沉管隧道施工监理重点与难点

1、沉管隧道工程施工监理的重点与难点龚定演生物岛大学城隧道土建工程是连接仑头生物岛大学城隧 道交通土建工程的二期工程，起点为生物岛，与仑头生物岛隧道连 接，终点止于大学城 26 号路与中环路交叉处，中间穿越生物岛与大 学城之间的官洲河。生物岛大学城隧道全长 1338.587 米，其中： 水中沉管隧道长 214 米。水中段沉管隧道施工采用固定轴线干坞法，在干坞内完成管节预制（管节分为Ei96m、E2l14m、Es4m三节），分Ei、E2+E3二次浮 运出坞，按由南端岸上段向北端依次沉放， 在水下采用水力压接法完 成E2+E3与曰的对接（E2与E3在干坞内完成对接）。本工程的特点是： 工程量大（土方开

2、挖 60 万方，水下基槽土石方 17.5万方，结构混凝 土方量共 40590 方、钢筋用量 6412吨，边坡支护锚杆 97080根，围 护桩 110 根，连续墙 47 槽段.）、工程范畴大、技术面广、涉及工法 多、工序转换频繁（分为水中段、接口段和岸上段） 、管节预制精度 要求高（几何尺寸误差会影响管节浮运沉放、隧道安装位置、对接质 量及接头水密性）、混凝土抗渗、抗裂、配比要求高（大面积混凝土 温度裂缝控制难度大，干舷高度有严格要求，混凝土配比控制很关 键）、工程防水施工要求高（各项技术细节的处理极为重要，管节结 构防水为一级防水、 岸上段为二级防水， 一级防水设计要求不能出现 渗漏滴水不漏）

3、 、钢构件预埋件多且安装精度非常高、管节的浮 运、沉放、对接、基底处理及最终接头施工工艺复杂，姿态测量定位 难度大、管底处理填充难度大（为确保填充均匀、密实、管节运营期 间不发生不均匀沉降，施工过程有大量的水下、水上作业，施工难度 大）。根据生物岛大学城隧道土建工程施工情况，监理部总结沉管隧道施工监理的重点与难点主要包括以下几个方面：一、沉管隧道工程施工监理的重点1、干坞支围护结构的安全稳定与基坑变形的监控。干坞深度平 均为 14 米，坞口最深达 22.826米且支围护结构形式多、止水抗渗要 求高，干坞距官洲河仅 15 米，干坞深度范围均为遇水易崩解、裂隙 发育较好且地下水丰富的 6、7全风化

4、岩和强风化岩地层。因此， 干坞支围护结构的施工质量控制或支围护结构的安全稳定性与干坞 基坑变形的监控是监理工作的重点。2、 管节砼的配制。根据施工图设计规定：沉管管节采用C35、S10砼，砼容重为2.39t/m3,容重允许偏差为-0.01+0.01t/m3;管节 砼容重是控制管节起浮时干舷值的的基本要素， 砼质量的不均匀性会 造成管节在完成一次舾装后、二次舾装前的起浮干舷值的严重偏差， 施工图设计要求管节在完成一次舾装后的干舷值应控制在50100mm,如果管节在完成一次舾装后的四个角点的干舷值偏差超出 【50、100】mm 范围时，必须经设计单位计算二次舾装件、调整防 锚层的厚度及压载水箱的加

5、载标高来控制管节完成二次舾装后的起 浮干舷值，在管节起浮时的四个角点的干舷值满足50100mm的条 件下，保证管节平稳起浮、安全浮运。管节砼既要考虑容重的控制， 又要兼顾管节的防水抗渗要求， 对砼的配制工作就显得尤为重要， 要 经过反复多次的试配、比对才能确定砼的配比。3、管节 E2+E3、 E1 的浮运沉放与水下对接。根据施工图设计， 管节E2与E3在坞内完成初步拉合对接并一次浮运出坞，在水下与El管节完成对接。在干坞内采用上、下二组共 8台千斤顶，每台千斤 顶的有效张拉力不小于 2000KN，有效行程不小于500mm，进行E2 与E3拉合对接施工，当GINA止水带压缩量达5.5cm时再采用

6、PC拉 索连接锁定E2与E3,完成E2与E3的初步拉合对接；沉放。管节 沉放采用对接端设鼻托、自由端设两个 600T 的千斤顶支撑，在沉放 过程中应控制管节的姿态， 即往管节内的压载水箱均匀加载， 保证相 邻水箱内最大水位差：Ei 28cm E2+E3 10cm使管节均衡下沉，当 沉放的管节与对接端距离接近 1 米时，应放慢移位和沉放速度， 要绝 对避免沉管端头与对接端发生碰撞， 当测量数据反映管节鼻托梁的上 下导向装置开始接触后， 通过千斤顶将管节缓缓地搁置在临时支撑垫 块上并使用千斤顶配合吊缆调整沉管管节的设计纵坡、横坡；水下对接是采用抽排水压密的方法完成沉管管节在水下的对接工作。 在水

7、下对接前， 由潜水员进行管节端头的钢端壳、 止水带等对接面预埋件 的安装情况检查， 检查完成确保无遗漏后， 打开管节端封门上的进气 阀与排水阀， 抽排出接头间的水， 利用管节之间不平衡水压力完成管 节接头对接， 当 GINA 止水带的压缩量达到 9cm 时，再采用 PC 拉索 锁定连接，完成对接工作。 可见，管节的浮运需大型工程驳船加上牵 引导向装置完成， 沉放与对接工作要在水下作业完成， 施工精度要求 高、安全作业风险大。因此，管节沉放与水下对接是沉管隧道工程施 工的重点控制对象，是决定工程建设成功与否的关键环节。4、沉管灌砂基础。沉管隧道的基础采用灌砂法施工，灌砂基础 的材料为砂与水泥熟料

8、的混合物。 砂的粒径或级配、 灌砂压力及灌入 砂相应的扩散半径、 灌砂的密实度、 灌砂的方向顺序等都是决定沉管 灌砂基础质量的关键因素， 由此亦可知灌砂基础的质量优劣决定沉管 隧道工程的正常使用功能与寿命周期， 对于砂的级配、 灌砂压力及相 应扩散半径、灌砂密实度等施工技术参数必须采用 1： 1 模型，模拟 水下工况进行试验确定， 做为指导施工的依据。 在灌砂施工时应从对 接端向自由端的方向按排数顺序，先中间、后两侧依次灌注，在自由 端尾部留一排孔暂不灌砂， 待下一管节沉放后再灌注， 灌砂过程应派 潜水员检查管节底部两侧砂盘扩散情况并监测管内千斤顶的顶力变 化，发生异常应停止灌砂。灌砂基础施工

9、完成后，拆除管内千斤顶， 使管节完全坐落在砂基础上。二、沉管隧道工程施工监理的难点1、不良地质条件下的锚索施工质量控制。本工程干坞的支围护 结构形式主要包括：桩锚支护、墙锚支护、挂网锚喷、钢支撑与钢筋 砼支撑。 干坞土体开挖根据支围护结构的形式划分， 干坞坞口段为垂 直开挖段、坞体为放坡开挖段，垂直开挖段按照“先支护、后开挖” 的原则，放坡开挖段按照“边开挖、边支护”的原则组织施工，在开 挖过程对支围护结构的应力、 应变情况实施监测。 在诸多支护结构形 式中，锚索施工质量受不良地质条件的影响最大， 本工程干坞土体开 挖深度范围处于 、 地层，属于遇水易崩解的全风化、强风化 地层，且裂隙发育较好

10、、地下水丰富，对于锚索施工质量控制极为不 利，只能从改善施工方法、工艺方面去解决锚索施工的质量问题。2、管节砼浇注的温度控制与砼抗裂缝措施。根据施工图设计， 管节砼主要技术指标包括：强度指标、防渗抗裂指标，要求管节砼强 度达到 C35 条件下，满足砼具有 S10 的抗渗能力并且不允许出现大 于0.1mm宽、25mm深的裂缝。沉管管节做为水下工程主体结构要承 受水深 22 米的水压，就工程正常使用功能而言，其防渗抗裂技术指 标就显得尤为重要。据分析，管节砼裂缝主要来源于砼内外温度差、 砼干缩二大方面。因此，在裂缝的控制措施方面必须从砼配制、砼内 部降温、保湿养生与保温等方面综合考虑。3、管节对接

11、预埋件安装精度的控制。管节端头涉及对接、拉合 的预埋件包括：钢端壳、 PC 拉索、鼻托梁、钢剪切键与钢筋砼剪切 键等，管节端头预埋件的安装精度是保证管节顺利、准确对接、拉合 的条件。施工图设计规定， 钢端壳的面板、翼板做为安装 GINA 止水 带、 OMEGA 止水带的构件， 在管节对接拉合后要满足接头的止水防 渗要求，要求其表面平整度w 3mm; PC拉索做为管节与管节之间的 连接构件，要保证管节两端 PC拉索能顺利对接，要求其平面位置偏 差w 5mm;剪切键做为管节与管节对接的主要受力构件，要满足管节对接后的高程偏差w 5mm。据分析，影响管节端头各预埋件安装精度 的主要因素如下： 钢构件

12、的加工制作偏差与焊接变形; 预埋钢构 件在砼浇注时，受砼侧向压力、砼振捣力影响产生变形、偏位；砼 收缩变形对预埋钢构件平面位置的影响； 现浇钢筋砼构件在砼浇注 时支架、模板的变形及砼自身的收缩变形。 要确保管节端头对接拉合 构件的安装或施工精度， 要充分考虑上述影响因素， 在构件预埋或安 装完成后、砼浇注过程、砼浇注完成等阶段进行多层次监测控制，出 现偏差及时调整。 可见，管节端头对接拉合预埋件的设计安装精度要 求高、施工影响因素多、质量保证难度大，是沉管隧道施工质量控制 的关键工程部位。4、坞门拆除。根据干坞坞门支围护结构的形式、管节浮运沉放 的施工工艺顺序及坞门所处于的工程地理位置， 坞门

13、临江， 在施工图 设计时既考虑干坞土体开挖的支护与止水， 又考虑到方便拆除， 所以 其支围护结构形式有钢管桩、 锚索、素砼地下连续墙支护与高压旋喷 桩止水，当干坞内管节预制完成进入浮运沉放施工阶段时， 必须将坞 门拆除而引入江水，达到坞内管节起浮拖运出坞要求。因此，坞门拆 除涉及的工作内容包括： 解锚、爆破拆除素砼地下连续墙与水下割除 钢管桩等。 坞门拆除过程要充分考虑二方面的影响因素： 炸破施工 与水下作业的施工安全问题； 素砼地下连续墙爆破时产生的振动波 对已完岸上段主体结构（距坞门 6 米）及周边建筑物的影响。在方案 可行、措施到位、安全可靠的条件下开展坞门的拆除工作。5、二次围堰。本工程二次围堰采用梯形混凝土重力坝的结构形 式，通过水下浇筑不分散混凝土施工。 二次围堰的稳定牢固及有效止 水是关键， 因本工程二次围堰分层浇筑水下混凝土， 水下作业要充分 考虑水流速、水位、涨退潮等对模板安装、混凝土浇筑的影响，尤其 是浇筑至形成截水层时， 涨退潮时水流作用力对模板会造成冲击变形 甚至冲