【52监测网】第181期 深中通道超宽钢壳混凝土沉管管节施工关键技术
 52监测网专家报告分享-第181期 《深中通道超宽钢壳混凝土沉管管节施工关键技术》 保利长大 目录 一、工程概况 二、总体实施方案 三、管节浇筑预制关键技术 四、管节浮运、安装关键技术 五、结束语 内容介绍 一、工程概况 1.工程概况 深中通道是连接珠江两岸的战略性跨江通道，是集超宽海底隧道、超大跨径桥梁、深水人工岛、水下互通“四位”一体的跨海集群工程，是继港珠澳大桥之后，我国又一项世界级重大跨海交通工程。
深中通道项目南距虎门大桥约30km，北距港珠澳大桥约38km；项目主体工程全长约24km，采用设计100km/h的双向八车道高速公路技术标准。深中通道海底隧道沉管段全长5.035km，由32节管节组成。
2.管节结构特点 ◇ 钢壳-混凝土“三明治”结构型式。 ◇ 标准管节主尺度（长X宽X高）为165m×46m×10.6m；曲线超宽、变宽管节主尺度为（长X宽X高）为123.8/165m×（46m～55.46m）×10.6m ◇ 管节E32宽度最大，逾双向十车道（单孔内净宽达五车道），为目前世界最宽的沉管管节。总隔舱数量为1972个，混凝土浇筑总方量为2.5万m³，浇筑完成后重约6.8万t。
3.国外工程与研究现状 钢壳混凝土沉管隧道最早出现在日本，世界范围内也仅在日本发展（在我国深中通道建设以前），这是种双层钢板-混凝土组合沉管结构，其发展得益于高流动自密实混凝土技术的进步，在日本应用的建设标准多为双向四车道高速公路或城市道路，主要在码头边实施浮态浇筑（没有干坞用地资源），采用泵送自密实混凝土工艺，目前未见有实施智能化浇筑预制工艺或理念。 4.国内工程与研究现状 20世纪90年代至今，我国境内建成的沉管隧道主要在内河区域，均采用钢筋混凝土箱式矩形结构，大部分为双向四车道高速公路或城市道路的建设标准。 在珠江口海洋环境下的港珠澳大桥海底沉管隧道在2017年5月实施了最终接头合龙，于2018年10月全线通车。其为双向六车道高速公路建设标准，仍采用钢筋混凝土结构型式，但在最终接头采用了钢壳混凝土结构型式。
深中通道为世界首例双向八车道沉管隧道（部分管节达双向十车道建设标准，）在国内首次大规模采用钢壳混凝土“三明治”结构型式，且具有“超宽、变宽、深埋、大回淤”的技术特点，其建设规模及难度已超越日本。
二、总体实施方案 管节浇筑：在船坞内坐底浇筑； 浮运航道：利用专用海洋平台通航珠江口专用航道； 管节寄存及防台：东岛具备对接条件前存放4节，港池内坐底防台； 管节沉放安装：采用沉放驳+测量控制塔的浮运沉放控制系统； 隧道基床铺设：采用水下碎石整平分幅错缝的铺设方案（“振密块石+碎石垫层”）； 施工图联合设计： （1）优化隔仓构造与工艺孔布置； （2）结合浇筑工艺开设管顶贯通孔、管内浇筑台车轨道布置设计； （3）管节浇筑支承系统设计； （4）优化舾装件设计 （结合浮运、沉放与安装工艺，考虑隔仓构造）； （5）管面牺牲阳极的布设（避让浇筑孔、排气孔、舾装件以及施工过程的缆系位置）； （6）管节干舷与姿态控制（管内一次压舱混凝设计）； （7）进一步协调土建与交通工程 (机电) 设计接口； …… 三、管节浇筑预制关键技术 钢壳管节在船坞内浇筑，需同时兼顾造船作业，需协调和避让坞岸的水、电、气等管线设施及起重设备。 混凝土输送、浇筑工艺和装备需满足用坞内外环境、地形（坞内外高差）和其它制约条件。
1.自密实混凝士配制与品质稳定性控制 ◇ 配制的高稳健性、高流动性自密实混凝土，在90min内性能指标满足设计要求（塌落扩展度、V漏等）； ◇ 通过大量实验研究做出一用一备2种配合比，均满足料斗工艺与泵送工艺； ◇ 单个标准管节的隔仓数量为2255个，混凝土用量约2.93万m³，为保障自密实混凝土的品质稳定性，需对各种原材料的质量、砂的实时含水量和水泥粉料实时温度以及砂的含水率等进行监控，实时调整用冰量。
2.隔舱工艺孔优化与自密实混凝土浇筑过程控制
3.浇筑工艺验证 通过坞内原位工艺试验验证浇筑工艺： ◇ 验证管节底板浇筑采用“管面运输钢通道+混凝土运输车+漏斗+浇筑台车”施工工艺的可行性;以及管节顶板浇筑采用“混凝土输送泵+布料机”施工工艺的可行性。 ◇ 利用浇筑亚克力隔仓模型，掌握了隔仓混凝土流动状态。
4.大型智能浇筑装备研制与改造 ◇ 针对超宽变宽的非标准管节，特研制可变跨径悬臂式浇筑台车进行管节底板浇筑； ◇ 通过对混凝土输送泵进行智能化审计改造+布料灵活的折臂布料机实现墙体及顶板的智能化浇筑作用。
5.智能浇筑管理系统研发（软件） 联合“BIM+物联网+智能传感”技术，开发一个涵盖原材料库存管理、混凝土生产管理、混凝土指标检测、混凝土智能浇筑、视频监控等工序的信息化智能控制平台，操控各终端设备完成管节的智能化预制任务。
6.超宽管节变形控制
7.实施效果 基于采用智能化浇筑设备、软件及综合管理措施，整体管节的疑似脱空率低，测量验收合格率高，管节预制质量均达到预期的控制效果。
四、管节浮与运、安装关键技术 管节浮运距离长，海事管控难度大，管节异型变宽，重心与姿态管控难度大，安装精度要求高……
1.高精度水下碎石整平技术与碎石平清淤船研制
2.海上复杂航线路下异形管节浮运施工 1）复环境下曲线变宽管节浮运、安装模拟技术研究 • 全向波流模拟→复杂水流波浪条件，波流与管节之间夹角多变； • 拖曳功能→管节在拖航过程中的控制； 2）曲线变宽管节浮运、安装配套关键设备的研发与应用 • 管节浮运配套关键设备→在受限复杂航路下的精确控制； • 管节沉放配套关键设备→曲线变宽管节的高精度对接；
外海复杂航路下异形管节浮运施工
3.大型曲线变宽管节高精度水下安装与装备研制
4.半开阔海域大型管节系泊与坐底防台
5.水下高精度测量技术
6.实施效果 除首节管节（E32）轴线偏差略偏大，剩余管节安装精度基本达到mm级，总体安装精度较高。
五、结束语 以保利长大与广州打捞局联合承担的深中通道S08合同段，不但实现在海底沉管隧道工程项目零的突破，还进一步自主创新，联合攻关，攻克了大体量自密实混凝土智能浇筑、大型超宽管节浇筑预制毫米级变形控制、大型异形管节复杂航路浮运和管节水下安装毫米级安装精度等一系列关键技术。
52监测网专家报告分享-第181期 《深中通道超宽钢壳混凝土沉管管节施工关键技术》保利长大 注：本内容仅供个人研学交流，版权归原作者所有 |
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