廣州沉管隧道施工關(guān)鍵技術(shù)解析與創(chuàng)新實踐一、引言1.1研究背景與意義1.1.1研究背景隨著城市化進程的加速，廣州作為我國重要的經(jīng)濟中心和交通樞紐，城市規(guī)模不斷擴大，人口持續(xù)增長，交通需求日益旺盛。城市交通擁堵問題愈發(fā)嚴峻，嚴重制約了城市的可持續(xù)發(fā)展和居民生活質(zhì)量的提升?？缃⒖绾＝煌ㄗ鳛槌鞘薪煌ňW(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵組成部分，其重要性不言而喻。沉管隧道作為一種先進的水下隧道施工技術(shù)，在廣州的城市交通建設(shè)中具有獨特的優(yōu)勢和重要的應(yīng)用價值。與其他跨江、跨海交通方式相比，如橋梁和輪渡，沉管隧道具有不影響航道通行、受氣候條件影響小、對周邊環(huán)境影響較小等顯著特點。它能夠在保證水上交通順暢的同時，實現(xiàn)兩岸交通的快速連接，有效緩解城市交通壓力，提升交通效率。在廣州，珠江穿城而過，眾多河流縱橫交錯，這為沉管隧道的建設(shè)提供了廣闊的應(yīng)用空間。過去幾十年間，廣州已成功建成了多條沉管隧道，如珠江隧道、侖頭-生物島沉管隧道、車陂南隧道等。這些隧道的建成，極大地改善了城市的交通狀況，促進了區(qū)域間的經(jīng)濟交流與合作。以車陂南隧道為例，它的建成通車顯著拉近了海珠區(qū)與天河區(qū)的時空距離，有效發(fā)揮了聯(lián)通黃埔區(qū)、天河區(qū)、海珠區(qū)、番禺區(qū)交通動脈的作用，過江時間由通車前的耗時二三十分鐘提速到只需2分鐘，大大提高了居民的出行效率，帶動了周邊地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。然而，沉管隧道施工技術(shù)復(fù)雜，涉及多個專業(yè)領(lǐng)域，在施工過程中仍面臨諸多技術(shù)難題和挑戰(zhàn)。例如，管段預(yù)制過程中的混凝土裂縫控制問題，若控制不當，將影響隧道的防水性能和結(jié)構(gòu)耐久性；管段浮運與沉放過程中，如何確保管段在復(fù)雜的水文條件下準確就位，避免出現(xiàn)偏差甚至事故；基礎(chǔ)處理技術(shù)的選擇與應(yīng)用，直接關(guān)系到隧道的穩(wěn)定性和沉降控制等。這些問題的存在，不僅增加了工程建設(shè)的難度和風(fēng)險，也對工程質(zhì)量和安全提出了嚴峻考驗。隨著廣州城市建設(shè)的不斷推進，未來還將規(guī)劃和建設(shè)更多的沉管隧道項目，如會展西路過江隧道、魚珠隧道等。這些項目的建設(shè)規(guī)模更大、技術(shù)要求更高、施工環(huán)境更為復(fù)雜，對沉管隧道施工技術(shù)提出了更高的挑戰(zhàn)。因此，深入研究廣州沉管隧道施工若干關(guān)鍵技術(shù)，對于解決現(xiàn)有工程問題、確保未來工程的順利實施具有重要的現(xiàn)實意義。1.1.2研究意義本研究對廣州沉管隧道施工關(guān)鍵技術(shù)的探索，在理論與實踐層面均具有重要意義，能夠為技術(shù)進步、工程建設(shè)和行業(yè)發(fā)展提供有力支持。在理論層面，沉管隧道施工技術(shù)涉及巖土力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、水力學(xué)、材料科學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域。通過對廣州沉管隧道施工關(guān)鍵技術(shù)的深入研究，可以進一步揭示沉管隧道施工過程中的力學(xué)行為和物理現(xiàn)象，完善相關(guān)理論體系。例如，在管段預(yù)制階段，研究混凝土的配合比設(shè)計、澆筑工藝以及溫度控制措施等，有助于深入理解混凝土的收縮、徐變特性及其對結(jié)構(gòu)性能的影響，從而為建立更加準確的混凝土結(jié)構(gòu)計算模型提供理論依據(jù)。在管段浮運與沉放過程中，研究管段在水流、波浪等外力作用下的運動規(guī)律，能夠豐富水動力學(xué)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用理論。此外，對基礎(chǔ)處理技術(shù)的研究，能夠加深對地基土與隧道結(jié)構(gòu)相互作用機理的認識，為地基處理設(shè)計提供更科學(xué)的理論指導(dǎo)。這些理論研究成果不僅可以為廣州沉管隧道工程建設(shè)提供技術(shù)支撐，還能夠為其他地區(qū)的沉管隧道工程以及相關(guān)地下工程的設(shè)計與施工提供參考，推動整個隧道工程領(lǐng)域的理論發(fā)展。從實踐角度來看，廣州作為我國城市建設(shè)的前沿陣地，其沉管隧道建設(shè)項目眾多且具有代表性。深入研究廣州沉管隧道施工關(guān)鍵技術(shù)，對于解決當前工程建設(shè)中面臨的實際問題、確保工程質(zhì)量和安全具有直接的指導(dǎo)作用。在管段預(yù)制方面，通過優(yōu)化混凝土配合比和施工工藝，有效控制混凝土裂縫的產(chǎn)生，能夠提高管段的防水性能和結(jié)構(gòu)耐久性，減少后期維護成本。在管段浮運與沉放過程中，研發(fā)精確的測量定位系統(tǒng)和可靠的沉放控制技術(shù)，能夠確保管段準確就位，避免出現(xiàn)偏差和事故，保障工程的順利進行。在基礎(chǔ)處理方面，選擇合適的基礎(chǔ)處理方法，能夠有效控制隧道的沉降，保證隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保車輛行駛的安全性和舒適性。此外，研究成果還可以為廣州未來的沉管隧道工程建設(shè)提供技術(shù)儲備，提高工程建設(shè)的效率和效益。同時，這些技術(shù)成果的成功應(yīng)用，還能夠為國內(nèi)其他城市的沉管隧道工程提供寶貴的經(jīng)驗借鑒，推動我國沉管隧道施工技術(shù)水平的整體提升，促進我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行業(yè)的發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀沉管隧道施工技術(shù)在國外已有百余年的發(fā)展歷史，自1894年美國在波士頓修建世界第一座沉管隧道以來，該技術(shù)不斷演進與完善，在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。早期的沉管隧道建設(shè)，技術(shù)相對簡單，主要應(yīng)用于城市內(nèi)河等水域。隨著科技的進步和工程需求的增長，沉管隧道逐漸向深海、海峽等復(fù)雜環(huán)境拓展。美國在沉管隧道技術(shù)發(fā)展初期發(fā)揮了重要作用，1910年穿越底特律河修建的水下雙線鐵路隧道，是早期沉管隧道的典型代表。此后，美國在海灣地區(qū)修建了眾多沉管隧道，如1964-1969年施工的橫過舊金山灣底的海灣地區(qū)高速運輸系統(tǒng)（BART）地下鐵道，該工程采用復(fù)線設(shè)計，延長5820m，沉埋管段58節(jié)。美國多采用圓形鋼殼管段，這種結(jié)構(gòu)型式在受力方面具有優(yōu)勢，尤其適用于海灣等水深較大的區(qū)域，且與美國的工程習(xí)慣和經(jīng)驗相契合。歐洲在沉管隧道領(lǐng)域也有著卓越的成就。1927年，德國完成了弗里德里希港隧道，這是歐洲較早的混凝土沉埋管段隧道。1937-1942年，荷蘭施工的瑪斯（MASS）隧道成為歐洲正規(guī)沉管隧道工程的典范?，斔顾淼罏樗能嚨拦匪淼溃芏尾捎脤?4.8m、高8.4m的矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，共9節(jié)長61.3m的管段，其矩形斷面設(shè)計為后續(xù)歐洲沉管隧道建設(shè)奠定了基礎(chǔ)，矩形斷面因有效空間利用率高、隧道高度和覆蓋層較小等優(yōu)點，被歐洲國家廣泛采用。荷蘭在管段制造、接縫防水等方面技術(shù)領(lǐng)先，如在混凝土內(nèi)部安設(shè)供冷卻水循環(huán)的鋼管以消除裂縫，首創(chuàng)的GINA墊圈被世界普遍應(yīng)用于管段接頭處防水。此外，荷蘭還發(fā)明了砂流基礎(chǔ)技術(shù)，從管段內(nèi)部基礎(chǔ)注砂，克服了傳統(tǒng)噴砂法（泵砂法）的諸多缺點，保證了基礎(chǔ)質(zhì)量。日本在沉管隧道建設(shè)方面同樣成果豐碩。1969年，日本建成了神戶港島隧道，此后不斷在沉管隧道技術(shù)上創(chuàng)新突破。日本的沉管隧道多應(yīng)用于城市交通和港灣建設(shè)，注重工程的抗震設(shè)計和環(huán)保要求。在抗震方面，通過優(yōu)化隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計、采用新型材料等措施，提高隧道在地震等自然災(zāi)害中的穩(wěn)定性；在環(huán)保方面，采取有效措施減少施工對周邊海洋生態(tài)環(huán)境的影響。在管段預(yù)制技術(shù)方面，國外不斷研發(fā)高性能混凝土材料，以提高管段的耐久性和抗?jié)B性。例如，采用纖維增強混凝土，增強混凝土的抗拉強度和抗裂性能；研發(fā)自密實混凝土，提高混凝土的澆筑質(zhì)量和施工效率。在管段浮運與沉放技術(shù)上，利用先進的測量定位系統(tǒng)，如全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）、聲吶系統(tǒng)等，實現(xiàn)管段的高精度定位和沉放控制。同時，采用動力定位技術(shù)，使管段在復(fù)雜的水文條件下能夠保持穩(wěn)定，確保沉放過程的安全可靠。在基礎(chǔ)處理技術(shù)方面，除了傳統(tǒng)的砂基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)外，還發(fā)展了灌漿基礎(chǔ)、復(fù)合基礎(chǔ)等新型基礎(chǔ)處理方法，以適應(yīng)不同的地質(zhì)條件和工程要求。國外的一些典型沉管隧道工程，如英法海峽隧道，從拿破侖時代就開始籌劃，歷經(jīng)波折，最終于1993年全部貫通并投入運營。該隧道海底段長23.30公里，最大水深140米，最小覆蓋層厚100米，采用超前導(dǎo)坑和平行導(dǎo)坑法施工，提前探明地質(zhì)情況并用于通風(fēng)、排水和出渣。丹麥大海峽隧道于1996年竣工，它把丹麥和歐洲本土連接起來，實現(xiàn)了把瑞典和德國連成一體的計劃，使歐洲范圍內(nèi)幾乎都能陸路相通，在工程規(guī)模和技術(shù)復(fù)雜性上具有重要意義。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國沉管隧道施工技術(shù)起步相對較晚，但發(fā)展迅速。20世紀80年代，隨著改革開放和城市建設(shè)的需求，我國開始引進和研究沉管隧道技術(shù)。1993年，廣州珠江隧道建成通車，這是我國大陸第一條采用沉管法施工的大型水下隧道，標志著我國在沉管隧道領(lǐng)域邁出了重要一步。珠江隧道的成功建設(shè)，為我國積累了寶貴的沉管隧道設(shè)計、施工和管理經(jīng)驗，培養(yǎng)了一批專業(yè)技術(shù)人才，推動了我國沉管隧道技術(shù)的發(fā)展。此后，我國沉管隧道建設(shè)進入快速發(fā)展階段。在上海，黃浦江吳淞口隧道采用沉管法施工，進一步豐富了我國在軟土地層中建設(shè)沉管隧道的經(jīng)驗。寧波甬江沉管隧道的建成，展示了我國在復(fù)雜地質(zhì)條件下建設(shè)沉管隧道的能力。香港地區(qū)已建成5座越海沉管隧道，在工程設(shè)計、施工技術(shù)和運營管理等方面達到了國際先進水平，為我國其他地區(qū)的沉管隧道建設(shè)提供了借鑒。近年來，我國在沉管隧道技術(shù)方面取得了一系列重大突破。港珠澳大橋海底隧道是我國沉管隧道技術(shù)的集大成者，也是世界上最長的沉管隧道。該隧道全長5664米，由33節(jié)巨型沉管和1個合龍段最終接頭組成，最大安裝水深超過40米。在建設(shè)過程中，攻克了多項世界級技術(shù)難題，如超大沉管的預(yù)制、浮運與沉放技術(shù)，深海基礎(chǔ)處理技術(shù)，管節(jié)接頭防水技術(shù)等。其中，在管節(jié)接頭防水方面，研發(fā)了新型的止水材料和接頭構(gòu)造，確保了隧道在復(fù)雜海洋環(huán)境下的防水性能；在基礎(chǔ)處理方面，采用了擠密砂樁、深層水泥攪拌等多種方法，有效控制了隧道的沉降。深中通道海底隧道同樣具有重要意義，它是全球首例集橋、島、隧、水下互通于一體的超級工程。在沉管隧道施工中，實現(xiàn)了毫米級的安裝精度，展示了我國在沉管隧道施工技術(shù)上的卓越水平。通過自主研發(fā)和創(chuàng)新，深中通道在智能建造、綠色施工等方面取得了顯著成果，如利用數(shù)字化技術(shù)對施工過程進行實時監(jiān)測和管理，采用環(huán)保型材料和施工工藝，減少對周邊環(huán)境的影響。在管段預(yù)制方面，我國不斷優(yōu)化混凝土配合比和施工工藝。廣州車陂南隧道在國內(nèi)內(nèi)河首次采用全斷面預(yù)制沉管工藝，技術(shù)團隊從混凝土配合比展開試驗，歷經(jīng)426天，經(jīng)過上百次對比試驗，研制出低發(fā)熱低收縮高抗裂的混凝土配合比，滿足了沉管預(yù)制質(zhì)量要求，保障了沉管隧道使用壽命100年的耐久性要求，同時實現(xiàn)了混凝土容重偏差±10kg/m3以內(nèi)的精準控制，確保了沉管的干舷高度穩(wěn)定。在管段浮運與沉放技術(shù)上，我國自主研發(fā)了高精度的測量定位系統(tǒng)和先進的沉放控制技術(shù)。例如，在港珠澳大橋島隧工程中，通過建立多傳感器融合的測量系統(tǒng)，實現(xiàn)了對沉管位置和姿態(tài)的實時精確測量；采用智能化的沉放控制系統(tǒng)，根據(jù)測量數(shù)據(jù)自動調(diào)整沉管的下沉速度和姿態(tài)，確保沉管準確就位。在基礎(chǔ)處理技術(shù)方面，我國根據(jù)不同的地質(zhì)條件，綜合應(yīng)用多種基礎(chǔ)處理方法。如在一些軟土地層中，采用真空預(yù)壓聯(lián)合堆載預(yù)壓的方法，提高地基土的強度和穩(wěn)定性；在巖石地基中，采用爆破擠淤、水下灌漿等方法，確?；A(chǔ)的牢固性。目前，我國在沉管隧道施工技術(shù)方面已達到國際先進水平，在一些領(lǐng)域甚至處于國際領(lǐng)先地位。隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷推進，未來還將有更多的沉管隧道項目開工建設(shè)，沉管隧道施工技術(shù)也將不斷創(chuàng)新和發(fā)展，為我國的交通事業(yè)做出更大的貢獻。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究選取廣州具有代表性的沉管隧道項目，包括車陂南隧道、洲頭咀隧道、如意坊隧道等，深入剖析其在施工過程中所采用的關(guān)鍵技術(shù)，旨在總結(jié)經(jīng)驗、發(fā)現(xiàn)問題，并為未來沉管隧道工程提供技術(shù)支持和決策依據(jù)。對于車陂南隧道，重點研究其全斷面預(yù)制沉管工藝。車陂南隧道在國內(nèi)內(nèi)河首次采用這一工藝，技術(shù)團隊從混凝土配合比展開試驗，歷經(jīng)426天，經(jīng)過上百次對比試驗，研制出低發(fā)熱低收縮高抗裂的混凝土配合比，滿足了沉管預(yù)制質(zhì)量要求，保障了沉管隧道使用壽命100年的耐久性要求，同時實現(xiàn)了混凝土容重偏差±10kg/m3以內(nèi)的精準控制，確保了沉管的干舷高度穩(wěn)定。本研究將詳細分析這一配合比的設(shè)計原理、試驗過程以及在實際施工中的應(yīng)用效果，探究其如何解決混凝土控裂難題，以及對沉管預(yù)制質(zhì)量和耐久性的影響。此外，還將研究全斷面預(yù)制工藝的施工流程、技術(shù)要點和質(zhì)量控制措施，分析其相較于傳統(tǒng)分層澆筑工藝的優(yōu)勢和創(chuàng)新之處，以及在施工過程中遇到的技術(shù)難題和解決方案。針對洲頭咀隧道，主要聚焦于管段浮運與沉放技術(shù)。洲頭咀隧道的管段浮運與沉放過程面臨著復(fù)雜的水文條件和航道安全等問題。本研究將深入分析其在管段浮運前的準備工作，包括管段的密封性檢查、浮運設(shè)備的調(diào)試、水文氣象條件的監(jiān)測等；研究管段在浮運過程中的拖航方案、定位控制技術(shù)以及應(yīng)對突發(fā)情況的應(yīng)急預(yù)案；探討管段沉放過程中的下沉速度控制、姿態(tài)調(diào)整技術(shù)以及如何確保管段準確就位。通過對這些方面的研究，總結(jié)出適用于廣州地區(qū)復(fù)雜水文條件下的管段浮運與沉放技術(shù)經(jīng)驗，為其他沉管隧道項目提供參考。在如意坊隧道方面，重點關(guān)注其基礎(chǔ)處理技術(shù)。如意坊隧道的地質(zhì)條件復(fù)雜，基礎(chǔ)處理的好壞直接關(guān)系到隧道的穩(wěn)定性和沉降控制。本研究將詳細分析其地質(zhì)勘察資料，了解隧道穿越地層的巖土特性和工程地質(zhì)條件；研究針對該地質(zhì)條件所采用的基礎(chǔ)處理方法，如樁基礎(chǔ)、復(fù)合地基等的設(shè)計參數(shù)、施工工藝和質(zhì)量檢測方法；分析基礎(chǔ)處理效果的監(jiān)測數(shù)據(jù)，評估基礎(chǔ)處理技術(shù)對隧道沉降控制和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。通過對如意坊隧道基礎(chǔ)處理技術(shù)的研究，為在類似地質(zhì)條件下建設(shè)沉管隧道提供科學(xué)的基礎(chǔ)處理方案和技術(shù)指導(dǎo)。1.3.2研究方法本研究綜合運用多種研究方法，以確保研究的全面性、科學(xué)性和可靠性。文獻研究法是基礎(chǔ)，通過廣泛查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻，包括學(xué)術(shù)論文、研究報告、工程案例等，全面了解沉管隧道施工技術(shù)的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀和前沿動態(tài)。收集廣州地區(qū)已建沉管隧道的工程資料，如設(shè)計文件、施工記錄、監(jiān)測報告等，對這些資料進行系統(tǒng)梳理和分析，總結(jié)成功經(jīng)驗和存在的問題。例如，在研究車陂南隧道全斷面預(yù)制沉管工藝時，查閱相關(guān)文獻了解國內(nèi)外類似工藝的應(yīng)用情況，對比分析不同工藝的優(yōu)缺點，為深入研究車陂南隧道工藝提供理論支持。案例分析法是核心，選取廣州車陂南隧道、洲頭咀隧道、如意坊隧道等典型案例，對其施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)進行深入剖析。詳細分析每個案例的工程背景、技術(shù)難點、解決方案以及實施效果。通過對多個案例的對比研究，總結(jié)出具有普遍性和指導(dǎo)性的技術(shù)規(guī)律和經(jīng)驗教訓(xùn)。如在研究管段浮運與沉放技術(shù)時，對比洲頭咀隧道和其他類似隧道的浮運沉放方案，分析不同方案在不同水文地質(zhì)條件下的適用性，為優(yōu)化浮運沉放技術(shù)提供依據(jù)。實地調(diào)研法是重要補充，深入隧道施工現(xiàn)場，與工程技術(shù)人員進行交流，實地觀察施工過程和關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用情況。對車陂南隧道的混凝土澆筑現(xiàn)場進行實地考察，了解混凝土配合比在實際施工中的應(yīng)用情況，觀察澆筑工藝和質(zhì)量控制措施的實施效果；對如意坊隧道的基礎(chǔ)處理施工現(xiàn)場進行調(diào)研，了解樁基礎(chǔ)或復(fù)合地基的施工工藝和質(zhì)量檢測方法，獲取第一手資料。通過實地調(diào)研，能夠更直觀地了解工程實際情況，驗證文獻研究和案例分析的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)實際問題并提出針對性的解決方案。二、廣州典型沉管隧道工程概況2.1車陂南隧道2.1.1工程基本信息車陂南隧道是廣州市一條至關(guān)重要的過江隧道，它的建成極大地改善了廣州的交通格局。該隧道南起海珠區(qū)新港東路北側(cè)，與閱江路相交，下穿珠江，向北與天河區(qū)在建的臨江大道、花城大道相交，終點至現(xiàn)狀黃埔大道交叉口。隧道全長約2.07公里，其中沉管段全長492米，道路等級為城市主干道，規(guī)劃寬度60米，過江隧道段設(shè)置為雙向6車道，設(shè)計車速為60公里/小時。車陂南隧道的沉管段共計4個管節(jié)，每個管節(jié)又分7個單節(jié)管節(jié)，單節(jié)管節(jié)長123米，是目前中國內(nèi)河整體式管節(jié)最長的沉管隧道。每個沉管管節(jié)高8.7米，重約3萬噸，體量巨大，相當于近16個標準泳池的水量總和。在建設(shè)過程中，車陂南隧道展現(xiàn)出諸多獨特之處。它是廣州市首個PPP市政項目，這種模式有效整合了政府與社會資本的資源，為項目的順利推進提供了有力保障。同時，它還是國內(nèi)首座緊鄰近運營地鐵線施工的沉管隧道，全線隧道與在運營的地鐵4號線關(guān)系復(fù)雜，岸上段在地鐵上方穿越，江中段近距離并行，這對施工技術(shù)和安全保障提出了極高的要求。2.1.2工程建設(shè)目標與意義車陂南隧道在廣州交通網(wǎng)絡(luò)中扮演著舉足輕重的角色，其建設(shè)目標明確，意義深遠。作為連接廣州國際金融城與琶洲大灣區(qū)琶洲數(shù)字經(jīng)濟創(chuàng)新試驗區(qū)的戰(zhàn)略發(fā)展通道，它肩負著促進區(qū)域經(jīng)濟協(xié)同發(fā)展的重任。廣州國際金融城和琶洲數(shù)字經(jīng)濟創(chuàng)新試驗區(qū)是廣州市經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎，分別在金融和數(shù)字經(jīng)濟領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢。車陂南隧道的建成，打破了珠江兩岸的交通瓶頸，實現(xiàn)了兩大區(qū)域的快速聯(lián)通，為資源共享、產(chǎn)業(yè)互補提供了便利條件。企業(yè)之間的交流合作更加頻繁，人才、資金、技術(shù)等要素能夠自由流動，從而促進產(chǎn)業(yè)升級和創(chuàng)新發(fā)展，提升廣州在全國乃至全球的經(jīng)濟競爭力。從交通層面來看，車陂南隧道有效緩解了琶洲大橋、東圃大橋的過江交通壓力。在隧道通車前，琶洲大橋和東圃大橋承擔(dān)了大量的過江交通流量，交通擁堵現(xiàn)象嚴重，尤其是在早晚高峰時段，車輛通行緩慢，給市民出行帶來極大不便。車陂南隧道通車后，分流了部分過江車輛，使交通流量得到合理分配，提高了過江通行效率。市民過江時間由通車前的耗時二三十分鐘大幅提速到只需2分鐘，顯著拉近了海珠區(qū)與天河區(qū)的時空距離，有效發(fā)揮了聯(lián)通黃埔區(qū)、天河區(qū)、海珠區(qū)、番禺區(qū)交通動脈的作用，極大地提升了居民的出行體驗，提高了城市的運行效率。車陂南隧道的建成，完善了廣州的城市交通網(wǎng)絡(luò)。它與周邊的道路、橋梁等交通設(shè)施相互銜接，形成了更加便捷、高效的交通體系，為城市的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。該隧道還對城市的空間布局和功能分區(qū)產(chǎn)生了積極影響，促進了區(qū)域的協(xié)調(diào)發(fā)展，提升了城市的整體品質(zhì)。2.2洲頭咀隧道2.2.1工程獨特之處洲頭咀隧道于2015年1月28日建成通車，是廣州城市交通建設(shè)的重要里程碑。它的建成，將芳村拉入廣州城市半小時城市圈內(nèi)，使海珠內(nèi)環(huán)段與芳村的行車距離縮短至2公里，行車時間縮短至2分鐘，極大地促進了海珠兩岸的經(jīng)濟發(fā)展。該隧道的江中段采用沉管隧道形式，受兩端立交條件的約束，采用了變截面異型隧道，這在國內(nèi)隧道設(shè)計中具有鮮明的特點。其縱坡也較大，對施工技術(shù)和工程管理提出了更高的要求。隧道沉管段由四節(jié)鋼筋混凝土管節(jié)組成，平均每節(jié)高9.68米、長85米、重約2.5萬噸，其中最重的一節(jié)將近2.68萬噸，比之前廣州市生物島隧道工程的沉管重一倍多。從設(shè)計到建設(shè)，洲頭咀隧道都以100年使用壽命作為考量基準，許多新技術(shù)、新方法、新工藝在當時國內(nèi)都屬首創(chuàng)。在管節(jié)預(yù)制方面，洲頭咀隧道面臨諸多挑戰(zhàn)。隧道沉管段與岸上段連接處為變截面管段，橫斷面標準寬度31.4米，變寬段最大寬度39.4米，是當時亞洲最大的變截面過江沉管隧道。這種變截面設(shè)計使得管節(jié)預(yù)制模板的制作難度大幅增加，需要精確計算和設(shè)計模板的尺寸和結(jié)構(gòu)，以確保管節(jié)的形狀和尺寸符合設(shè)計要求。管段起浮的干舷控制、管節(jié)浮運和沉放的穩(wěn)定性控制以及管節(jié)對接后的受力平衡控制等，也因變截面設(shè)計而變得更加復(fù)雜。變截面沉管的設(shè)計放大了這些難題，對工程技術(shù)和管理水平是巨大考驗。為解決這些難題，四航局為洲頭咀項目抽調(diào)精兵強將，成立“沉管技術(shù)梯隊”，并與中山大學(xué)、華南理工大學(xué)、武漢理工大學(xué)、四航研究院等研究機構(gòu)合作。在充分熟悉設(shè)計圖紙的前提下，對管節(jié)預(yù)制的重點、難點進行分析、討論，確定了分兩層預(yù)制管節(jié)的主方案，以及沉管預(yù)制模板方案、沉管預(yù)制施工方案等多個配套方案。這些技術(shù)經(jīng)驗不僅為現(xiàn)場施工提供了堅強的技術(shù)支撐，還匯編成論文集，為后續(xù)世紀工程港珠澳大橋沉管預(yù)制奠定了堅實基礎(chǔ)。大體積混凝土施工容易產(chǎn)生裂縫，洲頭咀隧道沉管混凝土結(jié)構(gòu)裂縫寬度要求小于2毫米，抗?jié)B等級要求不小于P10（能抵抗1兆帕靜水壓力而不滲水）。鋼端殼及面板安裝精度要求極高，是做好防水最關(guān)鍵的一環(huán)，最大橫斷面寬39.36米、高9.68米的沉管，鋼端殼安裝時每延米平整度要小于1毫米，整體小于3毫米，誤差偏差大小會影響到管節(jié)的預(yù)制精度，甚至決定沉管安裝的成敗。為保證沉管結(jié)構(gòu)的自防水性能，滿足沉管的抗?jié)B性能，減少大體積混凝土的裂縫，洲頭咀隧道工程對沉管混凝土配合比進行了長達8個月的研究，分別對水泥、骨料、外加劑等83組配合比進行比選、試驗測試。針對混凝土的強度、抗?jié)B、水化熱、和易性、收縮值、重度等進行比較和論證，并設(shè)置物理模型進行驗證，采用“雙摻”技術(shù)，以滿足沉管預(yù)制施工工藝要求。為保證管段接頭防水性能，工程采用先進的接頭止水帶——GINA止水帶，其抗?jié)B性能、耐久性能、使用壽命均超出普通橡膠材料。沉管在接頭時還使用鋼索連系，由鋼索連系固定的隧道整體可以隨著水流變化微調(diào)角度、高低，進一步保障了隧道的防水和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。2.2.2對廣州交通格局的影響洲頭咀隧道的通車，對廣州的交通格局產(chǎn)生了深遠影響，成為緩解城市交通壓力、促進區(qū)域協(xié)同發(fā)展的重要支撐。從區(qū)域交通連接來看，洲頭咀隧道連接了荔灣和海珠兩區(qū)，極大地縮短了兩岸的時空距離。以往從海珠到芳村，若繞行珠江隧道，大概需要20分鐘，而現(xiàn)在通過洲頭咀隧道，僅需3分鐘。這一變化使得西荔灣板塊與廣州市區(qū)的聯(lián)系更為緊密，加強了廣佛交界處與廣州市區(qū)的交通聯(lián)系，促進了區(qū)域間的人員流動和經(jīng)濟交流。對于西荔灣板塊的居民來說，出行更加便捷，無論是前往廣州市中心工作、購物還是就醫(yī)，都能節(jié)省大量時間。企業(yè)之間的商務(wù)往來也更加頻繁，降低了物流成本，提高了運營效率，為區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展注入了新的活力。在交通流量分流方面，洲頭咀隧道有效分擔(dān)了珠江隧道的交通壓力。珠江隧道作為廣州較早的過江通道，長期以來承擔(dān)著繁重的交通流量，交通擁堵現(xiàn)象時有發(fā)生。洲頭咀隧道通車后，部分過江車輛選擇從這里通行，使珠江隧道的交通流量得到合理分配，緩解了交通擁堵狀況，提高了過江通行效率。在早晚高峰時段，珠江隧道的擁堵情況明顯改善，車輛通行速度加快，市民的出行體驗得到顯著提升。洲頭咀隧道還優(yōu)化了廣州的城市道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。它與周邊的內(nèi)環(huán)路、芳村大道、工業(yè)大道等道路相互連接，形成了更加完善的交通網(wǎng)絡(luò)，使城市道路的通達性得到提高，為市民提供了更多的出行選擇。以往，由于道路網(wǎng)絡(luò)不完善，一些區(qū)域的交通出行受到限制，居民只能選擇特定的路線出行。洲頭咀隧道通車后，市民可以根據(jù)實時交通狀況，靈活選擇出行路線，避開擁堵路段，提高出行效率。這對于提升城市的整體交通運行效率，促進城市的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。2.3如意坊隧道2.3.1工程建設(shè)進展如意坊放射線系統(tǒng)工程（一期）作為廣州市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重點項目，目前建設(shè)工作正穩(wěn)步推進，已取得了一系列關(guān)鍵性進展。該工程位于廣州市荔灣區(qū)，東起內(nèi)環(huán)路如意坊立交，向西南下穿珠江后與芳村大道相連，隧道工程主線全長1511米，其中岸上段893米，沉管段618米，雙向六車道，按城市快速路設(shè)計，設(shè)計時速除黃沙端環(huán)形范圍內(nèi)為40公里/時外，其余為50公里/時。在項目建設(shè)歷程中，多個重要節(jié)點已順利完成。2018年7月18日召開項目開工動員大會，標志著工程正式啟動；2019年1月17日水上臨時航道疏浚開始施工，為后續(xù)工程開展奠定基礎(chǔ)；2019年12月24日芳村端岸上隧道圍護結(jié)構(gòu)封閉完成，保障了工程施工的安全與穩(wěn)定；2020年5月11日，黃沙端干塢深基坑、芳村端岸上隧道深基坑、芳村端護岸深基坑等三個深基坑在一個月內(nèi)相繼完成圍護結(jié)構(gòu)施工，開始深基坑開挖施工工序。2021-2022年期間，沉管澆筑工作取得重要成果。2021年8月20日完成第一批沉管首節(jié)沉管E5-1混凝土澆筑施工任務(wù)；2022年6月6日第一批沉管最后一節(jié)管節(jié)澆筑完成；2022年8月6日第一批沉管短管節(jié)澆筑完成。隨后，各項準備工作有序推進，2022年10月3日芳村端鋼板樁圍堰開始拆除；2022年11月10日第一批沉管壓載水箱安裝完成；2022年11月16日第一批沉管鋼端封門安裝完成；2022年11月18日第一批沉管外防水涂裝完成；2022年11月22日進行首批管節(jié)試漏干塢回水施工。2023年，工程在干塢及沉管浮運方面取得突破。3月15日干塢圍堰鋼管樁拔除一期順利完工；5月6日第一批沉管鋼塢門打開干塢與珠江連通；6月26日首節(jié)沉管E6管節(jié)浮運出塢；2023年10月31日完成首批沉管浮運安裝，這一關(guān)鍵節(jié)點的完成為后續(xù)工程的順利推進創(chuàng)造了有利條件。進入2024年，工程持續(xù)推進。5月12日芳村護岸沉箱正式進入吊裝階段，標志著護岸恢復(fù)施工正式有序推進，為下一步護岸胸墻施工提供基礎(chǔ)條件；7月第二批沉管首節(jié)管節(jié)澆筑完成；8月12日第二批沉管最后一節(jié)管節(jié)——E1管節(jié)主體澆筑施工順利完成，標志著該項目沉管隧道主體工程澆筑工作全部完成，項目建設(shè)取得關(guān)鍵性進展。目前，項目已完成第一批管節(jié)沉放對接等重要工程節(jié)點，接下來將著力攻堅干塢沉管管節(jié)試漏起浮、沉管防錨層施工等重點工序。計劃于今年底完成第二批沉管沉放對接施工，有望2025年完工通車。項目完工開通后，內(nèi)環(huán)如意坊立交至芳村大道兩地通行距離大幅縮短，通行時間可由原來的15-30分鐘縮短至4分鐘，將極大程度提高珠江南北兩岸的通行效率。2.3.2工程在區(qū)域交通中的定位如意坊隧道在區(qū)域交通中占據(jù)著極為重要的地位，是廣州市快速路網(wǎng)骨架的重要組成部分，也是廣州市西南方向的重要進出口。它肩負著增強廣州市老城區(qū)與佛山城區(qū)及西部周邊城市聯(lián)系的重任，對促進區(qū)域協(xié)同發(fā)展、優(yōu)化城市交通格局具有不可替代的作用。從區(qū)域協(xié)同發(fā)展角度來看，如意坊隧道是連接廣州老城區(qū)與佛山城區(qū)的關(guān)鍵紐帶。廣州與佛山地緣相近、人緣相親，經(jīng)濟聯(lián)系緊密，在粵港澳大灣區(qū)建設(shè)的背景下，廣佛同城化發(fā)展不斷深入。如意坊隧道的建設(shè)，進一步加強了廣佛兩地的交通聯(lián)系，使人員、物資、信息等要素能夠更加便捷地流動。對于廣州老城區(qū)而言，能夠更好地發(fā)揮其在商貿(mào)、文化、金融等方面的優(yōu)勢，輻射帶動佛山城區(qū)及周邊地區(qū)的發(fā)展；對于佛山城區(qū)來說，可以借助廣州的資源和平臺，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級和創(chuàng)新發(fā)展。以白鵝潭經(jīng)濟圈為例，該區(qū)域是廣州重點打造的經(jīng)濟發(fā)展區(qū)域，如意坊隧道的建成將使白鵝潭經(jīng)濟圈與佛山的產(chǎn)業(yè)對接更加順暢，促進兩地在高端服務(wù)業(yè)、先進制造業(yè)等領(lǐng)域的合作，推動區(qū)域經(jīng)濟一體化發(fā)展。在優(yōu)化城市交通格局方面，如意坊隧道將內(nèi)環(huán)路及廣州市中心區(qū)的交通向西南方向疏解，有效緩解了城市中心區(qū)的交通壓力。以往，由于交通通道有限，廣州市中心區(qū)向西南方向的交通出行受到制約，交通擁堵現(xiàn)象較為嚴重。如意坊隧道通車后，將分擔(dān)部分交通流量，使交通分布更加均衡。它與周邊的芳村大道、內(nèi)環(huán)路等道路相互連接，形成更加完善的交通網(wǎng)絡(luò)，提高了道路的通達性。市民在出行時，可以根據(jù)實際情況選擇更加合理的路線，避開擁堵路段，節(jié)省出行時間。例如，從廣州市中心前往芳村片區(qū)，以往可能需要繞行較遠的路線，而現(xiàn)在通過如意坊隧道，可以實現(xiàn)快速直達，大大提高了出行效率。如意坊隧道還對芳村片區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展具有重要推動作用。它將促進芳村片區(qū)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)的繁榮發(fā)展，對白鵝潭經(jīng)濟圈、花地灣、花卉生產(chǎn)基地、東沙經(jīng)濟開發(fā)區(qū)等區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展和沿江倉儲業(yè)的興旺產(chǎn)生積極影響。以花地灣為例，該區(qū)域擁有豐富的花卉產(chǎn)業(yè)資源，如意坊隧道的開通將降低花卉運輸成本，提高運輸效率，有利于花卉產(chǎn)品的銷售和推廣，進一步提升花地灣花卉產(chǎn)業(yè)的競爭力，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進區(qū)域經(jīng)濟的繁榮。三、廣州沉管隧道施工關(guān)鍵技術(shù)3.1混凝土技術(shù)3.1.1抗裂混凝土配合比設(shè)計在沉管隧道施工中，混凝土的性能直接關(guān)系到隧道的結(jié)構(gòu)安全和耐久性。以車陂南隧道為例，為實現(xiàn)“滴水不漏”的建設(shè)目標，解決混凝土控裂難題成為關(guān)鍵?；炷良夹g(shù)團隊從混凝土配合比展開試驗，歷經(jīng)426天，經(jīng)過上百次對比試驗，精心研制出低發(fā)熱低收縮高抗裂的混凝土配合比，為車陂南隧道量身打造了抗裂混凝土“專屬”配方。車陂南隧道建設(shè)團隊在項目伊始便定下隧道使用壽命100年的奮斗目標，這對混凝土品質(zhì)提出了極高要求。普通混凝土在硬化過程中，由于水泥水化反應(yīng)會產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度升高，當溫度下降時，混凝土?xí)a(chǎn)生收縮應(yīng)力，若收縮應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度，就會出現(xiàn)裂縫。此外，混凝土的收縮還會導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松，降低混凝土的抗?jié)B性和耐久性。因此，研發(fā)低發(fā)熱低收縮高抗裂的混凝土配合比至關(guān)重要。在研發(fā)過程中，技術(shù)團隊深入研究了混凝土的組成材料對其性能的影響。水泥作為混凝土的膠凝材料，其品種和用量直接影響混凝土的水化熱和強度。技術(shù)團隊通過對比不同品種的水泥，選擇了水化熱較低的水泥，并優(yōu)化了水泥用量，在保證混凝土強度的前提下，降低了水化熱的產(chǎn)生。骨料的選擇也不容忽視。粗骨料的粒徑、形狀和級配會影響混凝土的骨架結(jié)構(gòu)和工作性能，細骨料的細度模數(shù)和顆粒形狀會影響混凝土的和易性和收縮性能。技術(shù)團隊選用了級配良好、質(zhì)地堅硬的粗骨料和細度模數(shù)適中的細骨料，以提高混凝土的密實性和抗裂性能。外加劑在混凝土中起著重要作用。減水劑可以降低混凝土的水灰比，提高混凝土的強度和耐久性；膨脹劑可以補償混凝土的收縮，減少裂縫的產(chǎn)生；緩凝劑可以延緩混凝土的凝結(jié)時間，便于施工操作。技術(shù)團隊通過試驗，合理摻加外加劑，實現(xiàn)了混凝土性能的優(yōu)化。經(jīng)過一年四季的檢驗，這一配合比可滿足不同情況下的沉管混凝土澆筑，達到了沉管預(yù)制質(zhì)量要求。它不僅保障了沉管隧道使用壽命100年的耐久性要求，還彌補了國內(nèi)缺少適用于沉管預(yù)制的商品混凝土配合比的缺陷。該配合比的成功應(yīng)用，為車陂南隧道的“滴水不漏”奠定了堅實基礎(chǔ)，也為國內(nèi)其他沉管隧道項目在混凝土配合比設(shè)計方面提供了寶貴的經(jīng)驗借鑒。3.1.2混凝土容重精準控制沉管管段在浮運時，保持合適的干舷高度是確保管段穩(wěn)定的關(guān)鍵因素之一，而嚴格控制混凝土容重偏差則是實現(xiàn)這一目標的核心要點。以車陂南隧道為例，技術(shù)團隊基于混凝土原材料緊密堆積理論和混凝土含氣量控制原理，對混凝土配方進行精心設(shè)計與反復(fù)調(diào)整，成功實現(xiàn)了混凝土容重偏差±10kg/m3以內(nèi)的更高目標，有力確保了混凝土容重的精準控制。干舷高度是指沉管管段在浮運時，管段頂面露出水面的高度。合適的干舷高度能夠保證沉管管段在浮運過程中的穩(wěn)定性，防止管段發(fā)生傾斜或下沉。若干舷高度過高，會增加管段的重心高度，降低管段的穩(wěn)定性；若干舷高度過低，管段在受到風(fēng)浪等外力作用時，容易發(fā)生進水甚至沉沒的危險。而混凝土容重作為影響管段重量的重要因素，對干舷高度有著直接的影響。當混凝土容重偏大時，管段重量增加，干舷高度會相應(yīng)降低；反之，當混凝土容重偏小時，管段重量減輕，干舷高度會升高。因此，精準控制混凝土容重對于保證沉管的干舷高度穩(wěn)定至關(guān)重要。在車陂南隧道的施工中，技術(shù)團隊深入研究了混凝土原材料緊密堆積理論。該理論認為，通過合理選擇和搭配粗細骨料、水泥等原材料的粒徑和級配，使它們在混凝土中形成緊密堆積結(jié)構(gòu)，可以有效提高混凝土的密實度和強度，同時降低混凝土的容重。技術(shù)團隊對各種原材料的粒徑分布進行了詳細的分析和試驗，通過優(yōu)化級配，使原材料在混凝土中達到最佳的堆積狀態(tài)，從而實現(xiàn)了混凝土容重的有效控制。技術(shù)團隊還運用了混凝土含氣量控制原理?；炷林械暮瑲饬繒绊懫淙葜睾凸ぷ餍阅?。適量的含氣量可以改善混凝土的和易性，減少混凝土的泌水和離析現(xiàn)象，同時降低混凝土的容重。然而，含氣量過高會導(dǎo)致混凝土的強度降低。技術(shù)團隊通過試驗，確定了合適的含氣量范圍，并采用先進的引氣劑和攪拌工藝，精確控制混凝土中的含氣量，在保證混凝土工作性能和強度的前提下，實現(xiàn)了對混凝土容重的精準控制。通過這些努力，車陂南隧道的技術(shù)團隊成功保證了沉管的干舷高度在117毫米-234毫米之間，且穩(wěn)定在167毫米左右，實現(xiàn)了沉管干舷高度的精準控制。這一成果不僅為車陂南隧道沉管管段的安全浮運提供了有力保障，也為其他沉管隧道項目在混凝土容重控制和干舷高度保障方面提供了重要的技術(shù)參考和實踐經(jīng)驗。3.1.3智能化澆筑技術(shù)應(yīng)用在車陂南隧道的混凝土澆筑過程中，項目建設(shè)團隊聯(lián)合技術(shù)團隊積極引入信息技術(shù)，利用云技術(shù)和數(shù)據(jù)庫等手段，成功實現(xiàn)了沉管智能化澆筑，為沉管混凝土的順利澆筑和裂縫控制提供了有力保障。傳統(tǒng)的混凝土澆筑過程存在諸多問題，如人工監(jiān)測效率低、數(shù)據(jù)記錄不及時、難以實現(xiàn)實時調(diào)整等。這些問題可能導(dǎo)致混凝土澆筑質(zhì)量不穩(wěn)定，增加裂縫產(chǎn)生的風(fēng)險。而智能化澆筑技術(shù)的應(yīng)用，有效解決了這些難題。通過利用云技術(shù)，項目團隊將沉管大體積混凝土澆筑、升溫、降溫和應(yīng)變監(jiān)測等過程的監(jiān)測數(shù)據(jù)實時保存到云端。這使得工程技術(shù)人員可以隨時隨地通過網(wǎng)絡(luò)終端訪問這些數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時查詢功能。無論是在施工現(xiàn)場還是在辦公室，技術(shù)人員都能及時了解混凝土澆筑的最新情況，包括澆筑進度、混凝土溫度變化、應(yīng)變情況等。這種實時性為及時發(fā)現(xiàn)問題和采取相應(yīng)措施提供了便利，大大提高了施工管理的效率和準確性。數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用則為數(shù)據(jù)的分析和預(yù)警提供了支持。項目團隊建立了專門的混凝土澆筑數(shù)據(jù)庫，將大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分類存儲和管理。通過數(shù)據(jù)分析軟件，對這些數(shù)據(jù)進行深入挖掘和分析，能夠及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的異常變化和潛在風(fēng)險。當混凝土溫度超過預(yù)設(shè)的安全范圍，或者應(yīng)變值達到預(yù)警閾值時，系統(tǒng)會自動發(fā)出預(yù)警信號，提醒技術(shù)人員采取相應(yīng)的措施，如調(diào)整澆筑速度、加強溫度控制等。這種智能化的預(yù)警功能能夠有效預(yù)防裂縫等質(zhì)量問題的發(fā)生，確?；炷翝仓馁|(zhì)量和安全。智能化控制功能是該技術(shù)的核心優(yōu)勢之一。通過與混凝土澆筑設(shè)備的連接，智能化澆筑系統(tǒng)可以根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)自動調(diào)整澆筑參數(shù)，實現(xiàn)混凝土澆筑過程的自動化控制。根據(jù)混凝土的溫度變化自動調(diào)整冷卻水管的通水流量，以控制混凝土的內(nèi)部溫度；根據(jù)應(yīng)變監(jiān)測數(shù)據(jù)自動調(diào)整澆筑速度，避免混凝土因受力不均而產(chǎn)生裂縫。這種智能化控制不僅提高了施工的精度和質(zhì)量，還減少了人工操作的誤差和勞動強度，提高了施工效率。智能化澆筑技術(shù)實現(xiàn)了混凝土實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的“一鍵查看”，使技術(shù)人員能夠快速、全面地了解混凝土澆筑的情況。這一技術(shù)的應(yīng)用，有力保障了車陂南隧道沉管混凝土的順利澆筑和沉管混凝土的裂縫控制，為隧道的質(zhì)量和安全奠定了堅實基礎(chǔ)。智能化澆筑技術(shù)還具有良好的推廣應(yīng)用前景，有望在其他沉管隧道項目以及大型混凝土結(jié)構(gòu)工程中得到廣泛應(yīng)用，推動整個行業(yè)的技術(shù)進步和發(fā)展。3.2全斷面預(yù)制技術(shù)3.2.1技術(shù)原理與優(yōu)勢全斷面預(yù)制技術(shù)是一種先進的隧道施工技術(shù)，它改變了傳統(tǒng)隧道施工中現(xiàn)場澆筑的方式，將隧道管節(jié)在預(yù)制工廠進行整體預(yù)制，然后運輸至施工現(xiàn)場進行安裝。這一技術(shù)的核心在于通過精確的模具制作和先進的混凝土澆筑工藝，一次性完成隧道管節(jié)的整體成型。在預(yù)制工廠中，首先根據(jù)隧道設(shè)計要求制作高精度的模具，模具的尺寸精度和表面平整度直接影響管節(jié)的質(zhì)量。模具采用高強度、高精度的鋼材制作，經(jīng)過嚴格的加工和檢驗，確保其符合設(shè)計標準。在混凝土澆筑過程中，采用先進的澆筑設(shè)備和工藝，確保混凝土均勻、密實填充模具，避免出現(xiàn)空洞、裂縫等缺陷。利用自動化的攪拌設(shè)備，精確控制混凝土的配合比和攪拌時間，保證混凝土的質(zhì)量穩(wěn)定；采用分層澆筑、振搗的方式，確?；炷恋拿軐嵍龋岣吖芄?jié)的強度和耐久性。相較于傳統(tǒng)的分層澆筑技術(shù)，全斷面預(yù)制技術(shù)在施工質(zhì)量和效率方面具有顯著優(yōu)勢。在施工質(zhì)量上，全斷面預(yù)制技術(shù)避免了分層澆筑可能產(chǎn)生的施工縫，從而減少了漏水隱患。施工縫是隧道防水的薄弱環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)分層澆筑時，由于混凝土的收縮和施工工藝的限制，施工縫處容易出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致隧道漏水。而全斷面預(yù)制技術(shù)一次性完成管節(jié)澆筑，不存在施工縫，有效提高了隧道的防水性能。該技術(shù)在預(yù)制工廠進行生產(chǎn)，環(huán)境條件穩(wěn)定，便于質(zhì)量控制。工廠內(nèi)可以采用先進的檢測設(shè)備和嚴格的質(zhì)量管理制度，對原材料、半成品和成品進行全方位的檢測和監(jiān)控，確保每一個管節(jié)都符合設(shè)計要求，提高了管節(jié)的質(zhì)量穩(wěn)定性。在施工效率方面，全斷面預(yù)制技術(shù)可以實現(xiàn)預(yù)制與現(xiàn)場施工的同步進行。在預(yù)制工廠進行管節(jié)預(yù)制的同時，施工現(xiàn)場可以進行基礎(chǔ)處理、基槽開挖等工作，大大縮短了施工周期。傳統(tǒng)分層澆筑技術(shù)需要在現(xiàn)場依次進行各層混凝土的澆筑和養(yǎng)護，施工進度受天氣、場地等因素影響較大，施工周期較長。而全斷面預(yù)制技術(shù)將大部分工作轉(zhuǎn)移到工廠進行，減少了現(xiàn)場施工時間，提高了施工效率。預(yù)制管節(jié)的安裝過程相對簡單，采用大型起重設(shè)備可以快速將管節(jié)安裝到位，進一步縮短了施工時間。全斷面預(yù)制技術(shù)還具有環(huán)保優(yōu)勢。由于大部分施工在工廠進行，減少了現(xiàn)場施工的噪音、粉塵等污染，有利于保護環(huán)境。工廠化生產(chǎn)還可以減少施工現(xiàn)場的建筑垃圾產(chǎn)生，實現(xiàn)資源的有效利用，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。3.2.2在廣州沉管隧道中的應(yīng)用實例車陂南隧道作為廣州市的重要交通基礎(chǔ)設(shè)施，在施工過程中成功應(yīng)用了全斷面預(yù)制技術(shù)，成為國內(nèi)內(nèi)河沉管隧道建設(shè)的典范。車陂南隧道沉管段共計4個管節(jié)，每個管節(jié)又分7個單節(jié)管節(jié)，單節(jié)管節(jié)長123米，是目前中國內(nèi)河整體式管節(jié)最長的沉管隧道。在施工過程中，車陂南隧道建設(shè)團隊充分借鑒港珠澳大橋島隧工程沉管預(yù)制的寶貴經(jīng)驗，結(jié)合內(nèi)河沉管全斷面預(yù)制施工條件，打破傳統(tǒng)分層澆筑桎梏，“移花接木”港珠澳大橋全斷面澆筑模板預(yù)制關(guān)鍵技術(shù)，打造國內(nèi)首條全斷面澆筑內(nèi)河沉管隧道。為保障全斷面預(yù)制方案成功落地，項目團隊聯(lián)合沉管建設(shè)領(lǐng)域?qū)＜议_展專題研究，并廣泛吸取港珠澳大橋、廣州洲頭咀隧道建設(shè)經(jīng)驗，經(jīng)歷9次專家論證會、21版方案升級，成功解決了全斷面技術(shù)預(yù)制場地受限、混凝土質(zhì)量管控等核心技術(shù)難題，論證了外海沉管全斷面澆筑工藝具備內(nèi)河沉管應(yīng)用基礎(chǔ)，最終敲定了車陂南隧道沉管預(yù)制采用全斷面預(yù)制澆筑工藝。在預(yù)制場地受限問題上，項目團隊自主研發(fā)步履式機械模板。內(nèi)河采用全斷面澆筑工藝，預(yù)制場地受限是一個關(guān)鍵難題。傳統(tǒng)的模板系統(tǒng)難以滿足全斷面預(yù)制的要求，且在場地狹窄的情況下，模板的安裝和拆卸也非常困難。項目團隊經(jīng)過無數(shù)次論證分析和推倒重來，研發(fā)出的全自動液壓步履式機械化模板，解決了模板進場難題，保障了沉管預(yù)制質(zhì)量。這種模板具有自動化程度高、移動方便、適應(yīng)性強等優(yōu)點，能夠在有限的場地內(nèi)快速完成模板的安裝和拆卸，提高了施工效率。在混凝土質(zhì)量管控方面，技術(shù)團隊從混凝土配合比上展開試驗，歷經(jīng)426天，經(jīng)過上百次對比試驗，精心研制出車陂南隧道的抗裂混凝土“專屬”配方——低發(fā)熱低收縮高抗裂的混凝土配合比。這一套配合比經(jīng)過了一年四季檢驗，可滿足不同情況下的沉管混凝土澆筑，達到了沉管預(yù)制質(zhì)量要求，不僅保障了沉管隧道使用壽命100年的耐久性要求，還彌補了國內(nèi)缺少適用于沉管預(yù)制的商品混凝土配合比的缺陷。車陂南隧道的成功建設(shè)，充分展示了全斷面預(yù)制技術(shù)在沉管隧道施工中的優(yōu)勢。隧道的建成，進一步豐富了沉管隧道行業(yè)的工藝技術(shù)和施工經(jīng)驗，對同類型的沉管施工具有非常重要的借鑒意義。車陂南隧道通車后，過江時間由通車前的耗時二三十分鐘提速到只需2分鐘，顯著拉近了海珠區(qū)與天河區(qū)的時空距離，有效發(fā)揮了聯(lián)通黃埔區(qū)、天河區(qū)、海珠區(qū)、番禺區(qū)交通動脈的作用，為廣州城市的高質(zhì)量發(fā)展做出了重要貢獻。3.3干塢技術(shù)3.3.1共享干塢設(shè)計理念共享干塢設(shè)計理念是在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)資源優(yōu)化背景下應(yīng)運而生的，旨在提高資源利用效率，降低工程建設(shè)成本。在廣州沉管隧道建設(shè)中，這一理念的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。傳統(tǒng)的沉管隧道建設(shè)通常為每個項目單獨建設(shè)干塢，這種方式雖然能滿足單個項目的需求，但存在諸多弊端。每個項目都需要投入大量的資金用于干塢的建設(shè)，包括土地征用、場地平整、塢體建造等方面的費用，這無疑增加了工程的總體造價。單個干塢在項目結(jié)束后往往被閑置，造成了土地資源和設(shè)施資源的浪費。在城市土地資源日益緊張的情況下，這種浪費是不可持續(xù)的。單獨建設(shè)干塢還會導(dǎo)致建設(shè)周期延長，因為每個干塢都需要進行前期的規(guī)劃、設(shè)計和施工，這會影響整個隧道項目的進度。共享干塢設(shè)計理念則打破了這種傳統(tǒng)模式，通過科學(xué)合理的規(guī)劃，使一個干塢能夠為多個沉管隧道項目服務(wù)。在規(guī)劃共享干塢時，需要充分考慮多個項目的需求和特點。要根據(jù)不同項目的沉管尺寸、數(shù)量和施工進度安排，合理設(shè)計干塢的規(guī)模和布局。確保干塢的長度、寬度和深度能夠滿足最大尺寸沉管的預(yù)制和存放要求，同時要預(yù)留足夠的空間用于施工設(shè)備的停放和作業(yè)。要考慮干塢的地理位置，選擇交通便利、靠近施工現(xiàn)場的位置，以減少沉管的運輸距離和成本。共享干塢的塢口采用活動式鋼塢門是實現(xiàn)資源集約利用的關(guān)鍵技術(shù)之一。活動式鋼塢門具有安裝和拆卸方便的特點，在不同項目使用干塢時，可以根據(jù)需要靈活調(diào)整塢門的位置和開啟方式。在車陂路-新滘東路隧道使用干塢時，將鋼塢門安裝在合適的位置，確保干塢的密封性和穩(wěn)定性，滿足該項目沉管預(yù)制和浮運的要求。當該項目結(jié)束，干塢移交給會展西過江沉管隧道時，可將鋼塢門拆卸并重新安裝在新的位置，以適應(yīng)新的項目需求。這種靈活性大大提高了干塢的通用性，使其能夠為不同的沉管隧道項目提供服務(wù)。共享干塢還可以通過優(yōu)化施工流程和資源配置，進一步提高資源利用效率。在不同項目使用干塢的間隙，可以對干塢進行維護和改造，確保其設(shè)施的完好性和適用性?？梢岳酶蓧]的閑置時間進行設(shè)備的檢修和更新，提高施工設(shè)備的性能和可靠性。在施工過程中，可以共享一些通用的施工設(shè)備和材料，減少設(shè)備和材料的重復(fù)購置，降低工程成本。通過共享干塢，還可以促進不同項目之間的技術(shù)交流和經(jīng)驗分享，提高整個沉管隧道建設(shè)行業(yè)的技術(shù)水平和管理水平。3.3.2車陂南隧道干塢實踐與經(jīng)驗車陂南隧道在干塢建設(shè)和使用過程中，充分踐行了共享干塢設(shè)計理念，為其他沉管隧道項目提供了寶貴的實踐經(jīng)驗。車陂南隧道的干塢設(shè)計獨具特色，采用了獨立干塢的形式，并且塢口安裝了活動式鋼塢門。這種設(shè)計為干塢的共享使用奠定了基礎(chǔ)。獨立干塢能夠保證施工過程中的獨立性和安全性，避免了與其他工程相互干擾。活動式鋼塢門則使干塢的使用更加靈活，便于根據(jù)不同項目的需求進行調(diào)整。在使用過程中，車陂南隧道干塢主要承擔(dān)了車陂南隧道沉管管段的預(yù)制任務(wù)。在預(yù)制過程中，干塢的各項設(shè)施和條件發(fā)揮了重要作用。干塢的場地面積充足，能夠滿足大型沉管管段的預(yù)制和存放需求。其內(nèi)部的施工設(shè)備和配套設(shè)施齊全，為沉管管段的預(yù)制提供了有力的支持。通過合理規(guī)劃施工流程，在干塢內(nèi)實現(xiàn)了高效的生產(chǎn)作業(yè)，確保了沉管管段的預(yù)制質(zhì)量和進度。車陂南隧道干塢的使用過程也并非一帆風(fēng)順，遇到了一些挑戰(zhàn)。在沉管管段的預(yù)制過程中，對混凝土的供應(yīng)和質(zhì)量控制提出了很高的要求。由于沉管管段體積大，混凝土用量多，需要確?；炷恋倪B續(xù)供應(yīng)，并且要保證其質(zhì)量穩(wěn)定。為此，項目團隊與混凝土供應(yīng)商密切合作，建立了完善的混凝土供應(yīng)體系，加強了對混凝土質(zhì)量的檢測和監(jiān)控。在干塢的維護和管理方面，也需要投入大量的人力和物力，確保干塢的設(shè)施和設(shè)備始終處于良好的運行狀態(tài)。2022年2月，車陂南隧道干塢順利移交給會展西過江沉管隧道作為沉管預(yù)制場地。這一移交過程體現(xiàn)了共享干塢的優(yōu)勢，實現(xiàn)了資源的二次利用，避免了干塢的閑置浪費。在移交過程中，車陂南隧道項目團隊與會展西過江沉管隧道項目團隊進行了充分的溝通和協(xié)作，確保了干塢的設(shè)施和設(shè)備能夠順利交接。車陂南隧道項目團隊還分享了在干塢使用過程中的經(jīng)驗和教訓(xùn)，為會展西過江沉管隧道項目團隊提供了有益的參考。通過車陂南隧道干塢的實踐，我們可以總結(jié)出以下經(jīng)驗。在共享干塢的設(shè)計階段，要充分考慮不同項目的需求，確保干塢的規(guī)模、布局和設(shè)施能夠滿足多個項目的要求?；顒邮戒搲]門等關(guān)鍵設(shè)施的選擇和安裝要合理，以保證干塢的通用性和靈活性。在干塢的使用過程中，要加強施工管理，優(yōu)化施工流程，提高生產(chǎn)效率，確保沉管管段的預(yù)制質(zhì)量。要注重干塢的維護和管理，定期對設(shè)施和設(shè)備進行檢查和維護，延長其使用壽命。在干塢的移交過程中，要加強項目團隊之間的溝通和協(xié)作，做好設(shè)施和設(shè)備的交接工作，確保干塢能夠順利地為下一個項目服務(wù)。3.4鄰近地鐵施工技術(shù)3.4.1施工難點與挑戰(zhàn)在沉管隧道鄰近地鐵施工過程中，保障地鐵的安全運營和隧道自身的順利施工是兩大核心目標，但這一過程面臨著諸多嚴峻的難點與挑戰(zhàn)。從對地鐵運營安全的影響來看，施工過程中的土體擾動是一個關(guān)鍵問題。沉管隧道施工涉及到大量的土方開挖和回填作業(yè)，如基槽開挖和基坑施工等。在這些作業(yè)過程中，不可避免地會對周圍土體產(chǎn)生擾動，導(dǎo)致土體的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變。當這種擾動傳遞到地鐵結(jié)構(gòu)時，可能會引起地鐵隧道的變形，包括沉降、水平位移和收斂變形等。地鐵隧道的變形可能會影響軌道的平整度，導(dǎo)致列車運行時產(chǎn)生顛簸，降低乘客的舒適度，甚至可能影響列車的行車安全，引發(fā)脫軌等嚴重事故。施工振動也是一個不容忽視的因素。施工過程中使用的大型機械設(shè)備，如挖掘機、裝載機、打樁機等，在作業(yè)時會產(chǎn)生強烈的振動。這些振動通過土體傳播，可能會對地鐵結(jié)構(gòu)和設(shè)備造成損害。振動可能會導(dǎo)致地鐵隧道的襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，降低結(jié)構(gòu)的承載能力和防水性能；還可能會影響地鐵內(nèi)部的通信、信號等設(shè)備的正常運行，干擾列車的調(diào)度和控制。對隧道施工而言，復(fù)雜的地質(zhì)條件是一個重大挑戰(zhàn)。廣州地區(qū)的地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，存在多種地層，如軟土、砂土、粉質(zhì)黏土等，且地下水豐富。在鄰近地鐵施工時，這些復(fù)雜的地質(zhì)條件增加了施工的難度和風(fēng)險。在軟土地層中進行基槽開挖時，土體的自穩(wěn)能力較差，容易發(fā)生坍塌，不僅會影響施工進度，還可能對地鐵結(jié)構(gòu)造成威脅。地下水的存在也會增加施工的復(fù)雜性，如可能導(dǎo)致土體的滲透變形，影響地基的穩(wěn)定性，同時也會給施工排水帶來困難。施工場地狹窄也是一個普遍存在的問題。在城市中心區(qū)域，土地資源緊張，施工場地往往受到限制。鄰近地鐵施工時，由于需要考慮地鐵的安全和正常運營，施工場地的可用空間更加有限。這使得施工設(shè)備的停放、材料的堆放以及施工人員的活動空間都受到制約，增加了施工組織和管理的難度。施工場地狹窄還可能導(dǎo)致施工工序之間的干擾增加，影響施工效率。3.4.2應(yīng)對策略與技術(shù)措施以車陂南隧道為例，作為國內(nèi)首座緊鄰近運營地鐵線施工的沉管隧道，全線隧道與在運營的地鐵4號線關(guān)系復(fù)雜，岸上段在地鐵上方穿越，江中段近距離并行。為確保地鐵運營與施工管理同時進行，廣州市政總院設(shè)計團隊采取了一系列行之有效的應(yīng)對策略與技術(shù)措施。在施工前，通過三維分析技術(shù)對施工區(qū)域進行全面、深入的研究。利用先進的三維建模軟件，結(jié)合地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)、地鐵線路信息以及隧道設(shè)計方案，構(gòu)建詳細的三維模型。通過對模型的分析，準確預(yù)測施工過程中可能對地鐵產(chǎn)生的影響，如土體變形、應(yīng)力變化等，并據(jù)此制定相應(yīng)的控制技術(shù)。在基槽開挖前，通過三維分析確定合理的開挖順序和開挖范圍，避免因開挖不當導(dǎo)致對地鐵的過大影響。在基坑開挖時，根據(jù)三維分析結(jié)果，優(yōu)化基坑支護方案，確?；拥姆€(wěn)定性，同時減少對周圍土體和地鐵結(jié)構(gòu)的擾動。在施工過程中，實現(xiàn)全過程信息化施工是關(guān)鍵。建立完善的監(jiān)測體系，實時采集施工過程中的各種數(shù)據(jù)，包括土體位移、地下水位變化、地鐵結(jié)構(gòu)變形等。利用監(jiān)測數(shù)據(jù)進行仿真分析，及時調(diào)整施工參數(shù)和施工方案，確保施工安全和地鐵運營安全。在沉管浮運和沉放過程中，通過實時監(jiān)測沉管的位置、姿態(tài)以及周圍土體的變化，利用仿真分析模型預(yù)測沉管施工對地鐵的影響，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果及時調(diào)整沉管的施工參數(shù)，如沉放速度、定位精度等，確保沉管施工不會對地鐵運營造成影響。通過信息化施工，還可以實現(xiàn)對施工過程的實時監(jiān)控和管理，及時發(fā)現(xiàn)和解決施工中出現(xiàn)的問題，提高施工效率和質(zhì)量。車陂南隧道在鄰近地鐵施工過程中，還加強了與地鐵運營部門的溝通與協(xié)作。建立了定期的溝通機制，及時向地鐵運營部門通報施工進展情況和可能對地鐵運營產(chǎn)生的影響，共同制定應(yīng)急預(yù)案。在施工過程中，如遇到突發(fā)情況，能夠迅速啟動應(yīng)急預(yù)案，確保地鐵運營的安全和正常。當監(jiān)測到地鐵結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常變形時，立即停止相關(guān)施工活動，并與地鐵運營部門共同采取措施，如對地鐵結(jié)構(gòu)進行加固、調(diào)整施工方案等，以保障地鐵的安全運營。3.5BIM技術(shù)應(yīng)用3.5.1BIM技術(shù)在沉管隧道設(shè)計中的應(yīng)用在沉管隧道設(shè)計階段，BIM技術(shù)的引入帶來了設(shè)計方式的重大變革，極大地提升了設(shè)計的可視化程度和精細化水平。以車陂南隧道為例，作為廣州市首批BIM（BuildingInformationModeling，建筑信息模型）應(yīng)用示范項目之一，也是唯一一個隧道工程示范項目，其設(shè)計團隊充分利用BIM技術(shù)，完成了一系列創(chuàng)新性的設(shè)計工作。在方案展示方面，BIM技術(shù)構(gòu)建的三維模型為設(shè)計方案的呈現(xiàn)提供了直觀的平臺。傳統(tǒng)的二維圖紙難以全面展示隧道的空間結(jié)構(gòu)和復(fù)雜細節(jié)，而BIM三維模型能夠以立體的形式展示隧道的全貌，包括隧道的走向、管節(jié)的形狀和尺寸、附屬設(shè)施的布局等。通過對模型進行旋轉(zhuǎn)、縮放、剖切等操作，設(shè)計人員和項目各方可以從不同角度、不同層次觀察隧道的設(shè)計方案，更清晰地理解設(shè)計意圖。在車陂南隧道的設(shè)計方案匯報中，利用BIM三維模型，能夠讓決策者、施工單位、監(jiān)理單位等相關(guān)人員直觀地了解隧道的設(shè)計思路和特點，如隧道的沉管段與岸上段的連接方式、通風(fēng)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的布局等，從而更準確地進行評估和決策，避免因?qū)υO(shè)計方案理解不清晰而導(dǎo)致的溝通障礙和決策失誤。碰撞檢查是BIM技術(shù)在設(shè)計階段的重要應(yīng)用之一。沉管隧道工程涉及多個專業(yè)領(lǐng)域，如結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、通風(fēng)等，各專業(yè)的設(shè)計在二維圖紙中難以進行全面的協(xié)同和檢查，容易出現(xiàn)設(shè)計沖突和碰撞問題。而BIM技術(shù)通過整合各專業(yè)的設(shè)計信息，能夠在虛擬環(huán)境中對不同專業(yè)的設(shè)計進行碰撞檢查。在車陂南隧道的設(shè)計過程中，利用BIM技術(shù)對結(jié)構(gòu)模型、機電模型等進行碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)了多處碰撞點，如管道與結(jié)構(gòu)梁的碰撞、通風(fēng)管道與電氣橋架的碰撞等。通過及時調(diào)整設(shè)計方案，避免了在施工過程中因設(shè)計沖突而導(dǎo)致的返工和變更，節(jié)省了施工成本和時間，提高了工程質(zhì)量。BIM技術(shù)還在管線模擬和行車模擬方面發(fā)揮了重要作用。在管線模擬中，通過BIM模型可以對給排水、電氣、通風(fēng)等管線的走向和布局進行模擬和優(yōu)化，確保管線的合理性和可維護性。在車陂南隧道的設(shè)計中，利用BIM技術(shù)優(yōu)化了給排水管道的布局，避免了管道的交叉和繞行，提高了管道的輸送效率和維護便利性。在行車模擬方面，通過BIM模型可以模擬車輛在隧道內(nèi)的行駛情況，評估隧道的線形、坡度、照明等對行車安全和舒適性的影響。在車陂南隧道的設(shè)計中，通過行車模擬，對隧道的線形進行了優(yōu)化，確保車輛在行駛過程中的平穩(wěn)性和安全性，同時合理設(shè)置了照明設(shè)施，提高了行車的舒適性。工程量統(tǒng)計也是BIM技術(shù)在設(shè)計階段的一項重要功能。傳統(tǒng)的工程量統(tǒng)計需要人工在二維圖紙上進行計算，工作量大且容易出現(xiàn)誤差。而BIM技術(shù)能夠根據(jù)三維模型自動計算工程量，包括混凝土用量、鋼筋用量、管線長度等，提高了工程量統(tǒng)計的準確性和效率。在車陂南隧道的設(shè)計中，利用BIM技術(shù)進行工程量統(tǒng)計，為工程預(yù)算的編制提供了準確的數(shù)據(jù)支持，避免了因工程量計算誤差而導(dǎo)致的預(yù)算超支或資金浪費。3.5.2BIM技術(shù)在施工管理中的作用在沉管隧道施工管理中，BIM技術(shù)展現(xiàn)出了強大的功能和顯著的優(yōu)勢，對施工進度管理和質(zhì)量控制等方面產(chǎn)生了積極而深遠的影響。在施工進度管理方面，BIM技術(shù)與項目管理軟件的集成應(yīng)用，實現(xiàn)了施工進度的動態(tài)可視化管理。通過將BIM三維模型與施工進度計劃相關(guān)聯(lián)，以時間為維度，將施工過程中的各個階段和工序在BIM模型中進行直觀展示。在車陂南隧道的施工過程中，利用BIM-4D（三維模型加時間維度）技術(shù)，項目管理人員可以清晰地看到每個施工階段的工作內(nèi)容、時間節(jié)點和資源分配情況。通過對比實際施工進度與計劃進度，能夠及時發(fā)現(xiàn)進度偏差，并分析原因，采取相應(yīng)的措施進行調(diào)整。當某個施工工序因不可抗力因素導(dǎo)致進度滯后時，通過BIM-4D模型可以快速評估對后續(xù)工序和整個項目進度的影響，從而合理調(diào)整施工計劃，優(yōu)化資源配置，確保項目按時完成。BIM-4D模型還可以用于施工進度的預(yù)測和模擬，通過輸入不同的施工參數(shù)和假設(shè)條件，預(yù)測項目在不同情況下的完工時間，為項目決策提供科學(xué)依據(jù)。在質(zhì)量控制方面，BIM技術(shù)為施工過程的質(zhì)量監(jiān)控提供了有力工具。通過建立BIM質(zhì)量信息管理平臺，將施工過程中的質(zhì)量檢查數(shù)據(jù)、驗收記錄、整改情況等與BIM模型相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)了質(zhì)量信息的集中管理和可視化展示。在車陂南隧道的施工中，質(zhì)量管理人員可以通過手機、平板電腦等移動終端，隨時隨地將現(xiàn)場的質(zhì)量檢查數(shù)據(jù)錄入BIM質(zhì)量信息管理平臺。這些數(shù)據(jù)會實時反映在BIM模型上，通過不同的顏色和標記區(qū)分合格和不合格部位，方便管理人員直觀地了解工程質(zhì)量狀況。一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，系統(tǒng)會自動推送通知給相關(guān)責(zé)任人，要求其及時進行整改。整改完成后，質(zhì)量管理人員可以再次通過移動終端對整改情況進行復(fù)查，并將復(fù)查結(jié)果錄入平臺，形成質(zhì)量問題的閉環(huán)管理。利用BIM技術(shù)還可以對施工過程中的關(guān)鍵部位和關(guān)鍵工序進行質(zhì)量預(yù)控。通過對BIM模型進行分析，提前識別可能出現(xiàn)質(zhì)量問題的風(fēng)險點，并制定相應(yīng)的預(yù)防措施和質(zhì)量控制方案，從源頭上保障工程質(zhì)量。BIM技術(shù)在沉管隧道施工管理中的應(yīng)用，提高了施工管理的效率和精細化水平，有效保障了工程的進度和質(zhì)量，為沉管隧道工程的順利實施提供了有力支持。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，BIM技術(shù)在沉管隧道施工管理中的應(yīng)用前景將更加廣闊。四、施工技術(shù)難點及解決方案4.1地質(zhì)條件復(fù)雜問題4.1.1廣州地質(zhì)特點對沉管隧道施工的影響廣州地區(qū)獨特的地質(zhì)條件給沉管隧道施工帶來了諸多挑戰(zhàn)。廣州位于珠江三角洲沖積平原，軟土地層廣泛分布。這些軟土具有高含水量、高壓縮性、低強度和低滲透性等特點，給隧道的基礎(chǔ)處理和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性帶來了極大的困難。在軟土地層中進行基槽開挖時，土體的自穩(wěn)能力較差，容易發(fā)生坍塌，導(dǎo)致施工安全事故的發(fā)生。軟土的高壓縮性使得隧道基礎(chǔ)在承受上部荷載時容易產(chǎn)生較大的沉降，影響隧道的正常使用。廣州地區(qū)地下水豐富，水位較高，且與珠江水系相互連通。在沉管隧道施工過程中，地下水的存在增加了施工的復(fù)雜性和難度。地下水的浮力作用會對沉管管段產(chǎn)生向上的托力，影響管段的下沉和定位精度。在進行基槽開挖和基礎(chǔ)處理時，地下水的滲透會導(dǎo)致土體的流失和坍塌，增加施工的風(fēng)險。地下水還可能對隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕作用，降低結(jié)構(gòu)的耐久性。廣州地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，存在斷裂、褶皺等地質(zhì)構(gòu)造。這些地質(zhì)構(gòu)造會導(dǎo)致地層的不均勻性和巖體的破碎，增加隧道施工的難度和風(fēng)險。在穿越斷裂帶時，可能會遇到涌水、坍塌等問題，嚴重影響施工進度和安全。地質(zhì)構(gòu)造的存在還會對隧道的抗震性能產(chǎn)生不利影響，需要在設(shè)計和施工中采取相應(yīng)的抗震措施。4.1.2應(yīng)對地質(zhì)問題的技術(shù)措施針對廣州地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)條件，在沉管隧道施工中采取了一系列有效的技術(shù)措施。地基加固是解決軟土地層問題的關(guān)鍵措施之一。常用的地基加固方法包括排水固結(jié)法、深層攪拌法、高壓噴射注漿法等。排水固結(jié)法通過在地基中設(shè)置排水體，如砂井、塑料排水板等，加速地基土的排水固結(jié)，提高地基土的強度和穩(wěn)定性。深層攪拌法是利用水泥、石灰等固化劑，通過攪拌機械將其與軟土強制攪拌，使軟土硬結(jié)，形成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的加固體。高壓噴射注漿法是利用高壓噴射設(shè)備，將水泥漿等固化劑噴射到地基土中，與土體混合形成加固體。在廣州某沉管隧道施工中，采用了排水固結(jié)法結(jié)合深層攪拌法對地基進行加固。先通過設(shè)置塑料排水板進行排水固結(jié)，降低地基土的含水量，提高地基土的強度；然后采用深層攪拌法，在地基中形成水泥土樁，進一步增強地基的承載能力和穩(wěn)定性。經(jīng)過加固后的地基，能夠滿足沉管隧道的施工和使用要求。樁基施工也是應(yīng)對復(fù)雜地質(zhì)條件的重要手段。在軟土地層或存在不均勻地層的情況下，采用樁基可以將隧道的荷載傳遞到深層穩(wěn)定的地層中，有效控制隧道的沉降。常用的樁基類型有灌注樁、預(yù)制樁等。灌注樁是在施工現(xiàn)場通過鉆孔、挖孔等方式成孔，然后灌注混凝土形成樁體；預(yù)制樁則是在工廠或施工現(xiàn)場預(yù)制好樁體，然后通過錘擊、靜壓等方式將其沉入地基中。在廣州的一些沉管隧道項目中，根據(jù)地質(zhì)條件和工程要求，選擇了合適的樁基類型和施工工藝。對于軟土地層較厚的區(qū)域，采用了大直徑灌注樁，以增加樁體的承載能力；對于地層較為復(fù)雜的區(qū)域，采用了預(yù)制樁，通過精確的測量和施工控制，確保樁體的垂直度和入土深度，保證樁基的質(zhì)量和穩(wěn)定性。在地下水處理方面，通常采用降水和止水措施。降水是通過設(shè)置降水井、井點等設(shè)施，降低地下水位，減少地下水對施工的影響。止水則是通過設(shè)置止水帷幕、地下連續(xù)墻等結(jié)構(gòu)，阻止地下水的滲透。在廣州某沉管隧道施工中，為了防止地下水對基槽開挖和基礎(chǔ)施工的影響，采用了地下連續(xù)墻作為止水帷幕。地下連續(xù)墻具有擋土、止水的雙重作用，能夠有效地隔斷地下水與施工區(qū)域的聯(lián)系。在施工過程中，嚴格控制地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量，確保墻體的垂直度和密封性，避免出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。通過降水和止水措施的結(jié)合使用，有效地解決了地下水對沉管隧道施工的影響，保證了施工的順利進行。4.2水下作業(yè)難題4.2.1沉管浮運與沉放的技術(shù)挑戰(zhàn)沉管在浮運和沉放過程中，面臨著諸多由水流、風(fēng)浪等因素帶來的技術(shù)挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)對沉管的穩(wěn)定性和定位精度構(gòu)成了嚴重威脅。在浮運過程中，水流的速度和方向變化是影響沉管穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一。以廣州的沉管隧道建設(shè)為例，珠江水流復(fù)雜，流速在不同季節(jié)和潮汐條件下差異較大。在洪水期，珠江水流速度可能會超過3m/s，強大的水流沖擊力會使沉管受到側(cè)向力的作用，導(dǎo)致沉管偏離預(yù)定的浮運航線。若不能及時調(diào)整沉管的位置，可能會使其與周圍的障礙物發(fā)生碰撞，如橋墩、岸邊等，造成沉管損壞，影響工程進度和安全。水流還會對沉管產(chǎn)生拖曳力，增加浮運過程中的能耗和操作難度。為了克服水流的影響，需要精確計算水流力的大小和方向，合理選擇拖航設(shè)備和拖航方案，確保沉管能夠在水流作用下保持穩(wěn)定的浮運狀態(tài)。風(fēng)浪的影響同樣不可忽視。廣州地處亞熱帶沿海地區(qū)，受季風(fēng)和臺風(fēng)影響較大。在臺風(fēng)季節(jié)，風(fēng)浪較大，波高可達數(shù)米。風(fēng)浪會使沉管產(chǎn)生上下起伏和左右搖晃的運動，增加沉管的運動復(fù)雜性。當沉管受到風(fēng)浪的作用時，其干舷高度會發(fā)生變化，若干舷高度過低，沉管可能會進水，導(dǎo)致沉沒事故的發(fā)生。風(fēng)浪還會使沉管的定位變得困難，難以準確到達預(yù)定的沉放位置。為了應(yīng)對風(fēng)浪的影響，需要在浮運前密切關(guān)注天氣預(yù)報，選擇合適的浮運時機，避開惡劣天氣。在浮運過程中，采用先進的穩(wěn)性控制技術(shù)，如安裝減搖裝置、調(diào)整壓載水等，減少風(fēng)浪對沉管的影響，確保沉管的穩(wěn)性。在沉放過程中，沉管的定位精度要求極高。沉管需要準確地放置在預(yù)先疏浚好的基槽內(nèi)，與已安裝的管節(jié)進行精確對接，對接誤差通常要求控制在幾厘米以內(nèi)。然而，水流和風(fēng)浪會使沉管在下沉過程中發(fā)生漂移和晃動，難以保證其準確就位。在水流的作用下，沉管可能會偏離基槽中心線，導(dǎo)致對接困難。風(fēng)浪會使沉管的姿態(tài)發(fā)生變化，影響其垂直度和水平度，增加對接的難度。為了確保沉管的定位精度，需要采用高精度的測量定位系統(tǒng)，如全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）、聲吶系統(tǒng)等，實時監(jiān)測沉管的位置和姿態(tài)，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整沉管的下沉速度和方向。還需要研發(fā)先進的沉放控制技術(shù)，如動力定位技術(shù)、智能控制算法等，實現(xiàn)沉管的精確沉放。4.2.2保障水下作業(yè)安全與精度的技術(shù)手段為確保沉管浮運和沉放的安全與精度，采用了一系列先進的技術(shù)手段，這些技術(shù)手段相互配合，形成了一套完整的保障體系。系纜樁是保障沉管浮運安全的重要設(shè)施之一。在浮運過程中，沉管通過系纜與系纜樁相連，系纜樁能夠承受沉管受到的水流力、風(fēng)浪力等外力，將沉管固定在預(yù)定的位置。系纜樁的設(shè)計和布置需要考慮多種因素，如沉管的尺寸、重量、浮運航線的地形條件等。系纜樁的承載能力要足夠大，能夠承受沉管在各種工況下的外力作用；系纜樁的位置要合理，能夠使系纜均勻受力，避免出現(xiàn)系纜受力不均導(dǎo)致沉管傾斜或移位的情況。在廣州某沉管隧道的浮運過程中，通過合理布置系纜樁，采用高強度的系纜，成功地保障了沉管在復(fù)雜水流條件下的浮運安全。定位系統(tǒng)是確保沉管浮運和沉放精度的核心技術(shù)之一。目前，常用的定位系統(tǒng)包括全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）、聲吶系統(tǒng)、全站儀等。GNSS能夠?qū)崟r獲取沉管的三維坐標信息，為沉管的浮運和沉放提供精確的定位基準。在沉管浮運過程中，通過GNSS接收機實時監(jiān)測沉管的位置，與預(yù)定的浮運航線進行對比，及時調(diào)整拖航方向，確保沉管沿著預(yù)定航線浮運。聲吶系統(tǒng)則可以用于測量沉管與周圍物體的距離，以及基槽的地形信息，為沉管的沉放提供重要的數(shù)據(jù)支持。在沉管沉放前，利用聲吶系統(tǒng)對基槽進行掃描，獲取基槽的精確地形數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)制定沉放方案，確保沉管能夠準確地落入基槽內(nèi)。全站儀可以用于測量沉管的姿態(tài)，如垂直度、水平度等，通過實時監(jiān)測沉管的姿態(tài)，及時調(diào)整沉放參數(shù)，保證沉管的對接精度。除了系纜樁和定位系統(tǒng)，還采用了其他一些技術(shù)手段來保障水下作業(yè)的安全與精度。在沉管浮運前，對沉管進行嚴格的密封性檢查，確保沉管在浮運和沉放過程中不會進水。對浮運設(shè)備和沉放設(shè)備進行全面的調(diào)試和檢測，確保設(shè)備的性能良好，運行可靠。在沉放過程中，采用精確的測量儀器，如水準儀、經(jīng)緯儀等，對沉管的下沉速度、下沉深度等參數(shù)進行實時監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整沉放操作，保證沉管的安全下沉和準確就位。還制定了完善的應(yīng)急預(yù)案，針對可能出現(xiàn)的突發(fā)情況，如設(shè)備故障、惡劣天氣等，提前制定應(yīng)對措施，確保在緊急情況下能夠迅速、有效地進行處理，保障水下作業(yè)的安全。4.3結(jié)構(gòu)防水問題4.3.1沉管隧道防水的重要性沉管隧道作為一種特殊的地下工程結(jié)構(gòu)，長期處于水下環(huán)境，防水性能直接關(guān)系到其結(jié)構(gòu)的耐久性和使用壽命。在廣州，多條沉管隧道如車陂南隧道、洲頭咀隧道等穿越珠江，珠江水的長期侵蝕和滲透對隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)成了嚴峻考驗。若防水措施不到位，隧道結(jié)構(gòu)將面臨諸多問題。地下水的滲透會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的溶蝕和劣化。珠江水中含有各種化學(xué)物質(zhì)，如氯離子、硫酸根離子等，這些物質(zhì)會與混凝土中的水泥成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土的強度降低、體積膨脹，從而產(chǎn)生裂縫和剝落現(xiàn)象。長期的溶蝕作用會使混凝土結(jié)構(gòu)的保護層變薄，鋼筋失去保護，進而發(fā)生銹蝕。鋼筋銹蝕會導(dǎo)致體積膨脹，進一步加劇混凝土的裂縫發(fā)展，形成惡性循環(huán)，嚴重影響隧道結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性。滲漏水還會對隧道內(nèi)的設(shè)備和設(shè)施造成損害。沉管隧道內(nèi)通常設(shè)有通風(fēng)、照明、排水、通信等設(shè)備，滲漏水會使這些設(shè)備受潮，影響其正常運行，降低設(shè)備的使用壽命。水的存在還可能引發(fā)電氣短路等安全事故，威脅隧道的運營安全。滲漏水還會影響隧道內(nèi)的行車環(huán)境，降低行車的舒適性和安全性。因此，沉管隧道的防水是確保隧道結(jié)構(gòu)安全和正常運營的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。良好的防水性能可以有效防止地下水的滲透，保護隧道結(jié)構(gòu)不受侵蝕，延長隧道的使用壽命，降低后期維護成本。它還能保障隧道內(nèi)設(shè)備的正常運行，為隧道的安全運營提供有力保障。在沉管隧道的設(shè)計、施工和運營過程中，必須高度重視防水問題，采取有效的防水技術(shù)和措施，確保隧道的防水效果。4.3.2廣州沉管隧道防水技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新在廣州沉管隧道的建設(shè)中，采用了多種先進的防水技術(shù)，并在實踐中不斷創(chuàng)新，以確保隧道的防水效果。止水帶是沉管隧道防水的重要措施之一。在洲頭咀隧道的建設(shè)中，為保證管段接頭防水性能，采用了先進的接頭止水帶——GINA止水帶。GINA止水帶具有卓越的抗?jié)B性能、耐久性能和較長的使用壽命，其性能遠超普通橡膠材料。在管節(jié)對接時，GINA止水帶被壓縮在管節(jié)之間，形成緊密的密封，有效阻止了地下水的滲漏。隨著水壓的增大，GINA止水帶會自動調(diào)整壓縮量，進一步增強密封效果，確保隧道在不同水壓條件下的防水性能。這種止水帶的應(yīng)用，為洲頭咀隧道的防水提供了可靠保障。防水涂料在沉管隧道防水中也發(fā)揮著重要作用。一些隧道采用了噴涂型聚脲防水涂料作為管節(jié)外包防水層。聚脲防水涂料具有固化速度快、拉伸強度高、延伸率大、粘結(jié)力強等優(yōu)點，無需設(shè)置保護層。在施工時，將聚脲防水涂料噴涂在管節(jié)表面，能夠形成一層連續(xù)、致密的防水膜，有效防止地下水的滲透。聚脲防水涂料還具有良好的耐腐蝕性，能夠抵御珠江水中化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，提高隧道結(jié)構(gòu)的耐久性。在防水技術(shù)的創(chuàng)新方面，廣州沉管隧道項目團隊進行了積極探索。針對傳統(tǒng)防水技術(shù)存在的問題，研發(fā)了一些新型的防水工藝和材料。在管節(jié)預(yù)制過程中，通過優(yōu)化混凝土配合比，提高混凝土的自防水性能。在混凝土中添加特殊的外加劑，如膨脹劑、防水劑等，使混凝土在硬化過程中產(chǎn)生微膨脹，補償混凝土的收縮，減少裂縫的產(chǎn)生，從而提高混凝土的抗?jié)B性。還采用了一些新型的防水卷材和密封材料，這些材料具有更好的粘結(jié)性能和防水性能，能夠有效提高隧道的防水效果。在施工工藝上，也進行了創(chuàng)新改進。在防水涂層的施工過程中，采用了自動化噴涂設(shè)備，提高了涂層的均勻性和施工效率。通過嚴格控制施工質(zhì)量，加強對防水施工過程的監(jiān)督和檢測，確保每一道防水工序都符合設(shè)計要求，從而保證了隧道的整體防水性能。這些防水技術(shù)的應(yīng)用與創(chuàng)新，為廣州沉管隧道的防水提供了堅實的技術(shù)支撐，有效保障了隧道的結(jié)構(gòu)安全和正常運營。五、技術(shù)應(yīng)用效果與展望5.1已建成隧道技術(shù)應(yīng)用效果評估5.1.1車陂南隧道技術(shù)應(yīng)用成果車陂南隧道在施工過程中應(yīng)用的一系列關(guān)鍵技術(shù)取得了顯著成果，在工程質(zhì)量、耐久性和運行效果等方面表現(xiàn)出色。在工程質(zhì)量方面，車陂南隧道采用的全斷面預(yù)制技術(shù)有效提升了施工質(zhì)量。這種技術(shù)避免了傳統(tǒng)分層澆筑可能產(chǎn)生的施工縫，減少了漏水隱患，提高了隧道的防水性能。車陂南隧道還是國內(nèi)內(nèi)河第一個實現(xiàn)零滲漏的沉管隧道，這一成果充分體現(xiàn)了全斷面預(yù)制技術(shù)在防水方面的優(yōu)勢。在混凝土澆筑過程中，通過精心研制的低發(fā)熱低收縮高抗裂的混凝土配合比，有效解決了混凝土控裂難題，保障了混凝土的質(zhì)量。經(jīng)過上百次對比試驗確定的配合比，滿足了沉管預(yù)制質(zhì)量要求，為隧道的結(jié)構(gòu)安全奠定了堅實基礎(chǔ)。在施工過程中，利用云技術(shù)和數(shù)據(jù)