【52監測網】第181期 深中通道超寬鋼殼混凝土沉管管節施工關鍵技術
 52監測網專家報告分享-第181期 《深中通道超寬鋼殼混凝土沉管管節施工關鍵技術》 保利長大 目錄 一、工程概況 二、總體實施方案 三、管節澆筑預制關鍵技術 四、管節浮運、安裝關鍵技術 五、結束語 內容介紹 一、工程概況 1.工程概況 深中通道是連接珠江兩岸的戰略性跨江通道，是集超寬海底隧道、超大跨徑橋梁、深水人工島、水下互通“四位”一體的跨海集群工程，是繼港珠澳大橋之后，我國又一項世界級重大跨海交通工程。
深中通道項目南距虎門大橋約30km，北距港珠澳大橋約38km；項目主體工程全長約24km，采用設計100km/h的雙向八車道高速公路技術標準。深中通道海底隧道沉管段全長5.035km，由32節管節組成。
2.管節結構特點 ◇ 鋼殼-混凝土“三明治”結構型式。 ◇ 標準管節主尺度（長X寬X高）為165m×46m×10.6m；曲線超寬、變寬管節主尺度為（長X寬X高）為123.8/165m×（46m～55.46m）×10.6m ◇ 管節E32寬度最大，逾雙向十車道（單孔內凈寬達五車道），為目前世界最寬的沉管管節。總隔艙數量為1972個，混凝土澆筑總方量為2.5萬m3，澆筑完成后重約6.8萬t。
3.國外工程與研究現狀 鋼殼混凝土沉管隧道最早出現在日本，世界范圍內也僅在日本發展（在我國深中通道建設以前），這是種雙層鋼板-混凝土組合沉管結構，其發展得益于高流動自密實混凝土技術的進步，在日本應用的建設標準多為雙向四車道高速公路或城市道路，主要在碼頭邊實施浮態澆筑（沒有干塢用地資源），采用泵送自密實混凝土工藝，目前未見有實施智能化澆筑預制工藝或理念。 4.國內工程與研究現狀 20世紀90年代至今，我國境內建成的沉管隧道主要在內河區域，均采用鋼筋混凝土箱式矩形結構，大部分為雙向四車道高速公路或城市道路的建設標準。 在珠江口海洋環境下的港珠澳大橋海底沉管隧道在2017年5月實施了最終接頭合龍，于2018年10月全線通車。其為雙向六車道高速公路建設標準，仍采用鋼筋混凝土結構型式，但在最終接頭采用了鋼殼混凝土結構型式。
深中通道為世界首例雙向八車道沉管隧道（部分管節達雙向十車道建設標準，）在國內首次大規模采用鋼殼混凝土“三明治”結構型式，且具有“超寬、變寬、深埋、大回淤”的技術特點，其建設規模及難度已超越日本。
二、總體實施方案 管節澆筑：在船塢內坐底澆筑； 浮運航道：利用專用海洋平臺通航珠江口專用航道； 管節寄存及防臺：東島具備對接條件前存放4節，港池內坐底防臺； 管節沉放安裝：采用沉放駁+測量控制塔的浮運沉放控制系統； 隧道基床鋪設：采用水下碎石整平分幅錯縫的鋪設方案（“振密塊石+碎石墊層”）； 施工圖聯合設計： （1）優化隔倉構造與工藝孔布置； （2）結合澆筑工藝開設管頂貫通孔、管內澆筑臺車軌道布置設計； （3）管節澆筑支承系統設計； （4）優化舾裝件設計 （結合浮運、沉放與安裝工藝，考慮隔倉構造）； （5）管面犧牲陽極的布設（避讓澆筑孔、排氣孔、舾裝件以及施工過程的纜系位置）； （6）管節干舷與姿態控制（管內一次壓艙混凝設計）； （7）進一步協調土建與交通工程 (機電) 設計接口； …… 三、管節澆筑預制關鍵技術 鋼殼管節在船塢內澆筑，需同時兼顧造船作業，需協調和避讓塢岸的水、電、氣等管線設施及起重設備。 混凝土輸送、澆筑工藝和裝備需滿足用塢內外環境、地形（塢內外高差）和其它制約條件。
1.自密實混凝士配制與品質穩定性控制 ◇ 配制的高穩健性、高流動性自密實混凝土，在90min內性能指標滿足設計要求（塌落擴展度、V漏等）； ◇ 通過大量實驗研究做出一用一備2種配合比，均滿足料斗工藝與泵送工藝； ◇ 單個標準管節的隔倉數量為2255個，混凝土用量約2.93萬m3，為保障自密實混凝土的品質穩定性，需對各種原材料的質量、砂的實時含水量和水泥粉料實時溫度以及砂的含水率等進行監控，實時調整用冰量。
2.隔艙工藝孔優化與自密實混凝土澆筑過程控制
3.澆筑工藝驗證 通過塢內原位工藝試驗驗證澆筑工藝： ◇ 驗證管節底板澆筑采用“管面運輸鋼通道+混凝土運輸車+漏斗+澆筑臺車”施工工藝的可行性;以及管節頂板澆筑采用“混凝土輸送泵+布料機”施工工藝的可行性。 ◇ 利用澆筑亞克力隔倉模型，掌握了隔倉混凝土流動狀態。
4.大型智能澆筑裝備研制與改造 ◇ 針對超寬變寬的非標準管節，特研制可變跨徑懸臂式澆筑臺車進行管節底板澆筑； ◇ 通過對混凝土輸送泵進行智能化審計改造+布料靈活的折臂布料機實現墻體及頂板的智能化澆筑作用。
5.智能澆筑管理系統研發（軟件） 聯合“BIM+物聯網+智能傳感”技術，開發一個涵蓋原材料庫存管理、混凝土生產管理、混凝土指標檢測、混凝土智能澆筑、視頻監控等工序的信息化智能控制平臺，操控各終端設備完成管節的智能化預制任務。
6.超寬管節變形控制
7.實施效果 基于采用智能化澆筑設備、軟件及綜合管理措施，整體管節的疑似脫空率低，測量驗收合格率高，管節預制質量均達到預期的控制效果。
四、管節浮與運、安裝關鍵技術 管節浮運距離長，海事管控難度大，管節異型變寬，重心與姿態管控難度大，安裝精度要求高……
1.高精度水下碎石整平技術與碎石平清淤船研制
2.海上復雜航線路下異形管節浮運施工 1）復環境下曲線變寬管節浮運、安裝模擬技術研究 ? 全向波流模擬→復雜水流波浪條件，波流與管節之間夾角多變； ? 拖曳功能→管節在拖航過程中的控制； 2）曲線變寬管節浮運、安裝配套關鍵設備的研發與應用 ? 管節浮運配套關鍵設備→在受限復雜航路下的精確控制； ? 管節沉放配套關鍵設備→曲線變寬管節的高精度對接；
外海復雜航路下異形管節浮運施工
3.大型曲線變寬管節高精度水下安裝與裝備研制
4.半開闊海域大型管節系泊與坐底防臺
5.水下高精度測量技術
6.實施效果 除首節管節（E32）軸線偏差略偏大，剩余管節安裝精度基本達到mm級，總體安裝精度較高。
五、結束語 以保利長大與廣州打撈局聯合承擔的深中通道S08合同段，不但實現在海底沉管隧道工程項目零的突破，還進一步自主創新，聯合攻關，攻克了大體量自密實混凝土智能澆筑、大型超寬管節澆筑預制毫米級變形控制、大型異形管節復雜航路浮運和管節水下安裝毫米級安裝精度等一系列關鍵技術。
52監測網專家報告分享-第181期 《深中通道超寬鋼殼混凝土沉管管節施工關鍵技術》保利長大 注：本內容僅供個人研學交流，版權歸原作者所有 |
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