上海外环沉管隧道关键施工技术概述

上海外环沉管隧道关键施工技术概述 干坞施工 干坞是沉管管段的颈制场地，在规模、地址、技术条件及经济性上需满足沉管管段的制作以及总体工程的要求。 干坞选址在浦东三岔港边的黄浦江滩地处。在隧道轴线两侧建造两个可同时制作工程所需的所有(7节)管段的干坞(图3):A坞和B坞，其中A坞占地面积分别为4(9万m2，位于隧道南侧，可一次性制作E7、E6节管段3B坞占地8(1万m2，位于隧道北侧，可一次性制作E1、E2、E3、以、E5节管段。两干坞总开挖土方量近120万mJ。干坞场区新老大堤间滩地标高平均为十3(2m(吴湘高程)，农田标高平均为十4(5m，坞底标高均为—7(4m。 北 黄 浦 江 图3 干坞平面图 3(1 干坞基坑的边坡稳定 (1)干坞加固:为提高干坞边坡的稳定性，达到基坑隔水的目的，在干坞东、南、北三侧坡顶处设置2排郝肋咖深层搅拌桩，西侧临江处设4排搅拌桩。搅拌桩深至—16(0m，穿过透水层至粘土层作为封闭隔水帐幕。搅拌桩的水泥掺人量为13,，浆液水灰比不大于0(5，并掺人1,—3,的早强剂。 为了保证临江侧搅拌桩结构的整体性，内外两排桩施工时纵向不允许出现施工冷缝。同时，搅拌桩施工完成后，在其上构筑钢筋混凝土挡墙结构，以满足防汛要求，并在内侧加宽作为坞顶施工便道。 (2)干坞开挖及边坡处理:根据分析计算结果，干坞分四级放坡，综合坡度为1:3(5(迎江侧综合边坡为1:4)，中设3级1(5m宽平台。边坡采用混凝土护坡方式，并设置纵横向钢筋混凝土梗格。 干坞土方施工时分4个工作面同时进行，每个工作面配1台1(4m?挖掘机、1台长臂挖掘机和1“2台0(4m?挖掘机。开挖施工设三级临时施工平台，临时边坡控制在1:3左右。 边坡土体的水由3m间隔设置的4100泄水子L排出，并流人坡面上的截水沟。 边坡坡面每级平台上设横向截水沟，与顺坡向排水沟构成坡面排水系统，可及时将坡面汇集的和泄水孔流出的水引排到坞底排水系统中，确保边坡的安全。 (3)并点降水:由于干坞基坑开挖面积大，深度大，且又处透水地层中，所以除在周边设置隔水帐幕外，还在边坡和坞底设置了降水井点，以保证开挖和使用期间的工程安全。 分级边坡在标高十3(4m、—0(4m、—3(9m处布置轻型降水系统，井点管长7。2m，井点间距1(2“2(4m。坞底采用深井真空泵降水，井深16m，有效降水面积枷mz，降水深度至基坑下1m o (4)坡脚处理:边坡坡脚处采用浆砌块石结构，由人工分段开挖砌筑。为避免坡脚处开挖过深，将坞底周边的排水沟设于距坡脚3(0m处。施工时分段从坡脚处按1:2的坡度放坡开挖，并立模 浇筑排水边沟。 (5)施工跟踪监测:干坞施工过程中加强对干坞地表和各平台处的沉降和位移的监测，并建立BP神经网络模型对干坞边坡变形进行分析预测，判断基坑的稳定性。当实测的变形量超过预测的75,，即进入关注阶段，当达到或超过预测值，即报警并采取稳定边坡措施。由于制定了科学合理的施工 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，并加强了施工监控，使干坞基坑开挖始终处于受控状态，实测最大沉降为216(98mm，出现在最先开挖的东面坡体处。 3(2干坞坞底处理 (U坞底处理方法:为了避免管段制作因干坞地基变形产生裂缝，干坞施工时对干坞的坞底基础作了换填处理，换填厚度为1(0m。由于坞底基础不但要满足承载变形要求，而且要能消除管段起浮时的吸附力，因此管段下换填基础的上层为42cm的碎石起浮层。管底换填基础 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 如图4所示。 根据现场试验所得参数进行的三维有限元分析，采用换填基础可满足管段制作时差异沉降不大于20mm的要求。 (2)坞底换填基础施工:坞底基础换填施工分区分块进行。坞底最后30cm土体采用人工修挖，避免挖土机械扰动坞底土体，影响坞底基础承载力;块石抛填后采用压路机充分碾压，使块石挤人土体，以达到相当密实度;盲沟管排设保持畅通，并与坞底中部及周边的徘水管沟连通，以确保基底地下水及时排除;上部42cm厚起浮层选用颗粒级配均匀的材料，以保证起浮效果，施工时采用压路机分层碾压密实，并严格平整，以达到良好的管段制作基础标准。 (3)坞底排水:坞底排水系统分为地下徘水系统和坞底明排水系统。地下排水系统采用4100PVC打孔排水管，排水管横向间隔布置于管底换填基础中的倒滤层中，双向坡度为3肋，并与纵向排水明沟相接，以将坞底地下水收集后排人排水明沟，最后流人集水井里。坞底明排水系统由顺管段方向的明沟和周边边沟以及设于干坞转角处的集水井组成。主要用来汇集和排除边坡和坞底的 水。 4 管段制作 江中段的混凝土管段采用本体防水结构，管段制作时的裂缝控制和于舷控制是管段制作的关键。 4(1 管段混凝土结构裂缝控制 (1)混凝土的配合比设计和生产:混凝土配合 比的设计中应用了掺加粉煤灰和外加剂的“双掺”技术，以减少水泥用量，降低水化热，提高混凝土工作性和抗渗性，并可补偿收缩，从而最终达到减少裂缝产生、提高混凝土抗裂和抗渗性的目的。通过对多组配合比的混凝土强度、抗渗、重度、施工性能，以及绝热温升等指标的测定比较，选择了如表1的管段混凝土配合比。 为了达到混凝土配合比的设计要求和性能，首先对原材料的供应和计量进行严格控制;其次根据夏季施工的环境温度，搭设原材料凉棚;再是通过外加剂中缓凝组份的调节来控制混凝土配合比在不同季节条件下的施工性能。 (2)管段施工流程:根据地基沉降分析结果，管段制作采用由中间向两端推进的分节浇筑流程。每节管段共分6小节，每小节浇筑长度控制在13(50。17(85m左右。每两小节间设宽1(5m左右的后浇带以减少管段因温度应力及纵向差异沉降而产生的裂缝。 每小节的管节分3次(底板、中隔墙、顶板及外侧墙)浇筑。为减少新老混凝土问的不利约束，严格控制各次混凝土浇筑的间隔时间，其中底板和侧墙的浇捣间隔时间不超过20天。 (3)支模体系优化:为了减少混凝土结构的渗水路径，在模板设计中取消了外侧墙模板的对拉螺栓，而改为采用具有大刚度的侧墙靠模系统，且模板采用具有低热传导的竹夹板。 (4)混凝土冷却措施:管段结构采用的混凝土的绝热温升较高，如不采取降温措施，墙体的内外温差可能超过40Y，裂缝比较容易产生，所以必须采取冷却措施。根据理论计算，底板和顶板的温度应力远小于同期混凝土的抗拉强度，所以冷却管的布置范围仅为外侧墙内。冷却管双排布置，排间距为500mm。底层冷却管布置在底板与侧墙的施工缝以上删mm处，共布置2列20根冷却管(图5)。 每列冷却管为独立的冷却系统。每个系统的冷却水流量和进水温度根据混凝土水化热历时曲线和环境温度进行调节，以防止混凝土温度过度降低而使冷却管周混凝土冻裂。当测点的混凝土温度回落2。4Y时，及时停止混凝土冷却。每小节管节制作 时分别对底板、钡0墙和顶板进行了温度监测。经实测数据分析，采用冷却措施后，混凝土温度应力可降低50,以上。 (5)混凝土浇捣及养护:管段混凝土采用泵送。外侧墙与顶板一次浇捣完成，以减少施工缝的形成。外钡0墙浇捣过程中，使用了浇捣串筒，以防止混凝土离析，同时采用分层浇捣以保证混凝土的密实。管段养护时，底板和顶板采用蓄水养护;中隔墙采用喷水保湿养护;外钡0墙外钡0采用带模和覆盖的保温保湿养护方法，内侧则采用悬挂帆布封闭两端孔口后保湿养护的办法。 (6)后浇带施工:后浇带是为控制混凝土收缩和地基差异沉降引起的裂缝而设，其必须在相邻管节的混凝土达到设计强度、相邻管节的沉降基本稳定、外侧模板拆除后进行施工，一般控制后浇带施工和管节施工的间隔时间不少于奶天。后浇带施工同样分3次制作。 4(2管段干舷控制 管段干舷控制的关键是保证管段制作的尺寸精度、管段混凝土的重度和均匀性。 (1)支模 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 :制作管段的底模采用1(8cm厚的九夹板，铺筑在经碾压密实的碎石起浮层上。管段顶板模板采用九夹板，支架采用可移动支架形式。支模的刚度均保证了在52kN?m—?垂直施工荷载作用下变形小于3mm的要求。 侧墙支模系统，除模板需达到保温、保湿和平整度要求外，整个系统还需在70kN?m—2的钡0向施工荷载作用下变形不大于3mm。根据计算，钡0墙模板采用2(4m)(1(2m 的钢框竹夹板。外钡0墙模板支靠在由水平间距为60cm的70m×50mm横向方钢围棋和纵向间距为1m的700×400“H”型钢组成的水平支承体系上，型钢底脚焊接在管段外钡0坞底的预埋铁板上，上端与顶板上、下排钢筋连接，形成两侧钡0墙的对拉形式，而内钡0墙模板则由内孔支架水平支承。 (2)混凝土重度控制:混凝土生产中除对原材料的采购进行管理外，还必须对计量系统经常校难，保证每斑、每次混凝土的称量精度。此外，混凝土的浇筑严格按规范分层浇捣密实。每次混凝土浇捣完成后需将方量、试块重度等仔细统计并汇总，实行材料总量控制，以提供管段干舷计算分析。 5 基槽浚挖和清淤 江中基槽浚挖和基槽内回淤处理是管段沉放前的重要工作，其作业的质量是沉放成功的保证。 5(1 基槽浚挖 (1)高精度定位定深监控系统:以往水中挖泥由于抓斗定位精度差，造成抓斗水下挖泥超挖和欠挖，使基槽平整度差，标高达不到要求，所以解决挖泥精度问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的关键是定位。双GIIS—R1K定位定深系统可对船舶进行三维精确定位，其平面定位精度为2—3cm，高程精度4—6cm。系统能以平面和剖面的图形数据形式将泥斗位置和深度显示在监控屏幕上指导操作者挖泥。 (2)浚挖工艺:基槽浚挖分普挖与精挖两步进行。普挖为基槽底面以上3m至河床顶面的部分，精挖为剩余部分。挖泥采用由定位定深监控系统控制的8m?抓斗挖泥船施工。基槽浚挖时江中采用逆流施工;两岸浅滩处则采取顶滩展布作业。施工时分条分层作业，每条宽16m，每层挖深3m o5(2基槽清淤技术 基槽清淤采用由10凹—1创旧mJ(h—E的绞吸船和抛锚船联合组船的方案，利用抛锚船的移位控制绞吸船的船位和清淤点的进点。清淤点的平面位置采用高精度的凹腮仪器控制。 清淤采用定点、分层施工。施工过程中采用回声测深仪 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 ，吸完一遍检测一次，往复清淤多遍，直至要求的水样比重和水深度。清淤吸出的泥浆由水上诽泥浮管输送到基槽下游删m的江中水面下诽放。 6 管段浮运与沉放 管段浮运沉放的技术关键是管段水平和垂直控制的方法，以及管段水下沉放对接的姿态监控和管段沉放后的稳定。 6(1 管段水平控制系统 管段出坞采用坞内绞车和拖轮结合的方法，过江浮运采用4艘3枷匹全回转拖轮拖带管段的方法，另用2艘拖轮辅助克服管段在江中浮运受到的水流阻力。管段沉放采用双三角锚的锚缆系统(图6)，该系统最大的特点是对航道的影响小，理论上仅为管段的长度。沉放时江中沿管段两端延长线距管段1凹m布置2对4只170t沉放用横向定位锚靛，为吸附式重力锚块。沉放时以安置在管段前后两个测量塔上的6台10t卷扬机控制管段在水中的平面位置。 6(2管段垂直控制系统 管段沉放采用双浮箱吊沉法。钢浮箱按1,的管段负浮力设计。管内水箱的储水量按1(04的管段抗浮安全系数设计，可为管段在沉放的各个阶段提供相应的负浮力。水箱设计除考虑黄浦江河道积淤严重的问题外，还考虑了管段拖运沉放时土6。的最大纵、检摆角，管段内共设置18个容量为3凹m; 的水箱。管段每孔中的各个水箱由1根进徘水总管连接，并配水泵1台。左右2孔的两根水管之间设1根连通管，以便2根总管相互备用。进排水系统可采用强制进水、自然进水和隔腔徘水等操作方式。 管段支承采用四点支承方式，前端搁置在2个鼻托上，后端两个垂直千斤顶搁置于临时支承上。临时支承采用钢管桩。 6(3 管段淳运、沉放作业 (U作业计划:管段过江浮运和沉放一般选定在每月中潮差最小、流速最缓的一天中进行。其中将过江浮运安排在施工当天一个慢流的时间段内，而潜水检查、管段对接则安排在下一个慢流时间段内进行。 (2)管段浮运:管段坞内抽水起浮后即由坞内绞车和拖轮配合将管段移至位于坞口出坞航道处的系泊位置，系泊后由浮吊完成管顶钢浮箱及测量塔等题装设备的安装，同时做好管段浮运准备。管段浮运当天，逐步解除系泊缆绳，并由4条拖轮带缆趁上午高平潮时间将管段沿临时航道浮运至隧道轴线处，再沿隧道轴线浮运至江中沉放位置，然后连接沉放定位缆绳，解除浮运拖缆，拆除GINA保护措施，安装拉合千斤顶，管段沉放准备就绪。 (3)管段沉放:管段浮运至距已沉管段10m位置处，即停顿调整系缆布置，进入沉放状态。管段沉放首先灌水克服干舷，然后继续灌水达到管段下沉所需的约1,的负浮力。当浮箱吊力达到1,负浮力时，即以约30cm?m沁—I的速度放缆下沉。下沉开始时，先按沉放设计坡度调整管段姿态， 然后以3m为一下沉幅度，不断测量和调整管段姿态，直至距已沉管段2(5m处，随后前靠距已沉管段2(5m继续下沉，当距设计标高1，2m时，再前靠至距已沉管段50cm距离处，将管段搁置在前端结构下鼻托上，同时伸出尾端垂直千斤顶，搁置在支承钢管桩上。最后通过水平定位系统和临时千斤顶对管段的平面位置和纵坡进行调整，准备拉合对接i (4)管段拉合、对接:待沉管段调整到设计的姿态后，即从岸上绞拉滑轮组拉合管段，然后再打开封门上的公100进气阀和4150排水阀排除隔腔内水，进行水力压接。 6(4管段浮运、沉放三维姿态测量 管段浮运、沉放采用坐标测量方法。沉放时在黄浦江一岸隧道轴线处设立一个测站，3台全站仪，通过测量管顶测量塔上的棱镜坐标，并根据管段特征点和棱镜坐标的相对坐标关系确定管段水下三维姿态。整个测量系统具有人工对准、自动采集、数据通信(有线或无线)传输、计算机处理并实时显示管段三维姿态的功能，可满足管段沉放定位精度的要求;系统的数据采集频率可达5秒一组，满足了管段沉放的定位操作要求o 6(5管段沉放后稳定 水力压接完成后，缓缓放松钢浮箱上吊缆，使整个管段由前端鼻托和后端2个垂直千斤顶支承。然后根据实测的江底最大水重度，向管内水箱内灌水，直至抗浮安全系数达到1(03左右为止。随后立即拆除钢浮箱、测量塔、人孔井等管顶颜装件，以尽速提供锁定抛石回填材料和设备进点施工。 沉放完成后需在管段外侧齐腰部进行锁定回填，以确保管段的稳定。回填施工采用网兜法，施工抛石分丝、分层、对称进行，由距自由端30m处向压接端抛填，剩余部分待?下节管段沉放后完成，以防抛石滚落到下节管段基槽影响沉放。为提高定位精度，将定位定深系统应用于锁定抛石。6(6 管段沉放时的航道管理 由于管段需过江浮运才能到达沉放位置，所以管段浮运期间须实行3小时封航;而管段沉放作业时可保持航道通行，但需限速3节。 管段基础施工 管段基础施工的关键是管底灌砂基础的密实。 管段沉放到位后，须对管底约50cm的空隙进行灌砂。为了提高管段结构的水密性，底板下的灌砂孔通过隔墙从顶板引出，灌砂施工由潜水员将灌砂管接入设于顶板上的灌砂口，然后从停泊于江面上的灌砂船将砂压入管底(图7)。为防止灌砂基础的震动液化，灌砂料中掺入了5,的水泥熟料。根据试验，1:8。1:9砂水混合比的灌砂料在流量为5m;?s—1时的最大扩散半径可达到7(5m。据此，每节管段横向每排布置4个灌砂孔，孔间距为10(25。ll m，排间距为10m o 沼砂按由压接端向自由端，每排先中孔后边孔 的顺序施工，但每节管段都将最后一排孔留至下节管段沉放后灌注。为了估算灌砂孔的灌砂量，需在管段沉放前测量基槽的深度，此外还在管段沉放之前，对管段的灌砂预留孔进行编号，并用塑料铭牌系于管面灌砂孔的法兰板上。管段沉放后灌砂施工前首先进行灌砂设备试运转，以验证灌砂泵、输送带等整套灌砂系统的性能，取得灌砂的各种参数。灌砂过程中，对灌砂量、灌砂压力进行监测，并采取潜水员水下探摸和管内测量等手段了解砂积盘的形成情况和管段抬升情况。 8 沉管连接 8(1 管段间接头 管段间采用柔性接头形式(图8)。其中GINA橡胶止水带和0MEGA橡胶止水带构成管段接头的两道防水屏障;预应力钢缆则作为W。地震烈度工况下的接头限位装置，这种装置又可在管段最终接头施工时提供一部分管段止退力。同时接头处还设置了水平和垂直剪切键。 GINA止水带在管段制作后期、坞内灌水前完成。安装前必须保证管段端钢壳的面不平整度小于3mm，每米面不平整度小于1mm，垂直和水平误差不允许超过3咖。为了避免GINA止水带在浮运 中碰撞受损，需在GINA带上部安装保护罩。 oMEGA止水带的安装在管段沉放后、管段接头处两道封墙拆除前完成。为了安装方便，oMEGA止水带在底边留有一个现场硫化热接接头。oME—GA止水带安装完成后，即进行oMEGA止水带的检漏试验，检漏试验的压力为0(3MPa。 oMEGA止水带安装完成后即连接接头钢拉索，并旋紧连接套简使拉索预紧。之后对钢拉索进行外裹橡胶伸缩管和热缩管、内注油脂的防腐防锈处理，并在外侧设置1(2cm厚的防火板，达到耐火温度为12凹Y，耐火持时为1小时的防火要求。 最后进行管段底板处水平剪切键的制作，中隔墙和外侧墙处的垂直剪切键施工待管段稳定后进行。8(2最终接头施工 由于管段沉放顺序为E7、E6(即E6—2)、E1、E2、E3、以，最后沉放E5(连带E6—1)，所以最终接头为位于E6和E5之间(实际是E6—2和E6—1之间)的水下接头。最终接头采用防水板方式施工。这种方法的特点是:把E6管段沿纵向分成三部分施工，其中包括第二次沉放的E6—1和随E5沉放的短段E6—2，这两部分结构在干坞内制作完成并沉放到位，中间部分的2(?5m最终接头在水下完成，完成后使三部分联成一刚性整体管段结构E6。短段E6—1长度为3(5m，一端安装有瓤NA止水带。在干坞中制作完成后，E6—1通过预应力钢索牵拉与E5管段相联，并按计算水力压接力的大小施加预应力，使E6—1端部与E5接触的GINA橡胶止水带压缩达到预期压缩量。E6—1和E6—2之间形成的2(5m长的水下最终接头施工前，先在接头空隙设临时水平支撑，再在接头四面水下安装边缘带有瓤NA止水带的模板，然后由管内排水拍除防水板形成的隔腔内的水，最后在腔内连接和绑扎接头内钢筋，分底、墙、顶三次浇筑接头混凝土，其中为了保证顶板混凝土的浇筑质量，采用了免振混凝土的施工工艺。整套工艺如图9示。 最终接头结构构筑完成后，再次拉紧接头拉索，使E6管段与E5管段之间形成柔性联接。 8(3 管段与浦西、浦东岸边隧道的连接 与江中沉管段水力压接连接的岸边隧道结构部分称为沉管隧道的连接结构(井)。由于外环隧道江中管段的最终接头设于江中，所以浦西和浦东侧的岸边隧道都设有连接结构，其中E1管段沉放后与浦西连接结构连接，而E7管段与浦东连接结构 连接。连接结构的端面设计成管段端面形式，宽度为43m，沉管管段搁置在连接结构的底板上，并与其水力压接连接。 因为连接结构是岸边隧道暗埋结构的一部分，所以连接结构的施工随岸边暗埋隧道一同完成。浦西的连接端距岸边防汛墙7m，由于隧址处黄浦江的深溉线偏于浦西钡0，所以浦西连接结构处的开挖深度达到约30m。开挖施工时两侧采用1(2m厚、46m深的钢板接头地下墙作为围护结构，端部为了满足沉放工艺的要求，采用50m长的钢管桩墙作为围护结构，其中上部奶m为U如mm，壁厚30mm的的咬口钢管桩，下部为411凹mm的钻孔灌注桩。钢管桩墙采用类似地下连续墙的施工工艺，即先制作导墙，开挖槽段，然后吊放钢管桩，钢管桩外回填碎石并压浆后，即在钢管桩内施工下部灌注桩，最后在钢管桩的迎江面一侧进行3m宽度的旋喷加固，以使钢管桩墙达到抗渗要求。浦西这一处的基坑开挖采用明挖半逆筑法施工，其中结构顶板上设4道钢筋混凝土支撑和1层夹层板，顶板与底板之间设1道钢支撑，而夹层板框架和结构顶板采用逆筑法施工。基坑施工时，采用坑内土体旋喷加固，并进行坑内大口径井点降水，以提高基坑的稳定性和降低?层中的承压水水位，保证基坑施工的安全和达到周围环境的保护要求。 浦东的连接结构形式同浦西侧，施工时两侧和端部的围护结构采用如浦西一样的形式。但由于开挖深度相对较浅，为18(3m，所以端部钢管桩的直径设计为4990删(长32(5m，壁厚20mm)，两侧地下墙的厚度为0(8m，开挖采用明挖顺筑施工，设1道钢筋混凝土支撑和4道钢支撑。施工时，进行坑内基底土体注浆加固，并进行坑内大口径井点降水。 连接结构施工完成及岸边的临时防汛体系建成后，且近岸处管段基槽成型后，即拆除连接结构施工时端部的钢管桩墙，以便管段沉放与岸边隧道连接。拆除时，先由潜水员水下切割钢管桩，然后由300t的浮吊在水上逐根吊除。 9 管段的回填与覆盖 管段沉放后需进行回填、覆盖以固定和保护管 段。回填、覆盖物的组成视管段所在位置而异。El、E2、E3、以、圃管段位于黄浦江主航道，其回填、覆盖物分别由管段锁定抛石、一般基槽回填、面层抛石覆盖、防锚带等部分组成。由于El、E2、E3管段又位于黄浦江自然凹岸深槽区，部分管段出露于河 床，为防止管段两侧河床发生冲刷，另加设护底防冲结构?。胚、研管段位于浦东一例的浅水区，其回填、覆盖物仅由管段锁定抛石、一般基槽回填和面层抛石覆盖三部分组成。 9(1管段锁定抛石 管段沉放后，在每段管段两测设锁定抛石。E1管段至研管段的锁定抛石均采用厚度为3m、粒径为1(5。5cm的碎石棱体。锁定回填施工船组由1艘工作驳、2艘抓斗船和2艘运石船组成，抓斗船靠于工作驳两侧，将运石船上的碎石抓入漏斗，进行对称抛放施工。 9(2一般基槽回壤 锁定抛石棱体以上至管段顶标高以上0(5m之间的基槽需进行一般回填。根据上海地方政府规定，黄浦江水域内不允许直接大量抛放泥土，因此基槽回填只能采用石料。本工程要求距管段10m外可直接抛放，在靠近管段处采用网兜抛石。 9(3面层抛石墨盖 在穿越大船航道的沉管顶部设面层抛石覆盖，以缓冲管段可能受到的意外锚击。根据黄浦江通航设计船型的情况，考虑由0(5m厚的碎石层和1m厚的50。xD kg的块石所组成的面层防锚抛石覆盖层。面层覆盖采用2m?抓斗船施工。为防止复杂水流的出现，在主流区面层抛石覆盖与上下游河床之间通过采用边坡较平缓的回填、覆盖使管段与上下游河床平顺衔接，从而使该段河槽的水流平顺过渡。 9(4 防锡带 除防止管顶直接受锚击的情况外，还在管段两侧5m外设防锚带防止船舶走锚对管段的破坏。 防锚带宽度5m，厚度2m，采用100。500kg的大块石抛填。防锚带仅在黄浦江350m主航道范围内 布设。防锚带使用与面层覆盖相同的工艺。 10 岸壁保护结构 在江中沉管基槽浚挖前，为了避免基槽开挖引起两岸防汛体系失稳破坏，必须进行岸壁保 护结构的施工或沿江堤岸的加固工作。 浦西岸壁保护结构根据基槽开挖的深度采用阶梯形渐浅的格构形地下连续墙(墙厚 1(0m，最深为46m，及格构内为直径4l枷的旋喷桩)和重力式旋喷桩(深为15(5m，在基槽浚挖 线位置8。10m不等)两种形式，如图10。 浦东测则是对沿岸大堤采用4诽深层搅拌桩加固。 参 考 文 藏[1] 李侃，杨国祥(上海外环线越江沉管隧道工程技术摄览( 世界隧道，2000(5)( 沉管隧道基槽开控及设备 (铁道部武汉工程机械研究所 武汉430062) 一种新型海中筑岛填科的设计和施工 [郑州铁路局郑州科研所) 扭要 筑岛法修建水中桥墩是传统施工方法中的一种。岛中填料多为就地取材，用附近土砂，以降低造价。日本室兰港白鸟大桥海中墩，位于水深14一17m，其下为厚的钦土覆盖层处。筑岛用钢管板桩作围堰，中填火电厂的废弃物粉煤灰、火山灰、少量水泥、以海水搅拌成浆液的一种新型自凝性填船。这种填船，客重小、憾压力小，并有在下一个工序——地下连续增挖槽槽壁稳定性高等优点，有较大的经济效益(我国的铅煤灰是板待处理的三皮之一，但是火山灰不多，医否用其他材料代替是可以探讨的一个问题(兹将该工程中筑岛的设计及施工作一综述，以资参考。 1 概况 白乌大桥为日本室兰港湾口的联络桥，全长138Qn，为330十720十330m的公路悬索桥，桥面宽12m。 娇位处基岩甚探，且向航道中心凹下，在3号塔顷处基岩标高一73m，4号塔顷处标高为一57m。 主塔基础采用筑岛法施工，岛内用地下连续墙，构筑成内径田34m的圆筒形挡土墙及防渗墙，分层开挖墙内土方，在开挖土方时逐层逆砌侧墙，每段高6m、厚2m，直达持力层*然后，顺砌底板、隔墙、中顶板、桥墩、上顶板。以3号墩为例，如图1所示。 3号墩处水深14m，4号墩处水深17m。海底地层为X值小于10的冲积软弱砂层及粉土 层互层。 筑岛的平面为圆形，地下连续堵井简外径37m，每仍需要作业宽度15m，所以筑岛直径采用67m。根据与筑岛相接的施工设施如海上平台、栈桥、路面标高、梁底净孔等确定筑岛顶面标高为十3m。 修筑这样的岛，一般可采用钢管板桩围堰，堰内填充土、砂等。但是，由于本工程水深、地层软弱，如果在围堰内填充土、砂，势必需非索刚劲的围堰，还要大规模地加固海底地基。经过多种方案比选，决定采用砂桩加固海底地基，大型钢管板桩围堰，堰内填充新型材料——粉煤灰泥浆。杨煤灰泥浆由铅煤灰、火山灰及少量水泥，按照一定比例用海水搅拌而成。采用这样的境料是本工程的一个创举。2筑岛的设计 该工程水深、地基软弱，岛中填充轻质、高强、土压力小的材料，可以大幅度地减少壳体滑动破坏的危险性。筑岛完工后，对地下连续墙槽壁的稳定性也是有利的。 粉煤灰浆液是一种轻质、自凝性材料，其特性如下: ?有早强、„4凝、自立的性能，因而在初期作用于钢管板桩的侧压力甚小，可以使用较小的钢管板校。 ?容重小，对海底地基压力小(相应地提高了滑动及沉陷稳定性，减少地基加固工程数量。 ?调整水泥含量，可以获得设计强度。 灌注粉煤灰浆液时，其侧压力尸(tf,m:)为水中容重y(o(6t,m3)与灌注浆液高度H(m)之积(侧压力系数采用1(o。经现场测试可用下式计算: 尸,yH,0。6H 图2所示为设计侧压力的分布图，灌注后经过一定时间，浆液即凝固、自立，侧压力减小。三角形的侧压力将自下而上地随着灌注浆液而上升，对钢管板校的残余侧压力的分布图用虚线表示之。 在围堰中填充土砂和填充粉煤灰浆液之比较，以4号颇为例如表1所示。由于粉煤灰的运输及机械设备等施工临时设备费用，料价较贵(约12，ooo日元,m3)*但是，加固地基，钢管板校重量等约减少一半，总造价约降低30,。2(2 海底地基加固设计 海底地基采用砂桩加固(其目的是:1)增加地基剪切强度，防止筑岛整体滑移;2)加速填充时地基的压密沉陷;3)提高钢管板桩的横向地基反力系数。 对加固地基范围的设计，包括以下检算:滑动破坏、钢管板桩稳定、上部粘性土层的横向鼓出;检算结果由滑动破坏稳定控制。加固主要数据如下:桩距——2(5m(正方形排列); 桩径——1(2m 3 置换率——18,， 加固范围——3号墩由97m，深11m。 4号墩公107m，深18m。 2。3钢管板植设计 经用《钢管板桩规范》的计算方法和《土研资树》建议的“弹塑性法”试算结果得知:后者的计算应力约大lo,，位移也较大。所以钢管板校截面设计采用后者(以偏于安全。 决定以加劲肋为支点的主动土压力及被动土压力的平衡点，按一般方法计算。桩的插入深度由软弱粘土层压密沉陷导致的负摩擦力决定。计算结果(钢管板桩的尺寸如下; 3号墩:桩径l。om，校长40m。 4号墩:桩径l。3m，校长48m。 2(4抗震稳定枪算 ? 筑岛工程规模甚大，必须在岛内长期开挖(使用期约为lo年。修建基础主体结构时，3号墩内部挖到标高一73m，4号墩挖到一57m，因而必须认真检算抗震稳定性。把筑岛完工时，地下连续墙完工时，开挖内部修建基础主体结构时的各施工阶段模型化，考虑地基的非线性，进行时刻历程地震响应解析。 检算结果(筑岛完工时水平位移及底面剪力(滑动)最大;但仍可满足抗震稳定系数。 施工3(1加固地基及打钢管板核 首先加固海底地基，把海底面油污层清除后，在海底铺砂消除倾斜面*以免引起偏压。之后，用3联箱式打砂桩船(汀入砂桩。由于铺砂及打砂桩的隆起现象，海底面约升高1m以上。 为了确保钢管板桩的打入精度，设置定位架，采用配备D一70型柴油打桩机的大型打桩胎，在海上施工。定位架用抗土压材料组立成圆形衍梁;其上设置钢管板桩的定位导向环。导向环之间为刚接，在确保导向衍架为真正圆形的同时，用H型钢桩支持导向衍架，以控制定位架，不使其作整体水平移动。 ? 打设钢管扳桩的4S度，必须确保每根桩均能闭合;但是，又很难判断每处的闭合状况。为此，把其分割为4个弧段(每段先打入5根标准桩„之后，依次闭合1,4圆周*再在最后闭合时仔细地调整。 施工结果，偏心量土10cm，倾斜不超过1,loo，所有桩的精度均符合标7e。3(2扔煤灰浆涪的配比 粉煤灰取自北海道电力苫东厚真火电厂，距工地约100km;火山灰则近在工地之旁，二者以绝干重量7:3混合(并捧入普通硅酸盐水泥4,一5,，在钢管板桩围堰内用海水搅拌成浆液状混合物。 粉煤灰的性质随所燃煤炭种类而异，电厂l号沪(35万kw)、2号炉(65万kw)的粉煤灰性质也不同。从堆灰场运来后，把粉煤灰中有代表性者，设计出各种水泥含量、含水量(作室内试验，从中选择其能满足要求坍落度及强度者，以备使用。 对水中渭注而言，坍落度是员重要的因素。本工程在现场试验，采用试简，上直径5cm，下直径10cm(高15cm。根据室内各项试验结果，规定坍落度为8—13cm。 为了满足钢管板桩承受侧压力及滑动圆弧稳定的 条件，设计要求单袖抗压强度，3号墩为g，:,3(4k8f,cmz、4号墩为4，l,3(7k8f,cmz(gM龄期91天的强度)配合强度则根据设计强度，并考虑灌注条件而有所变动。变动的主要原因是:在水中灌注使强度降低;灌注后在水中流动(使强度降低;材料的化学成分的离散性等。由于上述原因，把配合强度提高为g，:,11k8f,cm:。在配合比计算时截留的空气按3,考虑。3(3 扔煤灰浆液的拌合及灌注 为了防止粉煤灰飞散，火电厂内使用集装袋，每袋约装2(5t，置于站台上(用拖车输送到现场作业台上。 拌和设备置于作业台上(与一般混凝土拌和工厂相同，，2m3拌和机，生产能力90 m“,h。 为了把各种材料拌和均匀，在短时间内全部诽出，防止粉煤灰与火山灰附着于机器上(把可能附着之处张贴合成树脂片;凡可与海水接触处均采用不锈钢构件(所有机械设备均充分考感使用材料的持性。 为了正确掌握粉煤灰、火山灰在拌和前的实际含水量(以获得正确的坍落度及强度(在传送带旁设红外线水分计，随时量测二者的含水量(实时选定配合比。 使用2台60m5,h粉煤灰浆液输送泵(灌注配管内径为130mm，采用灌浆方式施工。 在围堰内设置圆形脚手架(以便灌注作业，为使强度不致大量降低，划分为17个相等区域，均衡灌注。灌注进度受水电厂排出粉煤灰量控制(日排750m:，每天对4个区域，依次灌注。3(4粉煤灰浆液质量管理 质量管理的项目如下:材料:扮煤灰——含水量、比重。 火山灰——含水量、比重、粒径须配。 混合物:坍落度、单轴抗压强度、泛浆率、密度。坍落度试验表明严格控制配合比的结果，完全符合标准。施工期间采佯作成试件(4,5cm，A,l09m)，筑岛完工后钻取岩芯制作试件，以检验其单轴抗压强度。采样试件大致满足其配合比强度(g，l,11kBf,cm?)(岩芯强度全部高于设计强度(gm,3(4k6f,cm?)。 出现离散性的原因，可能有以下3项: 1)粉煤灰的种类不同(导致强度的差异，甚至同一种粉煤灰也会有些变化。运进3号墩工地的粉煤灰有10种，4号墩有18种。事先未经试验的新灰种大量运进，因时间限制，仅就其炉号约赂判断其化学成分，决定配合比。 2)从灌注设备中直接落入水中，并使其流动(导致强度降低，各处强度不同，外缘部分有强度较低的趋势。 3)气温，海水温度及水与水泥的化学反应(使各部分养生温度不同。在上部及外缘受此种3。5观测及试验 为了监视灌注时的安全性，设置以下各种测试仪表(以观测施工时各点的动态。 钢管板桩:应变计、倾斜计、土压计、水压计。 头部环状加劲胁:变形计。 海底地基面:沉陷计。 海底地基:空隙水压计，。 图3所示为灌注粉煤灰浆液时，作用于钢管板校的侧压力的变化。灌注初期的侧压力与计算值颇为吻合，灌注后2小时，开始凝固(侧压力开始降低。约15小时仍继续降低。考虑粉煤灰浆液凝固、自立，24小时之后(工人可以在其上作业而不影响其固化。 从钢管板桩挠曲变形算得的弯短如图4所示。从图中可以看到:填充部分有差别，海底部分最大挠短部位比较一致，设计侧压力的分布颇为恰当。最大挠短的计算值为110tf?m,m，实测值为95tf?m,m。约为填充土砂时计算值的1,3(大幅度地减少土压力的作用极为明显。4 结束语 筑岛工程从1987年4月开始清理海底1989年1月完工，3、4号坝共灌注粉煤灰浆液 约lo万m3。总之(本工程位于深水、海底软土中，采用粉煤灰浆液填充，既有利于筑岛工程，又为后续工序——地下连续墙的施工创造了良好的条件。持深型(106m)地下连续墙挖槽时槽壁极其稳定。现在地下连续墙内部开挖土方正在顺利进行。 ，主要参考资料 1( 白乌大桥的计划与设计——3跨双铰加劲悬案桥、日文《桥梁)1985(11 2( 白乌大桥概要与下部结构施工情况，日文《桥梁p1989(3 3( 白乌大桥下部结构设计与施工，日文《土木技术b1989(11 4( 海上长桥作业基地——白乌大桥筑岛工程，日文t土木技术)l 990(12 珠江沉管隧道基础处理技术 (广州市地下铁路总公司) 由于沉管受到水的浮力作用，对基础的荷载很低，把管段直接放在开挖槽坑底上，其承载力是足够的，特别是本隧道地质情况又比较好，但考虑到珠江隧道是地铁和公路两用隧道，动载大，宽度较大，为了使隧道受力均匀，寿命更长，所以对沉管的基础要进行处理。 最初，推荐采用碎石刮平法(先铺法)，亦即在沉管沉放前，铺以碎石垫层，采用专用刮平设备将碎石层刮平到设计要求，然后将沉管沉放到碎石垫层基础上。但考虑到下列因素，这种方法没有被采纳。 (1)采用碎石刮平法，需要有专用的刮平设备，而广东地区的施工单位没有能满足要求的设备，要新制作一套，费用太大。 (2)施工困难，且精度难以控制，由于基础宽36m，要刮平比较困难，而且珠江 水混浊，能见度极低，要靠潜水员水下观测来使基础达到设计要求是很难控制的。 (3)刮铺作业时间长，作业船在水上时间长，对航道影响大。 (4)回淤，由于碎石刮铺法是在整节沉管的基础全部刮平之后才沉放管段，那么等把一端刮乎，另一端就会有大量的淤泥进到开挖的基槽里。而且回淤土还不断地覆盖在刮好的碎石垫层上，需不断地加以清除。 (5)由于基础下伏岩层沿隧道方向起伏不平，岩层强度和变形特性都不同，且本隧道是作公路和地铁之用，动载大，每管节间采用柔性接头，犹如链条结构，砂垫层比碎石垫层更能适应基础变形，使沉管底受力更均匀，避免出现过大应力集中。 在进行分桥比较之后，我们推荐了砂流法，这是一种后填法，即在沉管沉放对接后进行基础的灌砂。这种施工方法有利于克服回淤和控制基础质量。在考虑砂流法时提出两种施工方案:一种是管外强砂法，就是在管外进行灌砂施工的方法(图1)，在底板预留酒砂孔与管外相通，用砂驳船—L的灌砂设备进行灌砂。另一种是管内灌砂法，就是在底板预留酒砂孔，与沉管内铺设的灌砂管相连，在沉管内进行程砂施工。 对管外强砂法和管内灌砂法进行分折后，认为这两种方法都是可行的，主要的问题是经济问题，由于管外灌砂是在砂驳上进行灌砂作业，因此。首先要有砂驳船，而承建施工单位元砂驳船，这就要新制造砂驳，经过经济比较，管外强砂法的费用比管内灌砂法高，为了降低工程造价，最后决定采用管内灌砂的砂流法。 管内灌砂的砂流法是荷兰在横跨韦斯持谢尔德河的工程中发明的，它的实质是在沉管孔内铺设场砂管，与沉管底板中预留的灌砂孔相连，利用设在隧道一端的砂泵持砂水混合料压迟到灌砂孔，由此进到沉管下面的空隙中，形成一定大小的砂积盘。通过夜一个个砂孔周围形成的砂积盘相互重 叠，最后将沉管下面的空隙填满。3 沉管基础处理的几个关锡问题。 沉管在完成浮运沉放对接后，进行基础处理，首先是利用在沉管侧墙四角设置的垂直千斤顶调整空隙高度，使其达到设计要求的高程，尔后利用沉管底板预留的淄砂孔，通过沿管内铺设的灌砂管将砂水混合料输送到沉管下面的空隙中，形成砂积盘*相邻孔灌注后形成的砂积盘相互叠加，最后形成砂垫层。当下一节沉管的砂垫层也形成后，则将本沉管的四个支撑液压千斤顶卸载。使沉管压在砂垫层上，然后进行程砂孔的封堵及回填压顶„ 大型沉管的砂流法基础处理工艺流程有以下几个主要相关关系: (1)空隙高度和预留量 沉管要放在砂垫层上，砂垫层多厚(即空隙高度多大)才适合。同时，当垂直支撑千斤顶卸载后，沉管压在砂垫层上，会有一定的压缩量*这有几个阶段:沉管自重压缩阶段;回填压顶以后压缩阶段;运营期间有动载后的压缩阶段。每个阶段都有一定的压缩量。这样?空隙高度就一定要包括砂垫层设计高度和预留压缩量高度。 (2)孔口压力和扩散半径 砂流法基础施工，最主要的是孔口压力和扩散半径，因为孔口压力大，灌砂孔的砂盘半径就大，这样，沉管底就可以少开孔，但孔口压力又不能太大，以免砂积盘处的压力即上托力造成沉管抬高。所以选取合适的孔口压力和扩散半径是至关重要的。 (3)密实度及上托力 沉管隧道的特点是基础荷载较低，而管节对基础的要求不高，关键是砂垫层的密实度。砂垫层越密实，压缩沉降越小，抗地震液化的能力越强，但砂垫层越密实，上托力也大即要求的压重也大，因此，为了达到抗液化要求，要使砂垫层达到一个合适的密实程度。 (4)砂的颗粒级配及水砂比 当砂垫层的砂粒级配达一定配合时，砂粒可以达到员有效的结合，使其密实程度提高。而水砂比是影响效果的关键因素，在理注施工时要求不易堵管，又要在一定时间内输送更多的砂到达空隙中。 为了解决上述的几个关键的问题，我们做了海砂模型试验和地震抗液化试验研究。 6 施工设计 依据滔砂试验的结果，并结合国外沉管隧道基础设计方面的经验，进行本隧道的设计工作。 6(1 参数的选取及灌砂扎的布置 根据试验选定沉管底空隙高度60 cm，灌砂孔直径为150 mm，清远粗砂Ds。,o(9mm，干密度1(88八m。以上。并从防液化方面考虑，在砂垫层上施加29(42kPa的荷载，砂垫层的相对密实度达o(59就不会液化，设计要求砂垫层密实度o(6，根据沉管荷载计算，施加在沉管基础上的桓荷载为320(363t,延米，浮力Iy为271(463t,延米，活荷载为U 6(5t,延米。 施加在砂垫层的恒定荷载为PI,14(51kPa，施加在砂垫层上的单位面积的总荷载:尸,49(13kPa，49(13kPa的荷载和0、6的相对密实度满足了抗液化的要求。不需加5,的颗粒水泥熟料。根据试验，单孔最大扩散半径6m，双孔最大扩散半径8(2m，均受模型尺寸的影响，考虑施工时空隙四周的范围大，且扩散半径会更大，为稳妥起见，滔砂孔砂流扩散半径取为7(5m。 按7、5m的扩散半径采用了梅花形的灌砂孔的布置方式，33m宽的管底布置了三排孔，孔距和排距均为12m，布置的原则是每个砂孔的砂积盘能相交，为了防止基础充填不满，在底板相间开了若干直径为25mm的注浆孔，五节沉管的滔砂孔的布置形式相同，其中，E1节沉管滔砂孔27个，注浆孔10个。其余的几个沉管:E2、E3节沉管滔砂孔30 个，注浆孔各10个，E„节沉管灌砂孔24个，注浆孔7个。6(2 灌砂、注浆系统 珠江沉管隧道的基础用砂取自清远粗砂，即北江流溪河，经由珠江用船运到施工现场。 在珠江隧道的北端即黄沙设有准砂场、砂水搅拌站和砂泵。砂水混合料以1:9的比例从黄沙经砂泵加压，通过152、4mm(6英寸)输砂泵管由第一管节的入孔下到沉管的中孔，与铺设在中孔的一条主干管相连(再由这条主干管把砂水混合料从黄沙输送到各管节。由于管内两边设有压载水箱，沉管两例孔内的溜砂孔只设横向管与中孔的纵向管相连接，灌砂时通过调节闸阀即可实现窿砂。 在基础灌砂时，为了实现滔砂且反向止水的作用，设计制作了一种灌砂用球阀，这种球阀埋在1(2m厚底板内。在底板开的每一个滔砂孔都埋有这样的球阎、球阀内装一个外裹橡胶钢阀，当砂水混合料进入孔内时，迫使球阀打开，让砂水混合料进到基础，砂流一旦停止，底部水压使球阀关闭，达到止水的目的。旁边设有两个观察管，当灌砂时在两个小管的孔口接上压力表可观察滔砂压力的变化，滔砂结束后可利用此管对滔砂形成的中心冲击坑及砂孔本身注浆。6(3 灌砂I艺顾序 滔砂施工(按沉管沉放对接的先后顺序施工，即先从黄沙第一节沉管滔砂，从北向南施工。 当第一节沉管浮运到黄沙时，加压沉放并与黄砂暗埋段对接，井提供60 cm的空隙高度和坡度之后，开始按理砂孔编号顺序单孔滔砂，当安装在注浆管孔口的压力表的压力值剧变时或打开相邻注浆管孔口有砂流冒出时，表明半径7(5m的砂盘接近形成。此时(逐渐关闭此孔，打开相邻灌砂孔进行程砂施工，当滔砂剩下接近端最后的的3个孔时，暂时停止灌砂。当下一步沉管对接后，再从上一节最后的3个孔开始溜砂。当第二节沉 管理砂完毕，则测量第一节管的标高、坡度，确认符合设计后便放松4个垂直干斤顶。根据下沉情况，初判密实度情况，着下沉大，则砂垫层不太密实，应设法补溜;着下沉不大，则可进行冲击坑和滔砂孔的注浆，而干斤顶可卸掉以安装在第三节沉管上使用„整个过程循环往复，直到全部砂垫层施工完毕为止。6(4 注浆充填和防水封堵 (1)在滔砂结束后便使垂直干斤顶卸载，等下沉稳定后，利用观察孔将灌砂孔口处的冲击坑灌浆充填，同时将滔砂孔充填(最后将观察孔也注浆充填，注浆采用50”砂浆稳定性浆液，压力o、1一o、2MPa。 同时利用注浆管将砂盘之间的槽沟空隙也充满。最后封堵注浆管本身。 (2)设防渗围，通过加设防渗因防止从管的外壁渗水。 (3)在沉管孔内及灌砂孔周围，留设了小槽，用以充填防水材料。 (4)将注浆管和滔砂管用堵头或法兰盖扳封死。 珠江沉管隧道浮运沉放技术 (广州市地下铁道总公司) (铁道邻科学研究院西南分院) (广州救捞局) 浮运方式受航道条件、浮运距离、水文和气象等多种因素控制，从可行性分析中主要有以下两种施工方案。 (1)拖轮浮运(图5) 采用A拖轮提供浮运主动力，其余四艘均用作提供顶潮力和控制管节运动方向。该方式的优点是易于操作控制，长距离浮运安全可靠，但拖轮和管节前后占了约200 m的水域，对于本隧道只有400 m浮运距离的情况，利用李低，交接麻烦，而且有大量淤泥卷入已开控的基槽。 (2)铰车拖运、拖轮顶推方式(图6) 原理为在管节的接头之前布置一理方驳，其上安装一台液压铰车作为管节出坞、浮运的主动力，芳村岸上的两台液压铰车作为管节的制动力，浮运时三理拖轮进行顶潮协 助施工，一艘在上游作为备用。这方案占用航道时间短，施工中淤泥不会卷入基槽，工序交接较简单，故经权街利弊浮运方式选用该方案。 沉放方法的选定与管节的结构计算、在施工状态下的受力情况、着力点的布置、干舷及抗浮系数都有着密切的关系。在方案设计中主要有以下三种沉放方式: (1)双驳船吊挂沉放方法(团7) 施工采用两艘较长的驳船布置在管节两侧，驳船之间通过大型钢梁作为吊沉的承力梁，此方案受力明确，操作方便，但不宜于横断面较大的管节施工。 (2)自给式吊挂沉放方法，国外称为SEP工法(Setf E[evated PIatform)(图8) 通过管节顶上的两个平台伸展出来的悬臂粱作为承力。这方案同样是受力明确，操作简易，但需要管节有较大的干舷，还笛起重船吊装平台。 (3)起重船吊挂沉放方法(图9) 原理是利用方驳作为起重船稳定的根基，管节由起重船的双钩作八点受力的沉放施工，该方法施工可行、费用低t工序较简单，但操作人员需要有一定的施工经验，要求有性能可靠的液压起重设备。 这几种方法中，前两种较多用于水深、流速大、浪涌高的工程地区，还需要占用沉放施工设备或具有可改造的设备，其中第二种方法的采用还受到管节浮运时干舷值的限制，仅宜用于管段较长，需要全横向通风系统而使管内净高度大，具备足够高于舷的管节。最后一种步法则较多用于内河沉管隧道的沉放作以或水深较浅、水流速度不大、浪涌较小的工程地区。 从经济方面分析，采用起重肥吊挂沉放方法，该工法浮运沉放作业的工程概算情况为:浮运沉放作业专用设备制造或购置费占总费用的15,，浮运沉放作业设备技术改造费占总费用的20,，浮运沉放作业工程费占总费用的65,，故对设备的投资还是比较少的，能够有效地控制投资。 因此，结合隧道所在地段的航道情况、水文条件、沉管段的纵剖面、管节分段、管节结构和干舷值、以及本地区施工条件、经济可行性等因素，经综合考虑确定沉放方法为起重船吊挂沉放方法，即根据广州地区的条件用500，起重船与2000t定位方驳船进行联合沉放作业。 5浮运沉放施工组织设计简述 由于该隧道是国内首次采用沉管法施工，为了确保新工艺的顺利应用，做好施工前的技术准备工作，设计了一套浮运沉放施工组织。 (1,组织机构:为完成这一重大的工程项目，必须键全施工过程的组织机构，使几百名操作人员有序不乱地把3万吨的管节以毫米的精度准确安装列位，这就需要成立一个指挥机构，机构设置见表2。 (2,施工前的准备工作 为确保沉管隧道的安装精度，员关键的是在两岸设置二等三角控制点和二等水准点，当每一管节施工前，均需在管节的顶表面、内腔设置多个控制点，以便在整个施工过程中进行路2ly。 由于是特种工程的施工，向有关部门申请专用通讯额道，是安全生产、保证指挥的必须条件，并在现场配备高音喇叭，以方便各小组的密切联系。而管内的通风和照明必须贯穿整个施工过程，因此，布置风机进行正压通 风，还配备安全照明灯。 根据工期的总体安排，确定施工的6期。水文测量组提前一个月在现场对水流速度、流速分布、溜位持续时间、流向特点等水请进行实测，以此作为施工方案调整的依据，井参考有关部门提供的基础资料选择施工时段，同时通知甲方、港监等有关单位。 (3)起浮、出坞、锚泊 管节预制完毕，筑完防锚层，并完成起浮前的准备工作之后，根据气象、水文、航运、潮汐资料确定管节起浮、出坞时间，并确定半封航时间，布置警戒船及肮标。 起浮过程中，对干坞逐级灌水，同时检查端封门及贯穿预埋件的水密性。根据管节起浮的侧斜趋势调整压裁水，使之能够在较乎稳的平衡状态中起浮，岸上的四台与缆绳相连的铰车根据起浮过程的需要不断地调整缆绳的松尾程度。 管节顺利起浮后，进行坞内的平移，使之基本对准隧道的轴线，与此同时开启坞门，然后利用设置在坞口外150 m左右的主拖方 驳上液压铰车提供主动力，当管节底距坞坎顶距离大于50 mm时，开始出坞，速度不大于3M,mEn。管节前端突出地下连续墙范围后，两艘900 HP拖轮辅助控制管节端头方向。以上工序，包括管节完全跨出坞坎都必须在一个潮位内完成，以防起浮后再次着地。 根据施工期安排，E2管节需要临时存放，故管节出坞后，关闭坞门，管节退回到地下连续增范围内，距坞门10 m，距东旧地下连续增3m处，然后用带缆船系好水流上方端缆，再系其它明，900HP拖轮撤离，岸上用地锚作系缆点，系缆形式主要为靠近江心一消拉八字锚，岸边一端拉交叉八字锚。 Ef、EI、E1管节也需在坞口处临时停置，以等侯下一个潮位进行浮运沉放，E:、乙，管节工序同上，存放位置距坞门5 m。距东例地下连续墙3m，E4管节施工时坞门已拆除。 (4)沉管浮运 布置警戒船及封航标志， 在距管节对接头20 m的隧道轴线上设置主拖方驳，作为浮运的主动力。芳村岸上设置两台10t液压铰车作为制动力，三爆900 HP拖轮构成例面顶推，一攫拖轮作为备用值班，当设备进入工作状态后，拆除锚泊系统。 在乎潮前两小时左右开始浮运，拖航速度控制在10 m,miM以内，管节轴线偏离隧道轴线距离小于3m，不允许出现拖底、碰擅边坡、大角度俐转、惯例及在江中停留等现象，在坞口及地下连续增范围内浮运速度小于3m,Min，整个浮运过程在水流速度小于1(2节的情况下进行。 调节缆由起重船及定位方驳上的巴杆吊起作好准备。当管节浮运至对接端5m左右处完全停止，这过程中，当管节前端接近起重舱时将调节缆吊到管顶迅速穿好(EI管节前端调节缆由黄沙岸上铰车及定位方驳换车 (或锚块)负责，E2、E3均由起重胎及定位方驳铰车负责，当调节缆收紧后，前端拖轮撤离。E4管节的后端调节缆由岸上铰车负责，E„管节的调节缆完全由岸上铰车负责。 管节制动稳定后，管节进行吊挂作业，调整管节的状态，再平移管节至对接端2m左右处停稳，起重设备进入工作状态，浮运作业告一段落。 (5)沉放安装 当管节完成吊挂作业后，利用调节统调整好管节的位置，在管内开始强制灌水作业，E1一E，节均需加载至200一300t，管内水箱的注水由值班人员控制，负浮力状态由起重船上测力计反映，加载过程与沉放过程是一个连续工况，管节顶面低于水面20 cm以内，即完成负浮力的加载，这过程在1h内完成d 完成灌水后，尽可能在平潮内以小于o(025m,s速度下沉管节，选择下沉速度为0(3—0(5m,mln，管节底距基槽2—2(5m处停止沉放，利用起重船的吊钩对管节进行调坡(即基卒上与设计坡度相似)。然后平移起重船、定位方驳，使管节的对接端面相距600 mm土30 mm，初步调整各项误差，再连续下沉至距设计标高500 mm处，导向装置起水平导向作用，导向范围为土170 mm。 利用导向装置不断减少管节的横向振幅，井自然对中，以提高安装精度，管节继续缓慢下沉，直至后支承装置较导向装置提早100 mm高差着地，即后临时支承开始起作用。当管节基本稳定后，管节前端继续下沉至导向装置起垂直导向作用，此时通过测量校正误差，使管节的左右误差小于土20 mm，两端相距600土30 mm，高程的安装误差小于土20 mm。拆除GINA橡胶止水带保护罩，派潜水员检查GINA橡胶止水带及对接端面是否有附着物或有损坏。一切准备好后，就可吊装拉合油缸，井进入工作状态。 对接拉合的速度最大不大于7cm,min，当两端面相距210 mm时，对管节进行精细的微调，直至满足设计的安装精度要求，再继 续拉合到初步止水，潜水员检查初步止水没问题后，进行水压接，压接速度不小于2cm,mzn，完成水压接后，垂直调整系统起临时支承作用，支承起管节的砂基础沉降预留量，同时灌水加载至负浮力1200一1500t9 加载过程应保持管节的基础预沉量。加载完毕后，撤除起重船及起重设施、其它船舶，撤除锚泊系统，解除封航，同时接通黄沙岸上的电力、通风系统，测量管节安装后各项误差，随后拆除管节顶面的施工设备(除需要的外)。拆除后进行必要的处理，安装管内的输砂、输浆管路，为基础处理做好蹬备。 Es管节沉放采用一艘250t起重船布置在坞门外进行沉故作业。 珠江沉管隧道管节预制技术 〔广州市地下铁道总公司) 〔广东省水利水电第二工程局) (铁道部科学研究院西南分院) l 豹 言 管节预制是大型沉管隧道的主要工序，它的工期和质量不仅直接影响沉管的浮运和沉放，而且关系到隧道运营的成败。预制工艺的关键技术是控制混凝土的容重和管节体形(结构)尺寸精度，以及控制钢筋混凝土结构的裂缝来实现结构的自身防水。 管节的预制工作是在于坞内完成，而于坞伍于芳村的隧道陷埋段所在位置，根据管节钢筋混凝土结构预制及起浮出坞的需要，设计成宽48m，长150 m，坞底标高一3(5m的矩形于坞，为充分发挥于坞的预制能力，在保证总工期的条件下按每预制一节沉管，起浮出坞一节的方法作业，以尽可能节省投资。依次预制起浮出坞的为E1(105m)，E2(120 m)，E3(120m)，而E4〔90m)与E5(22m)一起预制，共分四批制造。2沉管结构设计技术要求2(1 设计要求〔1)混凝土要求混凝土等级 c28混凝土抗渗标号 58混凝土容重 2(38t,m? (一0(02t,m?或十0(0lt,mI)抗裂要求，不允许出现贯穿裂缝，尽量避 免表面裂链，如有表面裂缝，其宽度,o(2mm， 入仓温度 ,28? 内外温差 ,25? (2)几何尺寸精度要求 内孔净宽 凸,十0一十10mm 内孔净高 凸,十o一十10 mm 壁厚 凸,十0一一10mm 管宽 凸,十5一一20mm 管高 A,十5一一20mm 管长 A,一30—30mm (3)端头要求 平整度:面不平整小于3mm，每延米内不平整小于1mm 横向垂直度〔左 竖向倾斜度(上 (4)防水要求右两点之差)3mm下两点之差)3mm 沉管管节要求以结构 自防水为主，混凝土抗渗标号要求达到58，但耍彻底解决管段这样大尺寸的混凝土收缩裂链，特别是表面收缩裂缝，存在着相当大的因难，所以还需做好外防水。沉管外防水的材料要求具有优良的抗渗性能，且与钢筋混凝土表面的枯接力强，有一定的抗压、抗拉强度，有一之的延伸率，长期浸泡在水中，其性能不发生明显变化及无环境污染，耐摩擦性能好等，同时要求施工设备简单，操作方便。 5 沉管管节预制的重要技术问题5。1 管节重量控制 管节重量的控制，主要靠控制混凝土的容重及管节体型尺寸来实现。 (U混凝土容重控制 混凝土配合比的选择工作:在沉管预制施工前进行了混凝土配合比的设计，井由三百多组试件验证，选择了最优配合比作为沉管预制施工配合比，其容重为2(387t,m3。 计量误差的控制工作:计量误差的控制主要由两方面进行，一是计量衡器器械的检验认可，各种材料均需过称，称量的器械有电称(杠杆称，电子流量计，量桶等，这些器械由计量局在现场抽样核定，检验认可。二是在施工计量实施中由专职试验人员每天不定时地进行校对修正，配合比中各种材料的误差控制在规范允许以内，从而保证实际的容重(为2(3815?,m“)控制在允许误差范围内。 (2)体型尺寸控制 管节体型尺寸的控制靠精心施工及有足够刚度的模板系统来实现。 沉管预制从放样到混凝上演筑前的隐蔽验收，自始至终都做到精心施工，严格管理。随着施工的进展对所有几何尺寸均反复进行(每一工序)放祥、校对、检查、复查、验收等工作(从而保证设摸准确，使误差减少到最低限度。 体型尺寸的控制不但要求设模位置准确，更重要的是保证模板有足够的刚度，以减少模板的变形量。在沉管预制中通过选定了具有足够刚度的钢模台车来实现(钢模台车在实际应用中经测定变形只有6mm)。在施工中考虑到模板系统始终会有变形这一因素，模板设计时就采用了反变形量来调整设模位置，从而使模板变形后体型尺寸仍然在控制范围内。 (3)裂缝控制的技术措施 Ei管节预制后产生了裂缝，经分析研究，认为裂缝产生的原因是多方面的。因此，控制裂缝的措施也必须是综合性的，主要从控制混凝土浇筑温度，减少温度应力和干绍应力等方面着手，在研讨了原有的防裂措施后进行了补充、完善(主要措施有: 骨料实行高堆内取，骨料的堆放高度不低于6m，并通过料堆底部地陇取料。骨料入料仓，须存放48h后才能使用，使骨科温度趋向于月平均温度。 设置防雨遮阳绷，在料堆仓面及皮带运输机范围内设置防雨遮阳棚，防止太阳幅射，有利于控制混凝土的浇筑温度。 在满足混凝土的力学、物理指标的前提下。调整混凝土的配比，用粉煤灰作掺告料，减少水泥用量，降低水化热。 掺冰水摔合混凝土，降低混凝土的浇筑温度，在炎热的夏天季节，可以使混凝土温度降低6?左右。 利用自然气候规律，选择浇筑混凝土的时间，避开当天高温时段，选择在温度较低的夜间浇筑混凝土。 用泡沫塑料包裹混凝土的输运管(减少已冷却混凝土在输送过程中的温度回升。 调整施工作业段长度，将原来的施工作业段长度由19(2m调整控制在15m左右。 设置后浇带，在每一施工作业段间设置1(4m宽的后浇带，待混凝土浇筑30一42天后，才浇筑后浇带的混凝土。 缩短施工作业段内的侧墙与顶板混凝土的浇筑间田时间，减少相邻混授土块的温差及相应产生的温度应力。 控制混凝土内外温差、延长拆模时间，因为胶合板模板对混疆土有一定的保温作用，并在混疆土表面覆盖尼龙撂膜及麻袋进行保温。 调整箱体结构的纵向钢筋串，由20,提高到25,左右(按横向受力配筋量计)，增强混凝土的抗裂能力。 此外，在个别地方进行了埋设冷却水管和混凝土掺入微膨胀材料等试验。同时加强混授土浇筑后的养护工作。 混凝土是弹塑性材料，混凝土构件出现裂缝是普遍现象，但采取适当施工技术措施后，裂缝是可以控制的，本工程通过采取上述技术措施后，除第一管节外，其他管节裂缝都在控制范围内。