港珠澳大橋島隧工程沉管一次舾裝安裝工藝

唐永波，魏 杰，周建民

港珠澳大橋島隧工程沉管一次舾裝安裝工藝

唐永波，魏 杰，周建民

（上海振華重工（集團）股份有限公司，上海201913）

根據(jù)港珠澳大橋島隧工程沉管舾裝工藝要求，編制了沉管預(yù)制一次舾裝施工方案。文章重點分析壓艙系統(tǒng)、鋼封門安裝技術(shù)及質(zhì)量控制要點。對類似工程具有一定的借鑒作用。

一次舾裝；施工方案；質(zhì)量控制

港珠澳大橋島隧工程沉管隧道穿越珠江口廣州、深圳西部港區(qū)出海主航道，共有33個管節(jié)，自西（珠海）向東（香港）依次編號為E1~E33。管節(jié)沉放分為東西兩線進行，西線由西人工島暗埋段至E29管節(jié)，最長距離約為5.3 km，東線由東人工島暗埋段至E30管節(jié)，距離約為0.75 km，標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長180m，寬37.95m，高11.4m。

1 沉管預(yù)制及舾裝

沉管預(yù)制工廠位于牛頭島（靠近桂山島），設(shè)置2條管節(jié)生產(chǎn)線，每個管節(jié)的預(yù)制周期約70 d。管節(jié)在廠房內(nèi)完成預(yù)制后，頂推進入淺塢區(qū)進行一次舾裝施工及水密性試驗[1]。

一次舾裝主要工作內(nèi)容有壓艙系統(tǒng)、鋼封門、管內(nèi)通風(fēng)照明系統(tǒng)、其它管頂舾裝件（包括吊點、系纜柱、短人孔、人孔蓋板等）。

管節(jié)一次舾裝完成后，關(guān)閉深、淺塢門，啟動水泵向塢內(nèi)灌水，通過不同高度水位對管節(jié)進行水密性檢驗。在管節(jié)水密性試驗的同時啟動管節(jié)的壓艙系統(tǒng)對壓艙水箱進行試漏，并對壓艙系統(tǒng)進行調(diào)試。

2 舾裝施工關(guān)鍵點

舾裝施工中，壓艙系統(tǒng)及鋼封門安裝是整個舾裝的重點，其中壓艙系統(tǒng)控制管節(jié)浮運和沉放各階段的負浮力，而鋼封門是確保管節(jié)兩端密封的重要結(jié)構(gòu)[2]。舾裝施工具有以下難點和關(guān)鍵點。

2.1 對圖紙的理解

因舾裝圖紙包括鋼結(jié)構(gòu)和管節(jié)混凝土結(jié)構(gòu)圖紙，相比鋼結(jié)構(gòu)件圖紙有很大區(qū)別。為盡快熟悉圖紙，編制舾裝施工方案，總經(jīng)理部組織設(shè)計、各工區(qū)進行多次專題研討，加深對圖紙的理解，編制切實可行的最佳施工方案。

2.2 空間位置特殊

由于牛腿、鋼梁、外側(cè)牛腿等構(gòu)件安裝部位在管節(jié)內(nèi)，受空間位置影響，無法一次性吊裝到位，需設(shè)計專用設(shè)備及工具解決結(jié)構(gòu)件空間安裝問題，以提高生產(chǎn)效率。

2.3 細化流程控制

為確保一次舾裝質(zhì)量滿足要求，需對施工工藝與施工組織進行研究與深化，完成施工圖轉(zhuǎn)化，對制造驗收流程進行分解細化，對重點施工工序進行嚴控和優(yōu)化，并編制各個工序的工藝文件，用于指導(dǎo)生產(chǎn)，控制施工質(zhì)量和安全。

2.4 焊接質(zhì)量控制

為確保鋼封門滴水不漏，在整個鋼封門安裝過程中，焊接質(zhì)量至關(guān)重要，為此需綜合考慮焊材的選用、焊接方法選擇等，同時做好焊接過程監(jiān)控。

3 舾裝工藝方案

針對上述施工中的難點，對舾裝工藝進行了詳細分析，做好相關(guān)工藝準(zhǔn)備。下面主要對壓艙系統(tǒng)及鋼封門安裝工藝要點進行說明。

3.1 壓艙系統(tǒng)

3.1.1 壓載水箱概況

單個壓載水箱的兩端擋墻由鋼框架及木板墻組成，鋼框架主要有鋼立柱、橫梁、拉桿組成，見圖1。

圖1 壓載水箱整體結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Overallstructuralview of ballast tank

壓載水箱內(nèi)部采用整體式防水布作為防水層。壓載水箱施工流程為:預(yù)埋件位置復(fù)測→鋼立柱安裝→下橫梁安裝→上橫梁安裝→拉桿安裝→木板墻面安裝→防水布安裝。

3.1.2 立柱、橫梁安裝

管節(jié)預(yù)制完成后，壓載水箱預(yù)埋件表面及預(yù)埋套筒內(nèi)部會存在雜物，立柱、橫梁安裝前應(yīng)將雜物清理干凈。

因工程前期沒有專用設(shè)備輔助，壓載水箱立柱的安裝需利用節(jié)段OMEGA止水帶上的螺栓孔安裝轉(zhuǎn)向滑輪，人工配合提升，此方法效率低下。為提高安裝效率，優(yōu)化現(xiàn)場施工工藝，通過調(diào)研，并與設(shè)備廠家多次溝通聯(lián)系，購置了1臺加高6m的鏟車，既可以作為小型構(gòu)件的起吊設(shè)備，用于壓載水箱立柱及橫梁的起吊安裝，又可以對管內(nèi)構(gòu)件進行轉(zhuǎn)運移位，還可以用作管內(nèi)登高設(shè)備，真正做到一機多用，安裝效率大大提高，生產(chǎn)周期縮短2~3 d。

3.1.3 方木、防水布安裝

擋墻木板安裝采用從下到上、從左到右的施工順序，將木板按順序插入T形鋼的槽口內(nèi)。防水布安裝前，必須先對木板擋墻與地面接觸處、逃生門預(yù)留洞、消防栓預(yù)留洞等部位進行防護處理，確保防水布在安裝時不受損壞，防水布安裝效果見圖2。

圖2 防水布安裝Fig.2 Laying ofwater-p roofing fabric

3.2 管系安裝

為盡快熟悉管系圖紙，便于現(xiàn)場施工，積極與設(shè)計溝通，查閱大量管系標(biāo)準(zhǔn)說明[3]，同時將管系安裝工序細分為:1）主管支架安裝；2）主管安裝及閥門；3）支管安裝；4）水泵及控制系統(tǒng)安裝；5）管線閉水試驗。

壓載系統(tǒng)設(shè)置2臺壓載泵，其中1臺為國產(chǎn)泵，另1臺為進口泵，安裝時要注意位置及方向，以防出現(xiàn)差錯。壓載泵安裝完成后，安裝連接管線及閥門，將2臺壓載水泵串聯(lián)成整體，并通過穿艙管預(yù)埋件與主管線及鋼封門上的進水口進行連接。

在安裝管系閥件時，須注意電控閥門安裝的垂直度及止回閥等有方向要求的閥門安裝方向。中廊道穿艙管預(yù)埋件法蘭應(yīng)遵循國際標(biāo)準(zhǔn)（水平線與垂線不設(shè)孔）。因預(yù)埋件在制作、安裝中存在誤差，導(dǎo)致管系在安裝過程中無法進行準(zhǔn)確對接，需要增加合龍管，調(diào)整法蘭角度，以滿足安裝要求。

3.3 鋼封門安裝

鋼封門位于管節(jié)兩端，由端封門、外側(cè)牛腿、鋼梁、鋼梁牛腿等構(gòu)成，端封門共分為16片，分片圖詳見圖3。

圖3 端封門分片圖Fig.3 Division of end sealdoor

3.3.1 鋼梁牛腿及外側(cè)牛腿安裝

鋼梁牛腿及外側(cè)牛腿位于管節(jié)頂板下部，由于受管節(jié)空間位置限制，無法采用垂直起吊方法進行對位安裝，為此專門設(shè)計一套吊架用于鋼梁牛腿及外側(cè)牛腿的安裝，見圖4。

圖4 鋼梁牛腿安裝吊架Fig.4 Installation of bracketson steelbeam

3.3.2 鋼封門水密優(yōu)化

鋼封門水密最初采用密封橡膠條及密封鋼板兩道密封方案，但根據(jù)E1、E2管節(jié)安裝經(jīng)驗及水密情況，密封橡膠條使用效果并不理想，密封橡膠條安裝后與鋼梁存在間隙，起不到水密作用。

為解決水密問題，確保鋼封門滴水不漏，經(jīng)專題研討決定取消密封橡膠條，只采用密封鋼板1道密封，這樣對整體鋼封門安裝質(zhì)量提出了更高要求。

通過優(yōu)化安裝方案及檢驗流程[4]，鋼封門水密質(zhì)量完全滿足要求。

3.3.3 鋼封門安裝間隙控制

由于預(yù)埋件偏差、鋼封門結(jié)構(gòu)件制作誤差等原因，導(dǎo)致鋼封門安裝后與鋼梁間不可避免存在間隙?？紤]到管節(jié)在40多m深海海底進行對接作業(yè)，水壓力巨大，為了降低深海作業(yè)安全風(fēng)險，必須對鋼封門間隙進行有效控制。

經(jīng)研討初步確定三種處理鋼封門間隙方案:

1）采用環(huán)氧灌漿方法，此方法優(yōu)點是強度滿足設(shè)計要求，操作方便，缺點是對環(huán)氧厚度有嚴格限制，灌漿周期長。

2）采用楔塊將間隙填實，此方法操作簡單，容易將間隙填實，缺點是楔塊適用間隙較大位置，楔塊加工量大，周期長，且成本高。

3）采用墊板方法，同樣便于現(xiàn)場施工操作，由于間隙不一，墊板厚度也需不一，墊板安裝要求嚴格，且必須按設(shè)計要求位置使用墊板?？紤]現(xiàn)場實際因素，決定采取第三種方案進行處理，實際效果比較理想。

3.4 檢測流程控制

沉管一次舾裝為一個整體，工序及結(jié)構(gòu)件眾多，其中任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題均會給管節(jié)浮運安裝帶來致命性的風(fēng)險。為確保一次舾裝質(zhì)量，降低舾裝風(fēng)險，特制定檢驗流程（圖5），對關(guān)鍵點、難點嚴格控制。目前一次舾裝已順利完成26個管節(jié)，鋼封門無一處漏水現(xiàn)象發(fā)生，壓艙系統(tǒng)未發(fā)生一次質(zhì)量事故，舾裝質(zhì)量得到了有效保證。

圖5 鋼封門安裝、檢驗流程圖Fig.5 Process for installation and inspection ofsteelsealdoors

4 結(jié)語

在沉管管節(jié)預(yù)制中，一次舾裝是一項十分重要的工序，其質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到沉管后續(xù)浮運安裝的安全與質(zhì)量。目前一次舾裝已順利完成了26節(jié)管節(jié)，鋼封門滴水不漏，壓艙系統(tǒng)運行可靠，其質(zhì)量、安全均達到規(guī)范要求，對類似工程有一定的借鑒作用。

[1]范卓凡，范充，王李.工廠法預(yù)制沉管混凝土施工與優(yōu)化[J].中國港灣建設(shè)，2015，35（11）:94-97.

FANZhuo-fan,FANChong,WANGLi.Construction and optimization for concrete of factory-prefabricated immersed tube[J].China Harbour Engineering,2015,35(11):94-97.

[2]楊永宏，劉亞平，尹海卿.超大型沉管舾裝施工風(fēng)險管控[J].中國港灣建設(shè)，2015，35（11）:134-137.

YANG Yong-hong,LIU Ya-ping,YIN Hai-qing.Risk control for outfittingconstructionofultra-largeimmersed tube[J].ChinaHarbour Engineering,2015,35(11):134-137.

[3]CB/Z 67—2008，碳弧氣創(chuàng)工藝要求[S].

CB/Z 67—2008,Technology requirements of carbon arc-air gouging[S].

[4]GB 50205—2012，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

GB 50205—2012,Code for acceptance of construction quality of steelstructure[S].

[5]中國機械工程學(xué)會焊接學(xué)會.焊接手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社，2014.

Welding Association of Chinese Mechanical Engineering Society. Welding Manual[M].Beijing:ChinaMachine Press,2014.

Installation technology for one-go outfitting of imMersed tunnel sections for island and tunnel project of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge

TANGYong-bo,WEIJie,ZHOU Jian-min
（ShanghaiZhenhua Heavy IndustriesCo.,Ltd.,Shanghai201913,China）

According to the requirements for outfitting of immersed tunnel sections for the island and tunnel project of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge,an overall p lan for one-go outfitting of precast tunnel sections was prepared.The paper focuses on the analysis of the installation technology and quality control systeMfor the ballasting systeMand the steel seal doors,which provides reference for similar projects.

one-go outfitting;construction plan;quality control

U655.4

B

2095-7874（2016）07-0069-04

10.7640/zggw js201607020

2016-05-03

唐永波（1981—），男，江蘇淮安人，工程師，從事工程施工及技術(shù)管理工作。E-mail:1032015789@qq.com