维普资讯 http://www.cqvip.com 第２７卷第４期 隧道建议 Ｔｕｎｎｅｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ２７（４）：８５—８８ Ａｕｇ．，２００７ ２００７年８月 仑头一生物岛沉管隧道管段浮运方案探讨 彭红霞，王怀东 （中铁隧道勘测设计院有限公司，河南洛阳４７１００９） 摘要：随着沉管技术的发展，干坞形式的多样化，突显出了干坞与隧道的距离不再是沉管隧道干坞方案比选的决定性因素。但新 的问题是如何长距离运输管段并达到经济、合理的效果。通过仑头一生物岛沉管隧道的管段浮运，探讨移动干坞法预制管段前提 下，管段长距离浮运方案比选和具体实施细则，为今后大型沉管隧道设计和施工提供参考。 关键词：沉管隧道；移动干坞；管段浮运；航道疏浚 中图分类号：Ｕ４５５．４６ 文献标识码：Ｂ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｓ ｏｎ Ｔｕｂｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｔｏｗｉｎｇ Ｏｐｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｌｕｎｔｏｕ－Ｓｈｅｎｇｗｕｄａｏ Ｉｍｍｅｒｓｅｄ ｔｕｎｎｅｌ Ｐｒｏｊｅｃｔ ＰＥＮＧ Ｈｏｎｇ－ｘｉａ，ＷＡＮＧ Ｈｕａｉ－ｄｏｎｇ （Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｔｕｎｎｅｌ Ｓｕｒｖｅｙ＆Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１００９，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｍｅｒｓｅｄ ｔｕｎｎｅｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｖｅｒｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｏｃｋ ｔｙｐｅｓ，ｔｈｅ ｄｉｓ－ ｔａｎｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｓｉｔｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｏｃｋｓ ａｒｅ ｎｏ ｌｏｎｇｅｒ ｔｈｅ ｄｅｃｉｓｉｖｅ ｆａｃｔｏｒ ｆｏｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｄｏｃｋ ｏｐｔｉｏｎｓ ｏｆ ｉｍ— ｍｅｒｓｅｄ ｔｕｎｎｅｌ ｐｒｏｊｅｃｔ．Ｂｕｔ ｔｈｅ ｎｅｗ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｓ ｈｏｗ ｔｏ ｔｏｗ ｔｈｅ ｔｕｂｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｌｏｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅｓ ｗｉｔｈ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ ｒｅａｓｏｎ－ ａｂｌｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｔｏｗｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｂｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｌｕｎｔｏｕ—Ｓｈｅｎｇｗｕｄａｏ ｉｍｍｅｒｓｅｄ ｔｕｎｎｅｌ ｐｒｏｊｅｃｔ ａｓ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ａｎｄ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｎｇ—ｄｉｓｔａｎｃｅ ｔｕｂｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｔｏｗｉｎｇ ｏｐｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ ｒｕｌｅｓ ｆｏｒ ｔｕｂｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｔｏｗｉｎｇ ｆ０ｒ ｃａｓｅｓ ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｔｕｂｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｉｎ ｍｏｂｉｌｅ ｄｒｙ ｄｏｃｋｓ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｉｍｍｅｒｓｅｄ ｔｕｎｎｅｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｍｍｅｒｓｅｄ ｔｕｎｎｅｌ：ｍｏｂｉｌｅ ｄｏｃｋ；ｔｕｂｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｔｏｗｉｎｇ；ｗａｔｅｒｗａｙ ｄｒｅｄｇｉｎｇ ｌ 工程概况 １．１ 工程概况 向东。 流速：枯水期最大流速０．８５ ｍ／ｓ。 潮位（广州城建高程）：历史最高潮位７．４６ ｍ；历 史最低潮位３．５９ｍ；平均潮位５．６２ｍ。 潮差：一般在１．５ ｍ左右。 平均风速：１．９～２．１ ｍ／ｓ。 仑头一生物岛隧道位于广州市东南部，起点连接 南部快速干线及科韵路延长线，下穿仑头海，终点到达 生物岛东西向主干道。隧道全长１ １０９．９８ ｍ，其中沉 管段全长２７７ ｍ，共分５节管段（Ｅ１：５５ ｍ，Ｅ２：６７ ｍ，Ｅ３ —１：４ｍ。Ｅ３—２：７１．５ ｍ，Ｅ４：７７ ｍ）水下对接而成。该 航道：管洲河航道为战备航道，航道宽６０ ｍ，设计 深度６ ｍ，最大通行能力为２ ０００ ｔ级的海轮。 工程的最大特点是采用沉管法施工隧道和管段在移动 干坞上预制。利用移动干坞预制管段在国内还是第一 次，是我国沉管隧道建设的一个创举。 本工程移动干坞停靠在小洲码头预制管段，管段 ２ 浮运方案比选 为满足工期要求，管段用两条半潜驳分两批预制， 每批预制两节管段。第一批管段预制完成后，必须将 管段浮运到临时寄放区寄放，以便提供第二批管段预 预制完成后通过水道浮运至隧道设计位置进行沉放、 对接作业。 １．２水文气象情况 制场地。因此，管段的浮运作业分两部分：出坞浮运 （管段在小洲码头完成预制和一次舾装后浮运到临时 寄放区寄放）及就位浮运（管段在临时寄放区内完成 二次舾装，浮运到设计隧道基槽位置准备下沉）。 潮汐：属不规则半日潮、半月潮。 流向：涨潮时，水流从东向西；退潮时，水流从西 收稿日期：２００６—０９—２９；修回日期：２００７—０ｌ一２４ 作者简介：彭红霞（１９８２一），女，２００４年毕业于西南交通大学隧道及地下工程专业，学士学位，助理工程师，主要从事隧道、地下铁道等地下工程的设 计工作。 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com 第４期 彭红霞等 仑头一生物岛沉管隧道管段浮运方案探讨 ３ 管段浮运作业 ３．１ 管段浮运前准备工作 ３．１．１ 管段浮运航道疏浚 根据管段浮运方案，拖航航道分为四部分：半潜驳 图４ 岸上定锚绞车浮运管段示意图 Ｆｉｇ．４ Ｓｋｅｔｃｈ ｏｆ ｅｌｅｍｅｎｔ ｔｏｗｉｎｇ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｗｉｎｃｈｅｓ ｆｉｘｅｄ ｏｎ ｂａｎｋｓ 拖运航道、下潜港池及管段拖运航道（包括临时寄放 区、调头区），航道各区域与隧道关系见图５所示。 半潜驳拖运航道疏浚控制水深（相对于理论最低 图５ 管段浮运航道示意图 Ｆｉｇ．５ Ｓｋｅｔｃｈ ｏｆ ｃｈａｎｎｅｌ ｆｏｒ ｅｌｅｍｅｎｔ ｔｏｗｉｎｇ 潮位）：半潜驳浮运管段最大吃水深度＋安全距离＝ ６．５＋０．５＝７．０Ｉｌｌ。 第二步：拖船连接完成后，半潜驳起锚开始沿小洲 预制码头一海心沙水道一新造水道一铁桩水道一大濠 洲水道一黄埔水道一新洲水道进行拖航，到达仑头水 下潜港池疏浚控制水深（相对于理论平均潮位） ：管段高度一干舷高度＋管船距离＋船台高度＋安全 道外围临时系泊。半潜驳进行转向（船尾转作船头、 尾拖作为主拖），准备继续向设计位置浮运。该步骤 距离＝９．３５—０．１２＋０．５＋６．８＋０．５＝１７．０３ ｍ。 管段拖航航道控制水深（相对于理论最低潮位） ＝大约耗时３ ｈ。图６为仑头一生物岛隧道工程半潜驳 拖航现场实景图。 管段高度一干舷高度＋安全距离＝９．３５—０．１２＋ 根据航道疏浚控制水深及水道水深图可以确定， ０．５＝９．７３ Ｉｎ。 小洲码头到仑头水道外围航道属于主航道，宽１００ ｍ、 设计深度９．０Ｉｎ（相对于理论最低潮位），不需要疏浚； 仑头水道到隧道位置航道宽度６０ ｎ能够满足要求，但 Ｉ设计水深仅６．０ ｎ，必须根据水下地形实际情况进行 Ｉ航道疏浚。 ３．１．２ “一次舾装件”准备安装就位 “一次舾装件”包括管段内部的水箱及配套设施、 图６ 半潜驳拖航现场实景图 Ｆｉｇ．６ Ｐｉｃｔｕｒｅ ｏｆ ｅｌｅｍｅｎｔ ｔｏｗｉｎｇ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｓｅｍｉ—ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ 千斤顶设施、管段侧面的ＧＩＮＡ带及保护设施、端封门 及管段顶部的吊点、拉合座、系缆柱、导缆孔、第一节人 孔井等，管段浮运前，这些舾装件必须安装就位。 ３．１．３ 管段就位 ｂａｒｇｅ ｔｏｗｅｄ ｂｙ ｔｏｗｉｎｇ ｓｈｉｐｓ 第三步：半潜驳转向完成后，继续拖航到下潜港池 位置。驳船下锚，准备试漏作业。 Ｅ３—１、Ｅ３—２在同一驳船上同期预制，管段浮运 前必须拉和在一起。 ３．２管段浮运作业 第四步：向驳船腹部注水，驳船、管段缓慢下沉 （船头朝下倾斜下沉），当下沉到管段设计干舷位置 时，停止向驳船腹部注水，开始向管段水箱内注水直至 管顶没入水中，进行为期１～２ ｄ的管段试漏检测。 本工程沉管段由五节管段组成，第一批预制Ｅ１、 Ｅ３—１、Ｅ３—２管段，余下管段第二批预制。第一批管 段预制结束，准备工作完成后浮运。浮运工序如下。 第一步：交管部门进行航道管制，运营航道｝临时中 断，提供管段拖运航道；用Ａ拖轮将半潜驳拖运到主 第五步：确保管段无渗漏点、水箱无漏水点后，进 行管、船分离作业。要求将管段内水箱的水抽出，驳船 和管段缓慢上浮；再次向驳船腹部注水，直至驳船平台 离开管底０．５ Ｉｌｌ安全距离时，停止注水（管段处于漂浮 航道上，半潜驳下锚，连接两艘侧拖和１艘尾拖。 维普资讯 http://www.cqvip.com 麓莲建 ２００７年８月第２７卷 状态），用管段前方事先固定的绞车将管段拖离驳船 小、管段预制场地与隧道的距离不再是干坞方案比选 至临时寄放区系泊。 的决定性因素，为今后大型沉管隧道的建设提供了宝 第六步：第一批管段寄放完成后，利用腾出的半潜 贵的经验。 驳进行第二批管段预制。第二批预制完成后参照第一 批管段的施工方法进行管段浮运、管船分离作业。 第七步：管段往基槽浮运前，在临时寄放区内对管 参考文献 段进行二次舾装（测量塔及余下的人孔井）及用于管 ［１］ 杨文军．广州珠江隧道沉管浮运沉放［Ｇ］／／广州市珠江 段沉放的吊驳连接。 ． 隧道论文集．广州：珠江隧道实业有限公司，１９９８． 第八步：隧道基槽开挖完成后，用绞车将停放在寄 ［２］ 陈绍章．沉管隧道设计与施工［Ｍ］．北京：科学出版社， 放区内完成二次舾装的管段绞运到调头区调头，并浮 ２００２． 运到隧道设计位置准备下沉、水下对接作业。 ［３］ 贺维国．利用移动干坞制作沉管管段［Ｊ］．现代隧道技 ４ 结论 术，２００５，（２）：７５—７８． ［４］ 上海市建设和管理委员会科学技术委员会．外环沉管隧 目前，仑头一生物岛隧道工程已完成了第一批管 道工程［Ｍ］．上海：上海科学技术出版社，２００５． 段的预制，并成功完成管船分离、顺利浮运到临时寄放 ［５］ 管敏鑫．隧道沉埋管段的起浮和抗浮［Ｊ］．隧道及地下工 区系泊，准备二次舾装。它的成功体现了利用移动干 程，１９９３，（１）：２２—２５． 坞预制管段在沉管隧道施工中的又一大优越性，即管 ［６］ Ｉ．Ｖａｍ Ｌｏｅｎｅｎ．隧道管段的浮运［Ｊ］．隧道译丛，１９８７， 段浮运吃水深度小、浮运速度快、受水流风速因素影响 （６）：４５—４９． （上接７１贞） 高压泵压浆，第一次压入水灰比为０．８纯水泥浆，待孔 混凝土的顶推力有关，但预防不利也是一个因素，所以 内原有清水从出浆口压出来后，再用水灰比为０．５浓 下笼时应采取相对固定措施，尽可能多焊几条主筋在 水泥浆压入，为使浆液充分扩散，压一阵，停一阵，当浓 钻机机座上，增大固结力。在灌注过程中混凝土何时 浆从出水口冒出来时，停止压浆，用碎石将出浆口封 接近或进入钢筋笼要做到心中有数。在混凝土面接近 填，并用麻袋堵实。最后用水灰比为０．４水泥浆压 或进入钢筋笼时，应保持许可范围之内的较深埋管，并 入，并增大灌浆压力至０．７～０．８ ＭＰａ，并关闭进浆阀， 连续浇注混凝土，尽可能减少混凝土从导管底冲出后 稳定闷浆２０～２５ ｍｉｎ，压浆工作即可结束。水泥浆硬 对钢筋笼的冲击力；当混凝土面进入钢筋笼一定深度 化后，再做一次钻芯，检查补强效果。 后，适当提升导管，以增加钢筋笼的埋深，使混凝土与 ３ 结束语 钢筋笼有握裹力，保证钢筋笼不至上浮。施工中如果 钻孔桩作为一种成熟的施工工艺，广泛应用于桥 出现浮笼应尽快处理，扼制继续上浮，最好用多根钢管 梁基础及城市轨道交通基坑围护结构中，虽然钻孔桩 套住钢筋笼主筋再将其焊在护筒上，这样不仅可以扼 已经有许多的经验积累和总结，但施工过程中不为人 制钢筋笼继续上浮，还能保证钢筋笼上浮时不致过分 预知的事故还是经常发生，只有加强对关键工序、工艺 偏位。 的质量控制，做好事故的预防工作，才能保证其质量， ２．７ 断桩夹泥 减少事故对施工的影响及经济损失。 当发生断桩夹泥时用地质钻机钻孔取样。若强度 达不到设计要求，须对桩进行补强。补强工艺要点：对 于需要补强的桩，除用地质钻机取一个取芯孔外，应再 参考文献 钻取一个孔做注浆孔，另一个做出浆孔，孔深达到补强 ［１］ 中华人民共和国铁道部．ＴＢ１０２０３—２００２铁路桥涵施工 位置深度以下至少１ ｍ，柱桩则达致基岩，用高压泵向 技术规范［Ｓ］．北京：中国铁道出版社，２００２． 一个孔内压清水，压力０．５～０．７ ＭＰａ，将夹砂或松散 ［２］ 李克钏，罗书学．基础工程（第二版）［Ｍ］．北京：中国铁 混凝土从另一孔中冲洗出来，直至排出清水为止。用 道出版社，２０００．
