人工沉管隧道施工綜合技術(shù)方案一、工程概況與施工總體部署本隧道工程采用沉管法施工，線路全長1202米，其中沉管段長860米，采用8節(jié)預(yù)制管段拼接而成，單節(jié)管段長度105-110米。管段為鋼筋混凝土矩形結(jié)構(gòu)，寬22.5米、高9.8米，采用C45P8抗?jié)B混凝土澆筑，設(shè)計使用年限100年。工程水域最大水深15米，流速1.2m/s，基槽底質(zhì)為粉質(zhì)黏土與中砂層，需穿越既有航道，施工期間需保證單向通航。施工總體劃分為五個階段：干塢建設(shè)與管段預(yù)制（4個月）、基槽開挖與疏浚（2個月）、管段浮運與沉放（3個月）、水下連接與基礎(chǔ)處理（2個月）、回填覆土與內(nèi)部工程（3個月）。采用"干塢預(yù)制-浮運沉放-水力壓接-注漿加固"的施工工藝體系，配置5艘專用作業(yè)船舶及一套自動化沉放定位系統(tǒng)，高峰期投入施工人員280人。二、干塢建設(shè)與管段預(yù)制（一）干塢工程設(shè)計與施工干塢選址位于隧道軸線附近河岸地帶，采用矩形封閉式結(jié)構(gòu)，長320米、寬60米、深12米，可同時預(yù)制2節(jié)管段。塢體結(jié)構(gòu)由鋼板樁圍護體系（SP-IV型拉森樁，長度18米）、防滲帷幕（高壓旋噴樁，深度25米）、排水系統(tǒng)（集水井+排水溝）及塢底處理三部分組成。施工順序如下：場地平整與地質(zhì)勘探，清除表層淤泥質(zhì)土（厚度1.2米）鋼板樁施打：采用液壓振動錘沉樁，樁頂設(shè)置雙拼32a工字鋼圍檁防滲帷幕施工：采用三重管旋噴工藝，樁徑800mm，搭接200mm塢底處理：鋪設(shè)300mm厚級配砂石墊層+200mm厚C20混凝土底板，設(shè)置縱橫排水盲溝塢門安裝：采用鋼制浮箱式塢門，凈寬15米，配備液壓啟閉系統(tǒng)（二）管段預(yù)制關(guān)鍵技術(shù)1.混凝土配合比設(shè)計采用C45P8抗?jié)B混凝土，膠凝材料總量420kg/m3，水膠比0.38，砂率42%。摻加粉煤灰（替代水泥15%）和礦粉（替代水泥10%），使用聚羧酸系高效減水劑（摻量1.2%）。混凝土容重嚴格控制在2400±20kg/m3，確保浮運階段的干舷高度。2.模板體系配置采用大型鋼模板體系，面板厚度12mm，背楞采用10#槽鋼@300mm，支撐系統(tǒng)為Φ48×3.5mm鋼管滿堂腳手架。模板安裝誤差控制標(biāo)準(zhǔn)：軸線偏差≤5mm，高程偏差≤3mm，接縫錯臺≤2mm。端模采用定制鋼端殼，集成GINA止水帶安裝槽，二次安裝工藝消除累積誤差。3.鋼筋工程施工管段結(jié)構(gòu)鋼筋采用HRB400E級鋼筋，縱向主筋直徑Φ25mm，間距150mm，保護層厚度50mm。鋼筋綁扎采用胎架定位法，設(shè)置專用定位支架確保鋼筋間距偏差≤10mm。預(yù)埋件（包括吊點、壓艙水箱、剪力鍵）采用三維坐標(biāo)定位，誤差控制在±3mm內(nèi)。4.混凝土施工工藝采用分層澆筑法，每層厚度500mm，使用布料機均勻布料。插入式振搗棒（Φ50mm）振搗，振搗時間控制在20-30秒/點，直至混凝土表面泛漿、無氣泡溢出。養(yǎng)護采用蓄水養(yǎng)護+薄膜覆蓋，養(yǎng)護期不少于14天，確?；炷翉姸冗_到設(shè)計值的85%以上方可出塢。5.裂縫控制措施原材料控制：選用低水化熱水泥，水泥用量≤350kg/m3溫控措施：預(yù)埋DTS光纖測溫系統(tǒng)，控制內(nèi)外溫差≤25℃，必要時采取循環(huán)水降溫澆筑順序：從兩端向中間推進，避免應(yīng)力集中后澆帶設(shè)置：每節(jié)管段設(shè)置2道橫向后澆帶，間隔30米，60天后澆筑微膨脹混凝土三、基槽開挖與疏浚工程（一）施工船舶配置抓斗式挖泥船（斗容2m3）1艘，配備艏吹裝置自航耙吸式挖泥船（艙容3000m3）1艘泥駁船（500m3）4艘測量船1艘，配備RTK定位系統(tǒng)和多波束測深儀（二）開挖施工工藝施工分區(qū)：沿隧道軸線劃分為8個施工段，每段長度105-110米開挖順序：先開挖兩側(cè)導(dǎo)溝（寬5米，深3米），再開挖中央?yún)^(qū)域分層開挖：分3層開挖，每層厚度5米，嚴禁超挖（預(yù)留20cm人工清底層）邊坡防護：開挖邊坡1:2.5，采用土工格柵+袋裝砂袋護坡，防止邊坡坍塌疏浚精度控制：采用DGPS定位系統(tǒng)，挖深誤差控制在±300mm內(nèi)，平整度誤差≤500mm/2m（三）清淤與檢測基槽開挖完成后，采用高壓水槍沖洗基底，清除殘留淤泥。使用多波束測深儀進行全覆蓋掃測，每10米布設(shè)一個橫斷面，每個斷面測點數(shù)不少于5個。檢測標(biāo)準(zhǔn)：回淤厚度≤10cm，粒徑大于200mm的孤石數(shù)量≤1個/100㎡。四、管段浮運與沉放施工（一）浮運前準(zhǔn)備工作干塢注水：采用分級注水法，每小時水位上升不超過0.5米，同步監(jiān)測管段上浮情況管段舾裝：安裝臨時導(dǎo)航燈、測深儀、壓艙水箱（4個，總?cè)莘e500m3）、拖帶裝置干舷調(diào)整：通過壓艙水調(diào)節(jié)，使管段干舷高度達到150mm，橫傾≤0.5°，縱傾≤1°拖帶設(shè)備：配置4艘拖輪（2艘主拖，2艘輔助），拖纜采用Φ60mm尼龍纜繩（二）浮運作業(yè)流程出塢作業(yè)：打開塢門，拖輪協(xié)助管段緩慢移出干塢，進入航道拖帶航線：沿預(yù)設(shè)航線航行，航速控制在2-3節(jié)，避開通航高峰期臨時系泊：到達沉放區(qū)后，利用錨艇設(shè)置6點錨泊系統(tǒng)，控制管段漂移沉放準(zhǔn)備：安裝沉放吊架、定位塔、測量棱鏡，連接壓艙水管路（三）沉放施工工藝采用"浮箱分吊法"沉放，配置4個2000kN浮箱吊具，同步控制沉放速度。沉放作業(yè)分三個階段進行：1.初次下沉向壓艙水箱注水，使管段吃水增加，干舷高度降至50mm，下沉速度控制在0.5m/min。通過全站儀實時監(jiān)測管段三維坐標(biāo)，偏差超過10cm時及時調(diào)整。2.靠攏下沉當(dāng)管段距基槽底3米時，啟動拉合千斤頂（2臺，行程500mm），使管段緩慢靠攏已安裝管段。采用超聲波探測儀監(jiān)測端面間隙，控制水平偏差≤30mm，垂直偏差≤20mm。3.著地下沉管段距基底50cm時，降低下沉速度至0.1m/min，潛水員水下檢查管段姿態(tài)。最終下沉到位后，壓艙水箱注滿水，使管段產(chǎn)生3000kN負浮力，確保管段穩(wěn)定著床。五、水下連接與基礎(chǔ)處理（一）水力壓接施工初步止水：啟動拉合千斤頂，使管段端面GINA止水帶壓縮量達到設(shè)計值（35mm）排水作業(yè)：打開排水閥，排出管段端封墻之間的水體（約200m3），形成真空狀態(tài)水力壓接：利用外部水壓（150kPa）使GINA止水帶進一步壓縮，實現(xiàn)完全止水密封檢測：通過氣壓檢測法，向接頭腔內(nèi)注入0.2MPa壓縮空氣，30分鐘壓降≤5%為合格（二）基礎(chǔ)處理工藝采用"后填法"中的壓注砂漿基礎(chǔ)，具體施工步驟如下：1.臨時支撐在管段底部設(shè)置8個臨時鋼支墩，每個支墩承載能力500kN，調(diào)整管段高程偏差≤20mm2.注漿系統(tǒng)安裝沿管段底部布設(shè)注漿管（Φ100mm，間距2m），安裝止回閥和壓力傳感器3.砂漿制備采用M30無收縮水泥砂漿，水灰比0.45，摻加膨脹劑（摻量10%），流動度≥300mm4.壓注施工分區(qū)分段注漿，先注四角后注中間，注漿壓力控制在0.3-0.5MPa，單孔注漿量達到設(shè)計值的95%時停止。注漿完成后養(yǎng)護7天，確保砂漿強度達到20MPa以上。六、回填覆土與內(nèi)部工程（一）回填施工分層回填：采用級配砂石回填，每層厚度500mm，水上拋填+水下振搗密實回填范圍：管段頂部以上2米，兩側(cè)各5米，形成梯形斷面防護結(jié)構(gòu)：在航道側(cè)設(shè)置拋石棱體（塊石重量≥50kg），厚度1.5米，防止水流沖刷（二）內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工端封墻拆除：采用靜態(tài)爆破法拆除臨時封墻，保留鋼筋連接段內(nèi)部襯砌：澆筑C30混凝土內(nèi)襯，厚度300mm，設(shè)置變形縫@30m防水施工：在管段內(nèi)側(cè)涂刷2mm厚聚脲防水層，變形縫處設(shè)置中埋式止水帶附屬工程：安裝通風(fēng)管道（Φ1.2m）、照明系統(tǒng)、消防管道、監(jiān)控設(shè)備七、施工質(zhì)量與安全控制（一）質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)管段預(yù)制：混凝土強度合格率100%，抗?jié)B等級≥P8，軸線偏差≤10mm基槽開挖：底面平整度≤300mm/2m，回淤厚度≤100mm沉放精度：軸線偏差≤50mm，高程偏差≤30mm，相鄰管段錯臺≤20mm接頭防水：水力壓接后24小時滲漏量≤0.1L/(m·d)（二）安全管理措施水上作業(yè)：配備救生衣、救生圈、救生艇，作業(yè)人員持證上崗沉放作業(yè)：設(shè)置安全警戒區(qū)，配備應(yīng)急拖輪，制定防臺風(fēng)預(yù)案水下焊接：潛水員作業(yè)前進行安全交底，配備水下通訊設(shè)備用電安全：臨時用電采用TN-S系統(tǒng)，配電箱設(shè)置漏電保護器（30mA）（三）監(jiān)測監(jiān)控體系管段預(yù)制：采用全站儀進行三維坐標(biāo)監(jiān)測，每澆筑層監(jiān)測一次浮運沉放：GPS實時定位系統(tǒng)（精度10mm），每5分鐘記錄一次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力：在管段關(guān)鍵部位埋設(shè)鋼筋應(yīng)力計、混凝土應(yīng)變計，監(jiān)測頻率1次/天河床變形：設(shè)置水下測深斷面，每周監(jiān)測一次回淤情況八、施工進度計劃施工階段主要工作內(nèi)容工期（天）關(guān)鍵線路準(zhǔn)備階段施工便道、臨時設(shè)施、設(shè)備進場30是干塢工程鋼板樁圍護、防滲帷幕、塢底處理60是管段預(yù)制鋼筋、模板、混凝土施工（8節(jié)）120是基槽開挖疏浚、清淤、邊坡防護60否浮運沉放8節(jié)管段浮運、沉放90是水下連接水力壓接、基礎(chǔ)處理60是回填工程分層回填、防護結(jié)構(gòu)45否內(nèi)部工程襯砌、防水、設(shè)備安裝90是驗收階段竣工清理、驗收準(zhǔn)備30否九、應(yīng)急預(yù)案（一）管段浮運遇險拖輪故障：啟用備用拖輪，采用錨泊系統(tǒng)穩(wěn)定管段突遇大風(fēng)：立即進入避風(fēng)錨地，拋下雙錨固定管段碰撞事故：檢查管段結(jié)構(gòu)損傷情況，必要時返回干塢修復(fù)（二）沉放偏差超標(biāo)水平偏差超限：調(diào)整單側(cè)壓艙水量，利用側(cè)向千斤頂糾偏高程偏差超限：重新排水調(diào)整壓艙水量，重新沉