jié)浮運(yùn)、對(duì)接以及管節(jié)基礎(chǔ)處理效果檢測(cè)等方面存在的施工難題，采用“充砂長管袋+塑性混凝土墻+鋼筋混凝土墻”的組合結(jié)構(gòu)與堰內(nèi)基坑鋼管堵頭樁“干割除”方法，實(shí)現(xiàn)圍堰快速施工和防滲抗洪的要求；通過混凝土配合比設(shè)計(jì)、澆筑、養(yǎng)護(hù)、溫控技術(shù)以及管節(jié)預(yù)制關(guān)鍵設(shè)備選型和大型鋼模整體轉(zhuǎn)場(chǎng)的施工方法確保管節(jié)制作的質(zhì)量和速度；采用江河中大流速下管節(jié)浮運(yùn)的專用裝置、合理的管節(jié)拖輪浮運(yùn)船舶編隊(duì)方法和多功能GPS-RTK綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，確保超長距離管節(jié)浮運(yùn)安全；采用可視化監(jiān)測(cè)、水下探摸和管節(jié)接頭水密控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高水差下管節(jié)準(zhǔn)確對(duì)接；采用沖擊映像法和潛水員探摸相結(jié)合的方法，對(duì)沉管基礎(chǔ)灌砂效果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與綜合評(píng)價(jià)。實(shí)踐表明，紅谷隧道施工形成的一系列新工藝與新技術(shù)，能有效解決施工中的難題、降低安全質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、縮短工期、節(jié)約成本，并對(duì)今后的沉管隧道工程具有借鑒意義和推動(dòng)作用。

沉管隧道； 圍堰施工； 管節(jié)預(yù)制； 管節(jié)浮運(yùn)； 管節(jié)沉放與對(duì)接； 沉管基礎(chǔ)處理

0　引言

沉管隧道具有埋深淺、地質(zhì)適應(yīng)能力強(qiáng)、兩岸接線短、對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外城市水下隧道工程中應(yīng)用越來越廣泛。從1910年在美國底特律河采用沉管法修建第一座用于交通運(yùn)輸?shù)乃滤淼浪闫?，沉管隧道已?00多年的歷史。目前全世界已建成的沉管隧道超過100座，沉管法已成為修建跨江越海通道的重要工法。早在20世紀(jì)60年代初，我國就曾在上海開展過沉管隧道修建技術(shù)的理論研究。1976年，我國首次在杭州灣上海金山石化工程中采用沉管法建成了一座排污水下隧道。20世紀(jì)90年代初，我國大陸建成第一座用于通行的沉管隧道——廣州珠江隧道，至今已建成廣州洲頭咀隧道、廣州生物島隧道、天津海河隧道、舟山沈家門港海底隧道、上海外環(huán)隧道、寧波常洪隧道等[1]，在建的有首條建于外海的港珠澳海底隧道[2]、佛山公鐵合用沉管隧道[3]等。

目前，我國在沉管隧道管節(jié)制作[4-5]、測(cè)量定位[6]、浮運(yùn)沉放[7]和管段地基處理[8]等方面取得到了一系列成果，但主要在水位比較穩(wěn)定的河道和海灣，對(duì)于水位季節(jié)性變化的江河，還沒形成系統(tǒng)化的施工技術(shù)體系和指南。本文結(jié)合贛江中游南昌紅谷隧道工程，針對(duì)流速和水位落差大、航道窄且沿線構(gòu)筑物多等復(fù)雜水域水文環(huán)境的工程特點(diǎn)，對(duì)圍堰填筑、異地干塢管節(jié)預(yù)制、浮運(yùn)、沉放對(duì)接以及基礎(chǔ)處理效果檢測(cè)等方面施工要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，形成相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)體系，對(duì)提高我國沉管隧道修建技術(shù)具有重要意義。

1　工程概況

南昌紅谷隧道位于南昌大橋和八一大橋之間，連接南昌市紅谷灘新區(qū)和東岸老城區(qū)，是一條東西走向的城市主干路。距上游南昌大橋約1.4 km，距下游八一大橋和地鐵1號(hào)線過江區(qū)間隧道約2.3、0.3 km。隧道主線全長約2 650 m，兩側(cè)岸上段采用明挖順筑法施工，中間穿越贛江段采用沉管法施工，管節(jié)總長1 329 m，是目前國內(nèi)內(nèi)河最長的城市道路沉管隧道，紅谷隧道工程地理位置如圖1所示。

紅谷隧道采用2個(gè)獨(dú)立分體式干塢平行交錯(cuò)預(yù)制管節(jié)，為內(nèi)河大型異地干塢。每個(gè)干塢一次預(yù)制3節(jié)管節(jié)，整個(gè)沉管段分4批次預(yù)制。同批次管節(jié)在干塢內(nèi)完成一次試漏、分節(jié)起浮，經(jīng)生米大橋、朝陽大橋、南昌大橋3座大橋浮運(yùn)8.65 km至隧址沉放；管節(jié)對(duì)接采用水力壓接法，從東西兩岸向江中段依次沉放，并采用水下最終接頭，最終接頭設(shè)在江中偏東。

隧址處地層自上而下依次為①素填土、③細(xì)砂、③1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑤粗砂、⑥礫砂、⑨1強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、⑨2中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、⑨3微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖；根據(jù)近5年水位統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，日最高水位為19.29 m，最低水位為8.74 m，設(shè)計(jì)水位按百年一遇考慮取23.64 m。

圖1　紅谷隧道工程地理位置

2　工程施工特點(diǎn)及難點(diǎn)

1)岸上段和干塢的圍堰規(guī)模大，防滲與穩(wěn)定要求高。岸上段的堰體底寬約120 m，頂寬約10 m，填高約20 m，充及吹填砂量達(dá)106萬m3，其填筑規(guī)模目前在國內(nèi)沉管法隧道工程中最大，并需為兩岸基坑安全施工及城市防洪提供保障，且東岸端頭圍堰伸入贛江主航道，施工區(qū)域水文環(huán)境復(fù)雜。存在充砂長管袋制作、充填和沉放定位、高水差下臨時(shí)防滲體系施工及與既有贛江大堤接縫質(zhì)量控制以確保圍堰防滲穩(wěn)定等難題。

2)多管節(jié)沉管隧道對(duì)管節(jié)制作精度要求高，大體積混凝土防滲抗裂要求嚴(yán)。紅谷隧道共分12節(jié)，管節(jié)長90～115 m，對(duì)接時(shí)容易產(chǎn)生累計(jì)誤差，對(duì)每節(jié)管節(jié)的制作精度要求高；管節(jié)橫斷面尺寸為30.0 m×8.3 m，厚度為1.0～1.20 m?；炷两Y(jié)構(gòu)較長較厚，施工時(shí)的溫差應(yīng)力、失水收縮應(yīng)力和環(huán)境溫濕度變化等極易引起開裂，且為滿足浮運(yùn)要求，需對(duì)管節(jié)容重和尺寸進(jìn)行控制。因此，管節(jié)的防滲抗裂與制作精度控制是本工程管段施工的難點(diǎn)。

3)管節(jié)浮運(yùn)距離長、水流流速快、航道窄且沿線構(gòu)筑物多并需多次轉(zhuǎn)向，施工風(fēng)險(xiǎn)大。單節(jié)標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)的質(zhì)量約2.8萬t，相當(dāng)于一艘小型航母。由于在江河中游采用異地干塢方案修建沉管隧道，需進(jìn)行8.65 km長距離航道浮運(yùn)，多次穿越橋梁，且需穿越僅68 m凈跨的南昌大橋；兩岸接線的圍堰侵占沉管浮運(yùn)航道，加之江中的江心洲使江面寬度減小，導(dǎo)致沉管在隧址調(diào)頭區(qū)的水流十分湍急。因此，窄航道、急水流及長距離浮運(yùn)條件下大型管節(jié)浮運(yùn)姿態(tài)控制難度大，施工風(fēng)險(xiǎn)管理要求高。

4)復(fù)雜水文條件下管節(jié)沉放、對(duì)接施工風(fēng)險(xiǎn)大，軸線精度控制難度高。紅谷隧道位于贛江中游，江水豐水期與枯水期水位落差達(dá)10 m以上，管節(jié)在高流速江水中沉放定位、壓載下沉和接頭水力壓接等施工技術(shù)難度大、風(fēng)險(xiǎn)高；而且管節(jié)需間隔半年分2批沉放，存在前后施工誘發(fā)不均勻沉降的難題；另外，由于管節(jié)分別從兩端逐節(jié)安裝，在中間進(jìn)行對(duì)接，如何確保管節(jié)接頭的水密性、長距離軸線精度以及在高水差大流速下最終接頭精準(zhǔn)對(duì)接是施工中的重難點(diǎn)問題。

5)高流速環(huán)境中管節(jié)基底水下灌砂處理技術(shù)要求高，效果檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法不完善?；A(chǔ)灌砂的充盈度和密實(shí)度直接影響隧道的工后沉降。而目前對(duì)沉管基礎(chǔ)灌砂效果的檢測(cè)技術(shù)研究處在探索階段[9-11]，尚無江河中游水文環(huán)境下類似工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可供參考。如何科學(xué)合理確定水下基礎(chǔ)灌砂處理方法與工藝以及快速準(zhǔn)確的施工效果無損檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法，是目前沉管隧道施工面臨的又一難題。

針對(duì)紅谷隧道施工中存在的特點(diǎn)、難點(diǎn)以及面臨的重大工程風(fēng)險(xiǎn)，開展了多項(xiàng)課題研究，先后組織編制150 多個(gè)專項(xiàng)方案和預(yù)案。本文主要對(duì)大型充砂長管袋圍堰施工、大體積混凝土管節(jié)預(yù)制、長距離窄航道管節(jié)浮運(yùn)、大流速下管節(jié)沉放與對(duì)接以及沉管基礎(chǔ)處理與效果檢測(cè)中的關(guān)鍵施工技術(shù)和創(chuàng)新工藝、工法進(jìn)行介紹。

3　大型充砂長管袋圍堰施工

紅谷隧道通過填筑充砂長管袋圍堰阻隔贛江水，進(jìn)行堰內(nèi)明挖施工，同時(shí)由于明挖結(jié)構(gòu)需要拆除贛東大堤，圍堰又需作為南昌市老城區(qū)的防洪構(gòu)筑物。東西兩岸圍堰軸線分別長651、456.6 m；圍堰整體呈梯形，設(shè)計(jì)高程(黃河高程，下同)為23.70 m，分三級(jí)邊坡，坡間設(shè)置3 m寬的平臺(tái)；16.7 m高程以下圍堰采用兩側(cè)充砂長管袋和中間砂芯橫斷面結(jié)構(gòu)，在砂芯范圍施工三軸攪拌樁槽壁加固和塑性混凝土防滲墻隔斷贛江水；16.7 m高程以上堰體外側(cè)為黏土防滲斜墻，內(nèi)側(cè)為充砂長管袋。東岸圍堰河床高程低至2.8 m，堰體填高達(dá)20多m，在設(shè)計(jì)洪水位下，圍堰內(nèi)外水位差高達(dá)19 m；且圍堰內(nèi)基坑底部位于堰底下10 m處，基坑底與圍堰頂高差約30 m。這是隧道工程中罕見的特大特高型圍堰。

3.1大型充砂長管袋圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)

1)東岸設(shè)置端頭整體式、兩側(cè)分離式充砂長管袋臨時(shí)圍堰；西岸設(shè)置分離式圍堰。圍堰施工采用“平面分區(qū)、豎向分層”方案，內(nèi)外堰體及中部砂芯同步施工，期間穿插圍堰坡面防護(hù)工序。總體施工工藝為： 長管袋加工—運(yùn)輸?shù)绞┕^(qū)域—展放長管袋在甲板、施工船定位—砂船?？俊涮罡襞摗糯涮畲w—充填完成—充填下一組長管袋至完成。具體為： 單個(gè)管袋大小約為40 m×60 m，接縫采用丁縫法，2道錦綸線，針腳間距≤7 mm拼幅縫制；結(jié)合鋪排船上的GPS以及絞、放錨纜進(jìn)行定位，根據(jù)江水流速和水位調(diào)整船體定位坐標(biāo)，長管袋順?biāo)鞣较蜾佋O(shè)，定位位置比設(shè)計(jì)往上游偏移2～3 m；鋪排船、運(yùn)砂船和吹砂船3船并靠，進(jìn)行充填砂施工，砂水比控制為1∶0.75，泥漿泵出口壓力控制在0.2～0.3 MPa，在鋪排船滾筒的控制下，利用隔艙內(nèi)充填砂自重將長管袋沉入江底。

2)防滲體系施工技術(shù)。通過對(duì)塑性混凝土配合比、槽壁加固、成槽工藝、泥漿性能指標(biāo)、清孔換漿、混凝土澆筑及墻體檢測(cè)等分析，提出臨江圍堰防滲墻施工中三軸攪拌樁槽壁加固、配合比試配驗(yàn)證、“兩鉆兩抓”成槽工藝、超聲波儀成槽檢驗(yàn)、高密度電法墻體檢測(cè)以及膨潤土泥漿性能指標(biāo)、加強(qiáng)混凝土過程控制等主要施工方法和技術(shù)措施[12]。此外，正值汛期施工18.5 m高程以上堰體，若黏土斜墻無法在贛江水位上漲至18.5 m高程之前把二期堰體施工完成，圍堰將無法滿足防洪要求，整個(gè)岸下基坑受洪水的影響無法進(jìn)行施工，影響紅谷隧道施工進(jìn)度。為保證圍堰滿足防洪要求，同時(shí)保證紅谷隧道工期節(jié)點(diǎn)，通過研究分析，把上部堰體調(diào)整為鋼筋混凝土擋墻，并在擋墻背后回填砂土，并施作坡面防護(hù)，調(diào)整設(shè)計(jì)后的圍堰橫剖面如圖2所示。

圖2　圍堰上部結(jié)構(gòu)橫斷面(單位： m)

3)圍堰內(nèi)基坑鋼管堵頭樁“干割除”工法。鋼管樁位于沉管陸上暗埋段與沉管江中段交接處，是圍堰內(nèi)暗埋段深基坑開挖圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的防滲體系部分。根據(jù)目前國內(nèi)其他沉管隧道施工案例，以及南昌市紅谷隧道設(shè)計(jì)圖紙，鋼管樁上部為臨時(shí)支擋部分，該部分為中空，采用φ1 140 mm鋼管連接而成，圍堰拆除時(shí)通過水下切割工藝回收。然而由于征拆滯后，導(dǎo)致圍堰拆除位于枯水期，無法實(shí)施水下切割。本項(xiàng)目根據(jù)贛江水位情況降低圍堰高度、減薄端頭堰體厚度，提出采用干割除鋼管樁方法。其工藝流程為： 鋼管樁及攪拌樁施工—基坑外降水井布設(shè)—冠梁及混凝土支撐—基坑土方開挖及鋼支撐—主體結(jié)構(gòu)及土方回填—拆除鋼支撐、冠梁及混凝土支撐—鋼管樁處圍堰放坡開挖—第1次切割鋼管樁—第2層土方開挖—鋼管樁切割到底—圍堰剩余部分拆除。圖3為鋼管樁切割縱斷面示意圖。鋼管樁“干割除”類似于明挖基坑施工，利用挖掘機(jī)進(jìn)行基槽土方開挖，破除攪拌樁，并可通過增加挖掘設(shè)備，加快鋼管樁兩側(cè)土石方開挖速度，顯著提高施工整體進(jìn)度。相比水下切割堵頭鋼管樁需專業(yè)潛水員攜帶供氧及切割設(shè)備，并在狹小的鋼管樁內(nèi)作業(yè)，“干割除”工法安全可靠性高。

圖3　鋼管樁切割縱斷面示意圖(單位： m)

3.2大型充砂長管袋圍堰施工效果

兩岸大型圍堰施工完成后，經(jīng)受住南昌地區(qū)第1次汛期的考驗(yàn)，順利完成暗埋段明挖基坑的施工。圍堰5個(gè)不同監(jiān)測(cè)斷面(SA1—SA5)內(nèi)測(cè)馬道處測(cè)點(diǎn)的水平位移如圖4所示，由圖4可以看出： 各測(cè)點(diǎn)的變形量均較小，大部分在10 mm左右，均小于設(shè)計(jì)要求的60 mm。表明長管充砂袋圍堰的施工工藝合理有效，能夠確保圍堰的安全和穩(wěn)定。

圖4　圍堰馬道處實(shí)測(cè)水平變形歷時(shí)曲線

Fig. 4Time-dependent horizontal displacements of bridleway for cofferdam

從防滲墻墻體質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果及基坑開挖過程中3個(gè)不同水位孔(SWY1、SWY2和SWY3)的監(jiān)測(cè)結(jié)果(如圖5所示)來看： 圍堰內(nèi)水位變化平穩(wěn)，維持在4 m左右，遠(yuǎn)低于圍堰外贛江水位，表明整個(gè)圍堰防滲體系止水效果良好，為明挖結(jié)構(gòu)及沉管對(duì)接施工創(chuàng)造了良好的條件。

圖5　圍堰內(nèi)監(jiān)測(cè)水位歷時(shí)曲線

4　大體積混凝土管節(jié)預(yù)制

沉管段共有12節(jié)管節(jié)，其中，有9節(jié)管節(jié)每節(jié)長度約115 m、2節(jié)每節(jié)長度約90 m、余1節(jié)約107 m。管段結(jié)構(gòu)橫斷面尺寸為30.0 m×8.3 m，采用“兩孔一廊道”形式，頂板厚1.10 m、側(cè)墻厚1.0 m、底板厚1.20 m，屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu)。由于管節(jié)對(duì)防水、抗?jié)B及不同侵蝕條件下的工程壽命都有著極為苛刻的要求，因此，對(duì)混凝土澆筑裂縫的控制要求高；而且需考慮混凝土泵送施工時(shí)的坍落度、水下環(huán)境耐久性與浮運(yùn)施工的容重控制等要求。此外，考慮到贛江水位對(duì)管節(jié)浮運(yùn)、沉放的影響，需在2015年和2016年豐水期對(duì)管節(jié)進(jìn)行浮運(yùn)和沉放，管節(jié)預(yù)制必須在豐水期前完成，再加上干塢塢口破除等其他工序占用時(shí)間，導(dǎo)致沉管預(yù)制工期緊張。

4.1大體積混凝土管節(jié)預(yù)制關(guān)鍵技術(shù)

1)配合比采用雙摻技術(shù)。通過對(duì)水泥與礦物摻合料間摻配比例、摻合材料種類的水化放熱性能和小圓環(huán)抗裂的試驗(yàn)分析，采用摻20%粉煤灰和20%礦渣粉的膠凝材料體系[13]。

2)管節(jié)預(yù)制關(guān)鍵設(shè)備選型及配套技術(shù)[14]。干塢基坑呈“上口大、底口小”形狀，塢底預(yù)制管節(jié)場(chǎng)地兩側(cè)空間多種大型配套設(shè)備交叉作業(yè)使場(chǎng)地受限，倘若吊裝設(shè)備選擇不合理，不僅制約工序銜接，而且進(jìn)度也無法保證。因此，從管節(jié)預(yù)制的工期、質(zhì)量以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)相應(yīng)設(shè)備選型和配套進(jìn)行論證、設(shè)計(jì)、實(shí)施和總結(jié)，混凝土拌合生產(chǎn)采用3臺(tái)套自建拌合樓，配置2臺(tái)套天泵及6臺(tái)套運(yùn)輸罐車，考慮到季節(jié)性澆筑混凝土，配置2臺(tái)套拌合樓冷水機(jī)組。模板體系的配置遵循與工期、作業(yè)面、施工工藝相結(jié)合的原則，2個(gè)作業(yè)面分別配置頂、底板，形成流水作業(yè)。

3)原材料降溫措施。控制材料入模溫度不超過30 ℃，采用“堆場(chǎng)初冷+冷水拌和”的骨料預(yù)冷方案，骨料初冷用水采用冷卻塔生產(chǎn)，混凝土拌和用冷水采用冷水機(jī)組生產(chǎn)。

4)采用分段、分層澆筑混凝土，設(shè)置后澆帶。管節(jié)縱向分段、豎直分層澆筑成型，相鄰縱向分節(jié)之間設(shè)置1.5 m 長的后澆帶(底板不設(shè)后澆帶，如圖6所示)，每節(jié)管節(jié)均分2次澆筑，先施工底板，然后同時(shí)施工邊墻和頂板。沉管底板及頂板由于厚度較大，采用自上而下分層均勻向上澆筑的方法。

5)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)與溫控技術(shù)。埋設(shè)冷卻水管的目的是降低墻體混凝土內(nèi)部溫度峰值，使側(cè)墻與底板之間獲得漸變的溫度曲線，以減少墻體與底板的溫差及溫度應(yīng)力的約束。在澆筑上層頂板混凝土?xí)r，在側(cè)墻至外側(cè)上倒角(墻厚1.0 m)內(nèi)預(yù)埋冷卻水管，管段兩外側(cè)墻各1套。冷卻管布置如圖7所示。同時(shí)對(duì)管段混凝土各點(diǎn)的溫度變化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)獲取混凝土管段內(nèi)各點(diǎn)的溫度，以及管段內(nèi)外的溫差，以采取相應(yīng)的控制措施，防止混凝土管段產(chǎn)生裂縫，尤其是貫穿性裂縫，為后序混凝土沉管管段的澆筑施工提供借鑒，指導(dǎo)混凝土澆筑方案與工藝的調(diào)整與優(yōu)化。

(a)

(b)

圖7　側(cè)墻冷卻水管布置示意圖(單位： m)

6)大型鋼模整體轉(zhuǎn)場(chǎng)施工方案。根據(jù)沉管預(yù)制工期的安排，2個(gè)子干塢間的模板轉(zhuǎn)運(yùn)工作需要往復(fù)4次，最大的6套預(yù)制內(nèi)模臺(tái)車的設(shè)計(jì)總質(zhì)量達(dá)到3 500多t，逐件解體拆除后轉(zhuǎn)運(yùn)再次拼裝，將影響模板精度，且轉(zhuǎn)運(yùn)拼裝時(shí)間較長，任務(wù)繁瑣，拆裝工作量巨大，制約管段預(yù)制進(jìn)度，滿足不了沉管預(yù)制節(jié)點(diǎn)工期的要求?，F(xiàn)場(chǎng)通過對(duì)鋼模臺(tái)車的質(zhì)量、尺寸以及行走路線道路情況等分析，合理設(shè)計(jì)鋼模臺(tái)車行走路軌架、起吊吊具、拖運(yùn)固定車架等，合理配套吊裝、轉(zhuǎn)運(yùn)等機(jī)械設(shè)備，采用“路軌架出管段腔體+大噸位履帶吊整體吊裝+重型低平板半掛拖車拖運(yùn)”方式，分次分段完成大型鋼模臺(tái)車整體轉(zhuǎn)場(chǎng)施工。大型鋼模臺(tái)車全部從管段東側(cè)駛出管段腔體，進(jìn)行分段、吊裝、裝車，沿入塢便道先上坡后下坡，經(jīng)塢底道路至管段西側(cè)駛?cè)牍芏吻惑w，完成吊裝及組裝，調(diào)試后投入使用。鋼模臺(tái)車整體吊裝、轉(zhuǎn)運(yùn)方案縮短模板拆裝時(shí)間近2個(gè)月，為管段預(yù)制釋放近2個(gè)月的工期，最大程度地緩解了工期壓力。

4.2大體積混凝土管節(jié)預(yù)制實(shí)施效果

通過采取以上綜合措施，在管節(jié)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工過程中，各工序銜接流暢，鋼筋綁扎與混凝土澆筑過程順利，各工序相互干擾少；模板體系滿足結(jié)構(gòu)尺寸精度及施工進(jìn)度要求；混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)檢測(cè)滿足大體積抗裂防滲高性能混凝土的物理力學(xué)性能及耐久性的要求，裂縫數(shù)量較少，施工段落無貫穿性裂縫。

5　長距離窄航道管節(jié)浮運(yùn)

本工程浮運(yùn)航道自干塢起，沿途經(jīng)過生米大橋、朝陽大橋、南昌大橋，最后到達(dá)隧址，全長8 650 m，寬70 m，疏浚底標(biāo)高為+3.6 m，按1∶4放坡開挖，轉(zhuǎn)彎半徑不小于500 m。浮運(yùn)航道平面如圖8所示。

圖8　浮運(yùn)航道平面圖

管節(jié)浮運(yùn)水位應(yīng)不低于13.5 m，需在豐水期進(jìn)行施工。為保證浮運(yùn)安全，針對(duì)浮運(yùn)過程中不同區(qū)域制定了相應(yīng)的施工方案，具體如下：

1)管節(jié)絞拖出塢施工方案。管節(jié)出塢時(shí)，管頭未出塢口采用絞車絞拉，出塢口采用絞車絞拉、全回轉(zhuǎn)拖輪把控方法。出塢時(shí)由于是縱斷面迎流(即橫向迎流)，需選擇在水流較小(≤0.6 m/s)的時(shí)間窗口進(jìn)行。在干塢四周布設(shè)絞拉系統(tǒng)，選用150 kN絞車、160 kN轉(zhuǎn)向單輪滑車以及6 m×6 m×4 m的170 t鋼筋混凝土水下錨塊。同時(shí)考慮到浮運(yùn)過程可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)，在管面上布置4臺(tái)15 t電動(dòng)絞車及1臺(tái)300 kW式發(fā)電機(jī)，用于管節(jié)出塢以及浮運(yùn)過程應(yīng)急。此外，由于管節(jié)預(yù)制時(shí)頂部兩側(cè)為2.3 m×2.3 m的大倒角，拖輪無法直接旁拖或頂推，因此必須在管頭及管尾兩側(cè)各安裝鋼結(jié)構(gòu)旁拖工裝架和預(yù)埋裝置。管節(jié)出塢采用塢內(nèi)絞車及起重船(工程船)配合的方法，如圖9所示，管節(jié)出塢后由拖輪接拖。

W1—W6為絞車； 1#—5#為拖輪。

圖9管節(jié)出塢示意圖

Fig. 9Sketch diagram of segment undocking

2)塢口至南昌大橋施工方案。管節(jié)出塢后過生米大橋段、生米大橋下游至朝陽大橋上游段、朝陽大橋段、朝陽大橋至南昌大橋段，該區(qū)段水域?qū)掗?，橋墩間距相對(duì)較大，水流速度基本處于0.5 m/s以下。此區(qū)段管節(jié)浮運(yùn)典型拖航編隊(duì)如圖10所示，其中，拖輪A、D為3 600 HP，拖輪B、C、E為4 200 HP。在水流速度較緩、水域較開闊時(shí)，拖輪A、B、C可適當(dāng)提供向前的動(dòng)力，提高管節(jié)浮運(yùn)速度；當(dāng)水流速度較快或水域較為狹窄時(shí)，拖輪B、C、D、E提供反向動(dòng)力，抵抗水流力，控制管節(jié)浮運(yùn)速度。在整個(gè)拖航編隊(duì)浮運(yùn)過程中，均由拖輪A、B、C、D提供側(cè)向力，以調(diào)節(jié)管節(jié)前進(jìn)方向。向右側(cè)調(diào)整時(shí)，由拖輪A、D、E提供側(cè)向推力；向左側(cè)調(diào)整時(shí)，則由拖輪A、B、C、D提供側(cè)向推力，拖輪D、E始終負(fù)責(zé)尾部系留，正常拖航時(shí)E拖輪可作為備用拖輪。

圖10　管節(jié)浮運(yùn)典型拖輪編隊(duì)示意圖(單位： m)

3)管節(jié)拖航和浮運(yùn)穿越南昌大橋施工方案。浮運(yùn)航道南昌大橋處橋跨橋墩軸線間距為80 m，實(shí)測(cè)凈寬約68 m，拖輪和管節(jié)穿越時(shí)與橋墩的凈間距很小。為防止船舶撞擊橋墩，采取橋墩防撞保護(hù)措施，保護(hù)設(shè)計(jì)采用筒形自浮式復(fù)合材料防撞設(shè)施加導(dǎo)向柱方案。在橋墩承臺(tái)臺(tái)階處至橋墩范圍內(nèi)設(shè)鋼導(dǎo)向柱支撐系統(tǒng)，在承臺(tái)周圍設(shè)置筒形自浮式復(fù)合材料防撞設(shè)施，如圖11所示。

圖11　橋墩防撞浮箱立面圖(單位： m)

此外，受江心洲沙丘的影響，水流方向與浮運(yùn)航道走向呈一定角度，方位為東北偏東方向，管節(jié)受側(cè)向水流力影響較大。為保證管節(jié)順利通過南昌大橋，在過南昌大橋前調(diào)整拖輪布置，在管節(jié)前端設(shè)大馬力拖輪A(3 600 HP，配40 m長“八字”纜繩)進(jìn)行吊拖，管節(jié)東側(cè)旁靠拖輪B(4 200 HP)和拖輪C(4 200 HP)進(jìn)行旁拖，尾端設(shè)拖輪D(3 600 HP)和拖輪E(4 200 HP，配80 m拖纜)進(jìn)行吊拖。管節(jié)前端進(jìn)入橋墩前，如圖12所示，前端拖輪A(3 600 HP)往西北方向緩慢擺動(dòng)，5艘拖輪配合，將管節(jié)緩慢往橋墩西側(cè)偏移約6 m，浮運(yùn)速度控制在10 m/min以內(nèi)，必要時(shí)頂推工作艇協(xié)助頂推管節(jié)。

圖12　管節(jié)浮運(yùn)過南昌大橋示意圖(單位： m)

Fig. 12Sketch diagram of segment passing through Nanchang Bridge (m)

4)管節(jié)出塢和浮運(yùn)監(jiān)測(cè)方案。為保證橋梁、管節(jié)和拖輪的安全，在浮運(yùn)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管節(jié)位置、姿態(tài)、方位、速度及5艘拖輪與管節(jié)相對(duì)于設(shè)計(jì)航線的偏線距離，保證浮運(yùn)過程中管節(jié)姿態(tài)、方位在安全范圍內(nèi)，確保整個(gè)浮運(yùn)過程中不發(fā)生拖輪擱淺、偏離航路、撞擊橋墩等事故。浮運(yùn)過程中，主要采用以下定位手段： ①5艘拖輪采用GPS羅經(jīng)進(jìn)行定位定向； ②沉管采用GPS-RTK進(jìn)行定位定向，INS慣性導(dǎo)航系統(tǒng)作為輔助，OCTANS光纖羅經(jīng)提供姿態(tài)數(shù)據(jù)，如圖13所示。

圖13　管節(jié)定位設(shè)備布置示意圖

Fig. 13Sketch diagram of arrangement of location devices on segment

在管節(jié)經(jīng)過大橋時(shí)，由于大橋遮擋，若發(fā)生GPS-RTK無信號(hào)狀況，切換至GPS慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，采集管節(jié)定位定向數(shù)據(jù)，確保在整個(gè)浮運(yùn)過程中管節(jié)位置信息可靠。各船舶數(shù)據(jù)發(fā)送至沉管導(dǎo)航定位工作站后，進(jìn)行集中廣播，使每艘拖輪及各個(gè)指揮控制單元均可接收到其他作業(yè)船舶的位置、航向等信息。同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)指揮要求，可顯示各拖輪拖纜長度以及拖輪位置，為浮運(yùn)過程中拖輪指揮提供數(shù)據(jù)支持。

6　管節(jié)沉放與對(duì)接

江中沉管段相鄰管節(jié)及管節(jié)與明挖暗埋結(jié)構(gòu)間均采用GINA橡膠止水帶作為第1道止水防線，Ω止水帶作為第2道止水防線，然后采用PC鋼索柔性連接。管節(jié)浮運(yùn)到隧址，沉放到位，通過千斤頂拉合，在管節(jié)接頭間形成密閉空間，將接頭空間的水排出，產(chǎn)生負(fù)壓，在尾部水壓作用下，管頭GINA橡膠止水帶受壓變形，使2節(jié)管水密連接。為了滿足施工精度的要求，需要有橫調(diào)系統(tǒng)、縱調(diào)系統(tǒng)、垂直控制系統(tǒng)、壓排水系統(tǒng)及測(cè)量定位系統(tǒng)。

6.1管節(jié)沉放與對(duì)接關(guān)鍵技術(shù)

1)管節(jié)沉放與安裝工作內(nèi)容主要包括準(zhǔn)備工作、基槽內(nèi)臨時(shí)支承墊塊施工、沉放區(qū)系泊系統(tǒng)設(shè)置、基槽硬掃床、系泊及二次舾裝、沉放對(duì)接等工序[10]。其中，系泊系統(tǒng)設(shè)置和沉放對(duì)接為關(guān)鍵施工技術(shù)。由于管節(jié)安裝定位時(shí)主要承受橫向水流力，而縱向水流作用力相對(duì)較小，因此，系泊系統(tǒng)中錨塊的拋設(shè)主要考慮抵抗橫向水流力。系泊錨塊總體布置如圖14所示，E1管節(jié)采用岸上設(shè)置地錨+2個(gè)水中錨塊的系泊形式，E2—E12管節(jié)則采用4個(gè)水中錨塊的系泊形式。

圖14　系泊錨塊總體布置示意圖(單位： m)

管節(jié)沉放對(duì)接工序主要包括管節(jié)初步對(duì)接、安裝拉合裝置、管節(jié)拉合及檢測(cè)、水力壓接、管節(jié)檢測(cè)驗(yàn)收、管節(jié)穩(wěn)定壓載等內(nèi)容。管節(jié)沉放采用2艘浮駁吊沉放安裝方案，由浮駁甲板面的卷揚(yáng)機(jī)控制管節(jié)的沉放速度。管頭中部設(shè)置1個(gè)鼻托導(dǎo)向裝置；管尾底部兩側(cè)各設(shè)置1個(gè)支撐點(diǎn)，每個(gè)支撐點(diǎn)布置1個(gè)800 t的千斤頂支撐。3點(diǎn)形成管節(jié)沉放對(duì)接豎向支撐體系。管節(jié)沉放時(shí)，要求管頭中部的導(dǎo)向裝置先搭接，再將管尾落座至垂直千斤頂上，如圖15所示。然后潛水員測(cè)量2管節(jié)接頭端鋼殼距離及軸線偏差，安裝拉合千斤頂，進(jìn)行管節(jié)初步拉合對(duì)接，拉合應(yīng)對(duì)稱、逐級(jí)、緩慢進(jìn)行，以保證GINA橡膠止水帶均勻壓縮且不受到損傷。最后進(jìn)行水力壓接，將封門之間的水排出去，利用待安裝管節(jié)尾部的水壓力向已裝管節(jié)方向?qū)印?/p>

圖15　管節(jié)沉放對(duì)接示意圖(單位： mm)

2)時(shí)隔半年管節(jié)對(duì)接施工。按施工計(jì)劃，E7管節(jié)在E6管節(jié)沉放約6個(gè)月后再進(jìn)行對(duì)接，前后沉放的不同管節(jié)間可能會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降，影響管節(jié)接頭的受力變形特性。但由于E6管節(jié)沉降情況無法預(yù)知，為減少E6、E7管節(jié)接頭不均勻沉降導(dǎo)致接頭破壞的風(fēng)險(xiǎn)，采取如下應(yīng)對(duì)措施： ①在E7管節(jié)安裝前根據(jù)E6管節(jié)的實(shí)際沉降測(cè)量數(shù)據(jù)，確定E7管節(jié)的預(yù)抬高值； ②對(duì)E6管節(jié)端頭(管尾)灌砂進(jìn)行特殊處理，加灌1排管尾灌砂孔，砂盤將擴(kuò)散至E6、E7管節(jié)接頭外，這部分砂在沉放E7管節(jié)的時(shí)候進(jìn)行清除，避免淤泥淤積在E6管節(jié)東側(cè)端頭下方，進(jìn)而減少E6管節(jié)端頭的沉降量； ③E7管節(jié)端頭(管頭)灌砂時(shí)須保證密實(shí)度，施工過程中應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)、檢查前2排灌砂孔砂盤的形成情況，確保砂盤符合設(shè)計(jì)要求后，利用水泥砂漿回填沖擊坑，減少E7管節(jié)端頭沉降量； ④嚴(yán)格控制E6、E7管節(jié)接頭鋼剪切鍵支座安裝精度及安裝質(zhì)量，確保在接頭4組剪切鍵(包括側(cè)墻)及支座均完成后再拆除鼻托及導(dǎo)向裝置，從而控制E7管節(jié)端頭沉降量。

3)最終接頭施工。最終接頭設(shè)在E10-1與E10-2管節(jié)之間，采用預(yù)留合攏段、水下臨時(shí)密封連接、管內(nèi)干施工的方法完成，最終接頭與E10分段關(guān)系如圖16所示。管節(jié)沉放之前，將最終接頭基礎(chǔ)進(jìn)行拋砂整平，并安放底封板，在2段管節(jié)沉放之后，將底封板用螺桿拉起，使底封板上的橡膠止水帶緊貼住2管節(jié)底部并加以固定；之后把楔形止推塊放在管節(jié)之間作為支撐，安裝頂封板并收緊固定；然后在兩邊安裝側(cè)封板，并用螺栓固定。完成封板安裝工作后，派潛水員下水重新檢查測(cè)量封板的位置，確定實(shí)際情況符合設(shè)計(jì)要求后，在管節(jié)內(nèi)將最終接頭空間里的水抽排出來，在水壓作用下，封板上的橡膠止水帶壓縮，從而使空間水密，然后打開管節(jié)封門，在內(nèi)部對(duì)最終接頭的模板進(jìn)行焊接加固。最后進(jìn)行最終接頭鋼筋綁扎、模板搭設(shè)，并進(jìn)行混凝土澆筑，實(shí)現(xiàn)隧道整體貫通。

圖16　最終接頭與E10分段關(guān)系圖

4)管節(jié)沉放可視化監(jiān)測(cè)技術(shù)。在管節(jié)沉放時(shí)，由GPS-RTK和全站儀采集測(cè)量塔頂部特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)、姿態(tài)傳感器采集管節(jié)橫傾數(shù)據(jù)，通過通訊線纜、無線電數(shù)據(jù)鏈及串口通訊技術(shù)實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，計(jì)算以下參數(shù)： ①管節(jié)的姿態(tài)數(shù)據(jù)，包括軸線方位(Heading)、縱向坡度(Pitch)、橫傾(Roll)； ②管節(jié)首部對(duì)接面各個(gè)角部特征點(diǎn)實(shí)際位置與設(shè)計(jì)位置的橫差、高差、縱差； ③管節(jié)尾部底面角部特征點(diǎn)實(shí)際位置與設(shè)計(jì)位置的橫差、高差，再由管節(jié)沉放可視化監(jiān)測(cè)軟件形成數(shù)字模型實(shí)時(shí)顯示至各個(gè)終端，可從各個(gè)視點(diǎn)、多角度觀察沉管管節(jié)的實(shí)時(shí)姿態(tài)和位置，用于指導(dǎo)管節(jié)沉放施工[15]，如圖17所示。同時(shí)，由于管節(jié)沉放安裝容錯(cuò)率低，因此在管節(jié)靠攏下沉、著地下沉階段，采取如潛水員探摸測(cè)量等輔助措施，對(duì)本系統(tǒng)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行校核修正。

圖17　管節(jié)沉放可視化監(jiān)測(cè)軟件示意圖

Fig. 17Sketch diagram of visualized monitoring software for segment sinking

6.2管節(jié)沉放與對(duì)接實(shí)施效果

在管節(jié)端頭兩側(cè)邊墻埋設(shè)4組沉降監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)，根據(jù)對(duì)接完成后管節(jié)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)對(duì)接效果。分2種情況進(jìn)行分析： 1)對(duì)比前一管節(jié)東面南北差異與后一管節(jié)西面南北差異值，分析是否橫向扭開，定義橫向扭角θ=(東端沉降差-西端沉降差)×57.3/管節(jié)寬度； 2)對(duì)比前一管節(jié)東端位移測(cè)點(diǎn)值與后一管節(jié)西端位移測(cè)點(diǎn)值，分析是否豎向錯(cuò)開。比較時(shí)均按照同一時(shí)間起點(diǎn)計(jì)算相鄰管節(jié)沉降值。圖18和圖19為E1—E6相鄰管節(jié)橫向扭開角和豎向位移差的監(jiān)測(cè)結(jié)果，由圖18和圖19可以看出： 橫向扭角小于0.02°，豎向位移差值小于0.002 m，均滿足設(shè)計(jì)要求，橫豎向不會(huì)錯(cuò)開，接頭效果好。

圖18　相鄰管節(jié)橫向扭角

圖19　相鄰管節(jié)豎向位移差

7　沉管基礎(chǔ)處理與效果檢測(cè)

南昌紅谷隧道工程采用灌砂法進(jìn)行基礎(chǔ)處理，管節(jié)基礎(chǔ)灌砂如圖20所示，用砂泵將砂水混合物通過預(yù)埋的灌砂孔泵入管段底與基槽間不規(guī)則的空隙中，形成砂積盤，使管段底與基礎(chǔ)面相接觸，以達(dá)到將管段荷載均勻傳遞到地基中的目的。灌砂基礎(chǔ)的材料為砂與水泥熟料的混合物，其摻和比、粒徑及灌砂施工后的密實(shí)度應(yīng)保證灌砂基礎(chǔ)在7級(jí)地震的情況下不發(fā)生液化。根據(jù)基礎(chǔ)灌砂設(shè)計(jì)方案，砂盤的擴(kuò)散半徑設(shè)計(jì)為7.5 m；灌砂孔采用φ160 mm無縫鋼管；底板灌砂孔孔口橫向標(biāo)準(zhǔn)間距11 m，縱向標(biāo)準(zhǔn)間距9.5 m；基礎(chǔ)厚度為0.6 m，管段基槽為炸礁基槽，邊坡坡比為1∶2。

圖20　管節(jié)基礎(chǔ)灌砂示意圖

7.1沉管基礎(chǔ)處理關(guān)鍵技術(shù)

1)灌砂法施工工藝。管節(jié)基礎(chǔ)灌砂工作主要包括基槽測(cè)量、估算灌砂量、灌砂船就位、灌砂作業(yè)、檢驗(yàn)灌砂情況和灌漿封孔。施工的操作流程如圖21所示。由于管節(jié)沉放安裝后尾端力全部作用在2個(gè)臨時(shí)墊塊上，為防止墊塊受力損壞或產(chǎn)生沉降，應(yīng)首先對(duì)墊塊附近的灌砂管進(jìn)行灌砂。灌砂從管段尾端起第3排管段開始，先灌中間灌砂管，再同時(shí)對(duì)兩邊灌砂管進(jìn)行灌砂。在從尾端起第3排和第4排灌砂管灌砂完成后，再進(jìn)行其他灌砂孔灌沙。

2)通過1∶1壓力灌砂模型確定主要施工參數(shù)： 砂水比控制在1∶8～1∶12，開始灌砂時(shí)，以1∶8～1∶10為宜，灌砂后期，以1∶10～1∶12為宜，灌砂壓力控制在0.1～0.15 MPa，擴(kuò)散半徑為7.5～8 m，水泥熟料摻量為6%。

圖21　灌砂施工流程

3)灌砂施工效果監(jiān)測(cè)與檢測(cè)方法。施工過程中砂積盤的監(jiān)測(cè)，以管段上抬量、灌砂量、管段邊溢出量以及管段臨時(shí)千斤頂壓力等作為參考指標(biāo)，采用沖擊映像和全波場(chǎng)無損檢測(cè)相結(jié)合的檢測(cè)方法。在灌砂前、后，采用沖擊映像法和全波場(chǎng)無損檢測(cè)法；在灌砂過程中，僅采用沖擊映像法，且每次檢測(cè)間隔約1 h。每個(gè)管節(jié)南、北側(cè)各設(shè)置1套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)在中心灌砂孔布設(shè)4條測(cè)線，南北兩側(cè)各2條，邊孔布設(shè)1條測(cè)線，布設(shè)于水箱外側(cè)，接口處邊孔布設(shè)1條測(cè)線。與測(cè)線平行設(shè)置激發(fā)點(diǎn)，每個(gè)激發(fā)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于1個(gè)傳感器，激發(fā)點(diǎn)離傳感器0.15～0.20 m。使用質(zhì)量為350 g的沖擊錘用力擊打沉管底板以產(chǎn)生彈性波，激發(fā)產(chǎn)生的震動(dòng)能量以近源波(縱波、面波等各種波動(dòng)混雜在一起)的形式向四面?zhèn)鞑?，傳感器接收到信?hào)并傳送給小型地震儀。根據(jù)灌砂前、過程中波形分析、沖擊響應(yīng)能量分布、頻譜分布的變化，綜合判斷灌砂擴(kuò)散半徑、充盈程度。中孔以擴(kuò)散半徑達(dá)到7.5～8 m及充盈度≥65%為終孔指標(biāo)，邊孔以擴(kuò)散半徑達(dá)到7.5～8 m及溢砂與前一孔溢砂融合為終孔指標(biāo)，進(jìn)而指導(dǎo)砂泵壓力及停泵時(shí)間。灌砂施工過程中采用灌砂擴(kuò)散半徑及充盈度對(duì)灌砂效果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

7.2沉管基礎(chǔ)處理實(shí)施效果

2015年第1批E1—E6管節(jié)沉放后，采用上述工藝進(jìn)行基礎(chǔ)灌砂處理，潛水員對(duì)各管段基礎(chǔ)砂盤翻出情況(外翻寬度、高度)進(jìn)行探摸，結(jié)果顯示： 各管段砂基外翻寬度大多在1.0～2.0 m，僅個(gè)別較低，如E6-2孔僅0.3 m，但寬者可達(dá)2.3 m(E2-10灌砂孔)，最寬處3.0 m(E1-10灌砂孔)；各管段砂基外翻高度均在0.5～2.0 m，滿足設(shè)計(jì)和施工的要求。

在管節(jié)沉放對(duì)接后進(jìn)行管內(nèi)標(biāo)高測(cè)量，各管節(jié)東西兩端的兩側(cè)邊墻共埋設(shè)4個(gè)沉降監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)，如E1管節(jié)東西測(cè)點(diǎn)分別為CJE1D-1、CJE1D-2、CJE1X-1和CJE1X-2。對(duì)E1—E6管節(jié)近9個(gè)月的沉降量進(jìn)行觀測(cè)，得出代表性曲線，如圖22所示。由圖22可知： 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最大累計(jì)沉降量均在40 mm以下，說明沉管隧道基礎(chǔ)的承載力滿足設(shè)計(jì)要求，驗(yàn)證基礎(chǔ)灌砂施工工藝及灌砂效果現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、檢測(cè)和處理技術(shù)的有效性和合理性，可為后續(xù)各管節(jié)及類似工程的基礎(chǔ)灌砂施工提供參考和借鑒。

(a) E1管節(jié)

(b) E4管節(jié)

Fig. 22Time-dependent settlements of immersed tunnel foundation

8　結(jié)語

南昌紅谷隧道于2014年3月開工建設(shè)，工程施工中針對(duì)圍堰規(guī)模大防滲抗洪要求高、管節(jié)體型大防裂要求嚴(yán)、浮運(yùn)距離長航道窄且管節(jié)姿態(tài)控制難度大、水深流速快對(duì)接精度高、水下基礎(chǔ)處理難差異沉降要求小等重難點(diǎn)，通過多項(xiàng)科研項(xiàng)目攻關(guān)，取得如下成果：

1)形成“充砂長管袋+塑性混凝土墻+黏土斜墻+鋼筋混凝土墻”的臨時(shí)大型圍堰施工技術(shù)方法，保證圍堰的防滲性能；

2)獲得具有優(yōu)異抗裂性能的混凝土配合比，形成大體積混凝土防滲抗裂技術(shù)體系，并開發(fā)基于分離式超大干塢的管段制作技術(shù)；

3)提出超長距離管節(jié)浮運(yùn)及穿越小凈距橋梁管節(jié)姿態(tài)控制方法及橋墩保護(hù)技術(shù)；

4)形成大流速下管節(jié)沉放與對(duì)接、時(shí)隔半年管節(jié)對(duì)接和水下最終接頭對(duì)接等長距離、高精度管段對(duì)接技術(shù)體系；

5)創(chuàng)建了一種快速、簡便且具有較好適用性的內(nèi)河沉管隧道基礎(chǔ)灌砂及其效果監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)的新方法。

截至2016年7月6日，已完成西岸沉管接頭、12節(jié)管節(jié)預(yù)制、基槽開挖、東岸水下立交段主體結(jié)構(gòu)等重要節(jié)點(diǎn)工程，以及8節(jié)管節(jié)順利浮運(yùn)、沉放、對(duì)接和基礎(chǔ)處理；申報(bào)了20余項(xiàng)國家發(fā)明專利、10余項(xiàng)國家實(shí)用新型專利以及10余項(xiàng)省部級(jí)工法。取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，并為我國今后在內(nèi)河修建類似工程提供先例和典范。

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Key Construction Technologies for Honggu Immersed Tunnel Located in Inland River in Nanchang

HE Yi

(ErchuCo.,Ltd.ofChinaRailwayTunnelGroup,Sanhe065201,Hebei,China)

Honggu Tunnel in Nanchang is an immersed tunnel located in middle reach of Ganjiang River, where the flow velocity drop and water level drop are large. There are great difficulties in large-scale cofferdam construction, segment prefabrication in two docks, segment floating transportation and docking and tunnel foundation treatment effect detection. As a result, a series of technologies are adopted. The technologies adopted include: 1) The complex structure of gravel filled tubular pocket + plastic concrete wall + reinforced concrete wall and dry out method for steel tube plug pile in foundation pit are adopted so as to realize rapid construction and flood prevention and anti-permeability of the cofferdam. 2) The segment prefabrication quality and efficiency can be guaranteed by technologies used for mixing proportion design, casting, curing and temperature control of concrete, key equipments selection for segment prefabrication and replacing method for large-scale steel mold. 3) The safe long-distance segment floating transportation can be guaranteed by using professional equipments, rational tugboats formation and multifunctional GPS-RTK monitoring system. 4) The accurate docking of segments under high water level drop is realized by using visualized monitoring system, submarine survey work and water-tightness control technologies for the connection between joints. 5) The real-time monitoring and comprehensive evaluation of gravel filling effect of tunnel foundation are carried out by using impact imaging method and underwater inspection method. The construction practice shows that the technologies adopted are rational and high-efficient; and can reduce risks and the cost and shorten the construction period.

immersed tunnel; cofferdam construction; segment prefabrication; segment floating transportation; segment sinking and docking; foundation treatment

2016-05-19;

2016-07-28

中鐵隧道集團(tuán)科技創(chuàng)新計(jì)劃重大課題(隧研合2014-04)

何毅(1968—)，男，四川西充人，1995年畢業(yè)于上海鐵道學(xué)院，鐵道工程專業(yè)，本科，高級(jí)工程師，主要從事隧道與地下工程施工技術(shù)管理工作。 E-mail: 412559629@qq.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2016.09.009

U 455.46

B

1672-741X(2016)09-1085-10