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万州以管为笔,绘就水下通途:沉管法施工实录

发布时间:2025-03-25 15:34:36 人气:12917 来源:

我司专业从事沉管施工,沉管安装,水下管道安装,水下管道铺设,水下取水头安装,水下法兰安装等水下沉管工程。

在人类交通建设的宏伟版图中,跨越江河湖海的水下通道始终占据着至关重要的地位。沉管法,作为构建这些水下通途的关键技术,正以其独特的魅力和卓越的效能,在世界范围内的大型工程中崭露头角。从繁华都市的跨江隧道,到连接海岛的海底巨龙,沉管法施工的身影无处不在,它如同一位技艺精湛的画师,以管为笔,在深邃的水底勾勒出一条条便捷、高效的交通脉络。

一、管段预制:筑牢水下通途的根基

管段预制是沉管法施工的首要环节,其质量直接关系到整个隧道的安全性与稳定性。在预制场地的选择上,工程师们需综合考量地质条件、周边环境以及交通运输便利性等诸多因素。

在预制过程中,对混凝土的要求近乎严苛。以广州南沙明珠湾区跨江通道工程为例,该工程采用高性能混凝土,这种混凝土具备高流动性、高耐久性和高稳定性等诸多优势。在浇筑过程中,为确保管段的质量,施工团队各显神通。如跨江通道首通段在沉管浇筑时采用全断面一次浇筑成型技术,与传统浇筑方式相比,这一技术显著减少了沉管施工缝的数量,有效防止了二次漏水问题,极大地提升了施工质量与效率。然而,管段预制并非一帆风顺。天气因素,尤其是温度变化,常常成为施工的拦路虎。温度的剧烈波动极易导致混凝土内部温度失衡,进而引发开裂等严重问题。为应对这一挑战,项目团队引入大体积混凝土温控机。通过其先进的冷却循环机制,能够实时监测并精准调控混凝土内部温度,确保其始终处于适宜区间,为管段预制的质量保驾护航。

二、基槽开挖:水下的精准雕琢

基槽开挖是沉管法施工中的又一关键环节,其精度要求之高令人惊叹。以港珠澳大桥、深中通道等大型工程为例,隧道基槽槽底及边坡的验评标准远高于常规疏浚工程质量标准,与普通挖泥船开挖的平均超深、超宽控制值相比,量级不及一半。这就要求施工团队必须采用先进的设备和精湛的技术,进行水下的精准雕琢。

在施工过程中,面临的挑战可谓层出不穷。施工工况复杂多变,开挖深度大且多地处外海,还需横流作业,这对施工设备和人员的操作技能提出了极高要求。同时,通航与施工的交叉干扰也不容忽视,必须在确保航道通畅的前提下,保障施工安全。此外,环保要求日益严格,如何在施工过程中减少对周边水体环境的影响,成为工程团队必须攻克的难题。而且,外海地区台风等恶劣天气频发,回淤和突淤风险较大,进一步增加了施工的难度。

为应对这些挑战,中国的工程团队展现出了强大的创新能力。成功研发出沉管隧道高效高精度基槽开挖专用船舶设备,走在了世界前列。这些先进设备能够在复杂的水下环境中,控制开挖深度和宽度,有效降低了施工误差,确保了基槽的质量。

三、管段浮运与沉放:挑战极限的水上芭蕾

管段浮运与沉放堪称沉管法施工中的核心环节,也是技术难度更高、风险更大的部分。在浮运过程中,管段犹如一艘没有动力的巨型船舶,完全依赖拖船的牵引在水面航行。这一过程中,水流、风向、波浪等自然因素时刻对管段的安全构成威胁。例如,深中通道项目沉管预制厂距离安装地点约 50 公里,是港珠澳大桥浮运距离的 3 倍多,这对沉管运输提出了严峻挑战。造价高昂、身形庞大的钢壳混凝土沉管,一旦出坞就意味着没有退路,必须在合适的天气、海浪、海流、潮汐条件下安全完成施工,也就是要找到同时满足几个因素叠加形成的作业保障窗口期。

为确保管段能够安全、准确地抵达预定位置,工程团队需借助高精度的导航系统和实时监测设备,对管段的位置、姿态进行全方位、实时的监控与调整。在沉放过程中,更是需要控制管段的下沉速度、深度和角度,确保其能够精准地落入基槽内,并与相邻管段实现完美对接。这一过程犹如一场挑战极限的水上芭蕾,每一个动作都需要精准无误,任何细微的偏差都可能导致严重的后果。

四、水下连接与基础处理:打造稳固的水下脊梁

当管段成功沉放至基槽后,接下来便是至关重要的水下连接与基础处理环节。水下连接的质量直接决定了隧道的防水性能和整体结构稳定性。50 年代以前,对于钢壳制作的管段,曾采用水下灌筑混凝土的方法进行水下连接。而如今,普遍采用的水力压接法成为主流技术。以温哥华法为例,它利用作用于管段后端封墙上的巨大水压力,使安装在管段前端周边上的一圈尖肋型胶垫产生压缩变形,从而形成一个水密性良好的止水接头。在施工过程中,通过预设在管段内隔墙上的拉合千斤顶,将刚沉放的管段拉向前一节管段,使胶垫初步止水。随后,排出两节管段封墙之间的水,利用水压力再次压缩胶垫,实现完全止水。

基础处理同样不容忽视。在水下开挖的沟槽底面往往凹凸不平,若不加以整平,管段沉放后会因地基受力不均匀而导致局部破坏,或因不均匀沉陷而开裂。早期大多采用先铺砂石作为垫层的先铺法,但该法缺点较多。如今,后填法得到了广泛应用,如喷砂法、压浆法、压混凝土法等。这些方法能够有效提高沟槽底面的平整性,确保管段的稳定支撑,为隧道的长期安全运营奠定坚实基础。

五、挑战与应对:沉管法施工的攻坚克难之路

沉管法施工虽然在技术上日臻成熟,但在实际应用中,仍面临着诸多严峻挑战。复杂多变的水文地质条件常常成为工程推进的拦路虎。不同地区的江河湖海,其水流速度、水深、地质结构等千差万别。例如,在一些河流中,水流湍急,给管段的浮运和沉放带来极大困难;而在某些海域,可能存在深厚的软土层或复杂的岩石构造,对基槽开挖和基础处理提出了极高要求。

恶劣的自然环境也是不可忽视的因素。台风、暴雨、大雾等极端天气频繁来袭,严重影响施工进度和安全。如在港珠澳大桥建设过程中,E15 节沉管就因遭遇回淤问题,经历了三次浮运、两次返航的困境。此外,沉管法施工涉及众多专业领域和复杂的施工工艺,对施工人员的技术水平和协同作业能力要求极高。任何一个环节出现失误,都可能引发严重后果。

面对这些挑战,工程团队积极探索创新,采取了一系列针对性的应对措施。在技术创新方面,不断研发新型施工设备和工艺。如为适应不同地质条件,研发了多种地基加固技术,像港珠澳沉管隧道应用的 scp 挤密砂桩技术、深中通道沉管隧道应用的 dcm 深层水泥搅拌桩技术等。在施工管理方面,建立了完善的质量管理体系和安全保障机制。通过加强施工人员培训,提高其技术水平和安全意识;运用信息化手段,实现对施工过程的实时监控和精细化管理。同时,积极与气象、海洋等科研机构合作,加强对自然环境的监测与预测,为施工提供准确的气象和水文信息,提前做好应对预案。

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