南昌紅谷隧道管節(jié)安裝糾偏施工技術(shù)

謝震靈， 何曉波

(江西中昌工程咨詢監(jiān)理有限公司， 江西 南昌　330038)

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南昌紅谷隧道管節(jié)安裝糾偏施工技術(shù)

謝震靈， 何曉波

(江西中昌工程咨詢監(jiān)理有限公司， 江西 南昌330038)

針對紅谷隧道一期管節(jié)沉放安裝施工中產(chǎn)生的軸線偏差問題，介紹管節(jié)沉放安裝工藝，總結(jié)管節(jié)沉放安裝軸線偏差的影響因素和常用的糾偏方法，分析紅谷隧道一期管節(jié)沉放安裝施工產(chǎn)生軸線偏差的原因，采用橫向錯位法和擺尾法對一期沉放出現(xiàn)的軸線偏差進(jìn)行糾偏，一期管節(jié)最終的軸線偏差控制在設(shè)計允許范圍內(nèi)。從鋼端殼制作精度、橫向水流和沉放測量精度等方面對二期管節(jié)沉放軸線控制提出建議，以期為今后的沉管隧道管節(jié)沉放施工提供借鑒。

沉管隧道； 管節(jié)沉放； 管節(jié)糾偏； 橫向錯位法； 擺尾法

0　引言

沉管法是隧道穿越海底及江河水底的一種特殊施工方法。1910年美國建成底特律水底鐵路隧道，宣告沉管法的誕生[1]。1993年年底建成的廣州珠江隧道是我國大陸地區(qū)首次采用沉管工藝修建的城市道路與地下鐵路共管設(shè)置的水下隧道，珠江隧道的修建為我國大型沉管隧道工程建設(shè)開創(chuàng)了先河[2]。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國在沿海地區(qū)相繼修建了一些沉管隧道。

但是，國內(nèi)已建成的沉管隧道均出現(xiàn)了不同程度的軸線偏差，因我國沉管隧道施工起步較晚,尚未有文獻(xiàn)對沉管隧道軸線偏差問題進(jìn)行系統(tǒng)地研究。沉管隧道施工采用雙向沉放、中間合攏的方式，管節(jié)的軸線偏差會直接影響隧道的最終合攏，軸線偏差問題一直困擾著沉管隧道的建設(shè)者。隨著沉管法的逐步推廣，沉管隧道的軸線偏差問題日益凸顯，為有效解決該問題，需對其進(jìn)行系統(tǒng)的分析、研究及總結(jié)。

1　工程及水文地質(zhì)概況

1.1工程概況

南昌市紅谷隧道工程是目前國內(nèi)內(nèi)河規(guī)模最大、最長的城市道路雙向6車道沉管隧道。主線隧道全長2 650 m，匝道總長2 510 m，江中段為直線沉管隧道，總長1 329 m。沉管共12節(jié)，其中E1—E9管節(jié)每節(jié)管長115 m，E10管節(jié)長96.5 m，E11管節(jié)長107.5 m，E12管節(jié)長90 m。管節(jié)從干塢浮運(yùn)至隧址后，從東西兩岸向江中段依次沉放，采用水下最終接頭，隧道最終接頭設(shè)在E10-1與E10-2之間，采用2.5 m長水下接頭。管節(jié)間均采用柔性接頭，接頭間采用PC鋼索連接。橫斷面為“兩孔一廊道”矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)外寬30 m，外高8.3 m，具體尺寸見圖1。

圖1　管節(jié)橫斷面(單位： m)

從贛江西側(cè)開始，基槽順著E1—E12管節(jié)軸線依次排列(起訖樁號NK1+325～NK2+654)，接頭處底標(biāo)高(黃海高程)分別為+0.516、-3.351、-2.768、-1.618、-0.468、+0.682、+0.337、-0.008、-3.850、-7.346、-7.980、-8.310、-7.930 m。隧道管節(jié)縱向布置見圖2。

1.2工程地質(zhì)

據(jù)鉆探揭露，按其成因類型及地層時代，場地地質(zhì)為人工填土(Qml)、第四系全更新統(tǒng)沖積層(Q4al)及第三系新余群(Exn)泥質(zhì)粉砂巖風(fēng)化層夾雜鈣質(zhì)泥巖。江中沉放管節(jié)座落于泥質(zhì)粉砂巖基礎(chǔ)上。

圖2　紅谷隧道縱斷面(單位： m)

1.3工程水文

贛江流域水量豐富，徑流主要由大氣降水補(bǔ)給。贛江水位及水流流速隨季節(jié)呈現(xiàn)周期性的變化，汛期水位及流速變化幅度較大： 4—6月為主汛期，漲水較為頻繁； 7—9月為降雨季節(jié)，河段易出現(xiàn)洪水，洪峰時段水位變化大。由于贛江水位變化較大，且水流湍急，管節(jié)沉放安裝時需充分注意贛江水流的影響。

2　管節(jié)沉放安裝工藝

2.1管節(jié)沉放安裝施工流程

管節(jié)浮運(yùn)到隧址，沉放前完成管面二次舾裝、墊塊和千斤頂安裝。準(zhǔn)備就位后，收緊吊駁鋼絲繩，通過管內(nèi)起排系統(tǒng)向管內(nèi)水箱壓水至3 000 kN負(fù)浮力，通過橫調(diào)、縱調(diào)及吊駁系統(tǒng)，將管節(jié)逐步下沉靠近已沉管節(jié)[3]。逐步沉放的過程中通過全站儀測量系統(tǒng)和GPS測量系統(tǒng)進(jìn)行雙系統(tǒng)監(jiān)控管節(jié)沉放姿態(tài)[4]。管節(jié)落座前，潛水員探摸校核測量數(shù)據(jù)，并調(diào)整管節(jié)姿態(tài)。姿態(tài)調(diào)整到位后，安裝拉合千斤頂，然后拉合。通過千斤頂拉合，密閉管節(jié)間縫隙，將接頭空間的水排出，產(chǎn)生負(fù)壓，形成水力壓接[5]。在尾部水壓的作用下，管頭GINA橡膠止水帶受壓變形，使2管節(jié)水密連接。打開水密門，復(fù)核管節(jié)姿態(tài)并調(diào)平，然后穩(wěn)定壓載，進(jìn)一步調(diào)整管節(jié)姿態(tài)[6]。管節(jié)沉放安裝工藝流程見圖3。

圖3　管節(jié)沉放安裝工藝流程

Fig. 3Flowchart of sinking and installation processes of immersed tunnel segment

2.2管節(jié)沉放安裝設(shè)備

為了滿足施工精度要求，管節(jié)沉放時需要配有橫調(diào)系統(tǒng)、縱調(diào)系統(tǒng)、垂直控制系統(tǒng)、測量定位系統(tǒng)、壓排水系統(tǒng)及拉合系統(tǒng)等[7]。管節(jié)沉放設(shè)備布置見圖4。

圖4　管節(jié)沉放設(shè)備布置

1)橫調(diào)系統(tǒng)。主要有錨塊、滑車組、受力纜及絞車。在管節(jié)兩側(cè)合適位置各拋設(shè)2個錨塊，受力纜一端連接錨塊，另一端連接滑車組，滑車組由絞車控制(絞車布置在測量塔上)，通過絞車收放使管節(jié)左右移動，達(dá)到控制管節(jié)軸線的目的。

2)縱調(diào)系統(tǒng)。通過一根受力纜穿過連體滑車，受力纜兩頭連接于管節(jié)同一端兩側(cè)的錨塊上，連體滑車又與另一管尾(管首)測量塔上的絞車連接，通過絞車控制，管節(jié)就可前進(jìn)(后退)，達(dá)到縱調(diào)的目的。

3)垂直控制系統(tǒng)。采用吊駁吊住管節(jié)控制下沉的速度，吊駁上布置有絞車、滑車組，滑車組的動滑車與管面的吊點(diǎn)連接，通過絞車的收放使管節(jié)升降，達(dá)到控制高程的目的。當(dāng)管節(jié)沉放到標(biāo)高后，在管首對接端設(shè)有導(dǎo)向支承座，在管尾兩側(cè)設(shè)有垂直千斤頂支承點(diǎn)，3點(diǎn)支承管節(jié)穩(wěn)定[8]。管尾垂直千斤頂又能微調(diào)管節(jié)的坡度，從而達(dá)到設(shè)計的要求。

4)定位系統(tǒng)。由測量塔來完成，在管節(jié)兩端各設(shè)1個測量塔，塔上布置測量儀器，通過測量儀器對管節(jié)位置進(jìn)行控制[9]。

5)壓排水系統(tǒng)。在管節(jié)內(nèi)設(shè)的壓載水箱及抽排水系統(tǒng)一方面可給管節(jié)壓重使下沉，另一方面可抽接頭空腔的水，形成負(fù)壓，達(dá)到接頭GINA橡膠止水帶壓縮的目的。

6)拉合系統(tǒng)。管節(jié)兩端布設(shè)2個拉合千斤頂，通過拉合千斤頂拉動管節(jié)，使GINA橡膠止水帶接觸端面壓縮密貼，形成密閉的接頭空間，為水力壓接創(chuàng)造條件。

3　管節(jié)姿態(tài)偏位原因分析及常用的糾偏方法

管節(jié)沉放安裝時，控制管節(jié)姿態(tài)是首要任務(wù)，管節(jié)姿態(tài)會直接影響隧道軸線控制。水下最終接頭處雙向管節(jié)軸線偏差決定著水下最終接頭的施工安全和質(zhì)量[10]。沉管法隧道軸線控制比其他工法隧道軸線控制的要求高，但施工中存在多種因素制約著管節(jié)的姿態(tài)控制，因此，系統(tǒng)分析管節(jié)姿態(tài)的影響因素和常用糾偏措施是十分必要的。

3.1管節(jié)姿態(tài)控制影響因素

在沉放過程中，管節(jié)姿態(tài)的偏差包括軸線偏差和標(biāo)高偏差。管節(jié)的標(biāo)高偏差一般可控，且調(diào)節(jié)方法簡單，通過管尾千斤頂即可調(diào)節(jié)到位。管節(jié)軸線則受多種因素的影響，較難控制。根據(jù)管節(jié)沉放安裝的過程，對可導(dǎo)致管節(jié)軸線出現(xiàn)偏差的因素及其可能產(chǎn)生的后果進(jìn)行分析，主要包括管節(jié)預(yù)制偏差、GINA橡膠止水帶材料勻質(zhì)性不均、水流影響等幾個方面，具體見表1。

表1　管節(jié)姿態(tài)控制影響因素

3.2管節(jié)姿態(tài)控制影響因素定量分析

管節(jié)姿態(tài)的偏差主要是由管節(jié)接頭為柔性接頭造成的，沉管法隧道軸線控制的根本在接頭控制[11]。因管節(jié)為剛體，所以直線型管節(jié)軸線偏差量與管節(jié)長度呈線性關(guān)系，只要確定了接頭處側(cè)墻位置的長度偏差，即可對軸線偏差進(jìn)行定量計算。一旦本節(jié)管節(jié)軸線與設(shè)計軸線出現(xiàn)夾角，將會對后續(xù)管節(jié)的軸線偏差產(chǎn)生線性累加作用。以下對各影響因素進(jìn)行定量分析。

3.2.1預(yù)制偏差造成的軸線偏差分析

3.2.1.1GINA橡膠止水帶壓縮不均勻造成的軸線偏差量

GINA橡膠止水帶壓縮不均勻造成的軸線偏差量根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測接頭間鋼端殼面板的間距及管節(jié)外形尺寸來推算。例如： E4管節(jié)長115 m，寬30 m，接頭處GINA橡膠止水帶上下游側(cè)墻位置不均勻壓縮1 mm，則造成管尾的軸線偏差為3.83 mm。E4管節(jié)與E3管節(jié)接頭處的上游側(cè)墻和下游側(cè)墻GINA橡膠止水帶壓縮余量分別為174、166 mm，則E4管節(jié)管尾偏差量=(174-166)×(115/30)=30.6 mm(北偏)，即 GINA橡膠止水帶壓縮不均勻?qū)?dǎo)致E4管節(jié)管尾向北偏移30.6 mm。

3.2.1.2鋼端殼面板制作誤差造成的軸線偏差量

根據(jù)E3管節(jié)和E4管節(jié)鋼端殼面板安裝數(shù)據(jù)，E4管節(jié)管首鋼端殼面板上下游側(cè)墻位置基本無偏差，但E3管節(jié)管尾鋼端殼上游側(cè)墻面板較北側(cè)面板突出2 mm(偏東)，E4管節(jié)管尾偏差量=2×(115/30)=7.7 mm(北偏)，即接頭鋼端殼面板安裝誤差導(dǎo)致E4管節(jié)管尾向下游側(cè)墻位置偏移7.7 mm。

3.2.2控制測量造成的軸線偏差分析

管節(jié)沉放時，因吊駁下放不同步，使得管節(jié)出現(xiàn)一定程度的橫傾。因沉放測量系統(tǒng)存在系統(tǒng)誤差，無法有效改正沉放過程中產(chǎn)生的誤差，造成整個測量數(shù)據(jù)存在系統(tǒng)誤差。測量系統(tǒng)誤差會誤導(dǎo)指揮人員，使得管節(jié)軸線產(chǎn)生偏差。此種狀況下主要引起管段軸線錯臺偏差，在管首導(dǎo)向裝置限位作用下，該因素引起的軸線偏差可控。

3.2.3外力對管節(jié)作用造成的軸線偏差分析

管節(jié)沉放安裝過程中及管砂回填前，在管節(jié)縱斷面受到的水流力、GINA橡膠止水帶不均勻壓縮、管段不均勻回填的土壓力等外力作用下，管節(jié)軸線可能出現(xiàn)偏差。下面以E4管節(jié)為例，逐項分析以上外力對管節(jié)軸線偏差造成的影響。

3.2.3.1管節(jié)受到的水壓力計算

E4管節(jié)沉放安裝時水位為12.65 m，E4管首底標(biāo)高為-1.02 m。在水壓作用下管節(jié)水平受力見圖5。

圖5　管節(jié)受到的水平分力

管節(jié)水力壓接時受到的水壓力即為管首位置處受到的水壓力。因此，E4管節(jié)水力壓接時的水壓力為管首截面形心距水面高度乘以管節(jié)端面面積。E4管節(jié)管首形心至水面的高度=12.65-(-1.02)-4(形心距管底高度)=9.67 m，E4管節(jié)水壓力=9.67×1 000(水密度)×243.57(管節(jié)端面面積)×9.8=23 079 kN。

3.2.3.2GINA橡膠止水帶理論壓縮量

紅谷隧道單節(jié)管段的GINA橡膠止水帶周長為71 m，GINA橡膠止水帶壓縮曲線見圖6，其中E1—E6管節(jié)采用G225/275-40型GINA橡膠止水帶，E7—E12管節(jié)采用G225/275-50型GINA橡膠止水帶。

根據(jù)E3管節(jié)和E4管節(jié)接頭處的水壓力計算E4管節(jié)管首GINA橡膠止水帶線荷載p=F水壓力/SGINA周長=23 079/71=325 kN/m。由E4管節(jié)管首GINA橡膠止水帶線荷載，結(jié)合GINA橡膠止水帶壓縮曲線，可查取GINA橡膠止水帶的壓縮量為110 mm。

圖6　GINA橡膠止水帶壓縮曲線

3.2.3.3水流力造成的軸線偏差分析

管節(jié)縱斷面迎流時，受到的水流力將對管節(jié)產(chǎn)生影響，具體軸線偏差值可根據(jù)管首位置兩側(cè)墻處GINA橡膠止水帶的不均勻壓縮進(jìn)行推算。根據(jù)《內(nèi)河沉管隧道設(shè)計施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》[12]，水流力

F水流力=0.5Cwρv2A。

(1)

式中： Cw為水阻力系數(shù)； ρ為水密度； v為水流速度； A為迎流面積。

設(shè)E4管節(jié)縱斷面迎流時的水流速度為0.3m/s，贛江水體密度為1 000kg/m3，水阻力系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取2.0，E4管節(jié)長115m、高8.3m，則E4管節(jié)在縱斷面迎流狀態(tài)下受到的水流力F水流力=0.5Cwρv2A=0.5×2.0×1 000×0.32×8.3×115=85.905kN。水流力在管首位置處產(chǎn)生的力矩M=0.5F水流力L=0.5×85.905×115=4 939.537 5kN·m。

橫、縱調(diào)纜放松后及豎直調(diào)整系統(tǒng)放松前，為平衡水流力在管首位置產(chǎn)生的彎矩，在管首接頭處由GINA橡膠止水帶不均勻壓縮產(chǎn)生平衡力矩。根據(jù)力矩平衡關(guān)系即可求得管首GINA橡膠止水帶不均勻壓縮形成的壓力差值

ΔF=M/L1。

(2)

式中：ΔF為GINA橡膠止水帶不均勻壓縮形成的壓力差值； L1為南北兩側(cè)側(cè)墻中心的距離，即南北側(cè)GINA橡膠止水帶的中心距離29.5m。

由式(2)得ΔF=M/L1=4 939.537 5/29.5=167.4kN，產(chǎn)生1對167.4kN壓縮反力引起的GINA橡膠止水帶線荷載壓力差Δp=ΔF/H高=167.4/7.8=21.5kN/m。

E4管節(jié)管首GINA橡膠止水帶線荷載p′=p+Δp=325+21.5=346.5kN/m，查詢GINA橡膠止水帶壓縮曲線可得出E4管節(jié)GINA橡膠止水帶的壓縮量為112mm。為平衡水流力需在管首兩側(cè)墻GINA橡膠止水帶產(chǎn)生2mm的不均勻壓縮。根據(jù)線性關(guān)系可求出水流力造成管尾位置處的軸線偏差，即E4管節(jié)管尾偏差量=2×(115/30)=7.7mm。

3.2.3.4碎石鎖定回填側(cè)壓力造成的軸線偏差分析

施工時，為保證管節(jié)穩(wěn)定，管段基礎(chǔ)灌砂前，在管尾30m處進(jìn)行管段鎖定。此處分析管段在穩(wěn)定壓載狀態(tài)下，不均勻回填是否會引起管節(jié)的軸線偏差。當(dāng)管尾千斤頂?shù)哪ψ枇υ诠苁滋幍膹澗卮笥阪i定回填側(cè)壓力在管首處的彎矩時，鎖定回填對管節(jié)軸線偏差不產(chǎn)生影響。

現(xiàn)場管節(jié)碎石鎖定的位置位于管尾30m處，考慮到垂直千斤頂摩擦力較大(管節(jié)穩(wěn)定壓載狀況下的抗浮穩(wěn)定系數(shù)為1.05，管尾垂直千斤頂?shù)氖芰^大)，因此，按靜止土壓力計算碎石鎖定回填側(cè)壓力

E0=γh2k0L2。

(3)

式中： γ為碎石水下容重，取6kN/m3； h為碎石回填高度，取3m； k0為靜止土壓力系數(shù)，按松散砂土取0.46； L2為碎石回填寬度，取6m。

E4管節(jié)單側(cè)鎖定回填狀態(tài)下所受的土壓力E0=0.5γh2k0L2=0.5×6×32×0.46×6=74.52kN。

在管節(jié)穩(wěn)定壓載后，管節(jié)的抗浮系數(shù)k為1.05,115m長管節(jié)的總排水量為2.8萬t，故管節(jié)的負(fù)浮力F=(k-1)×G=(1.05-1)×2.8×107×9.8=13 720kN，管尾垂直千斤頂處承擔(dān)的壓力N=F/2=6 860kN。

在管尾與垂直千斤頂接觸處存在摩阻力，摩阻力

F摩阻力=μN(yùn)。

(4)

式中： μ為摩阻力系數(shù)，在有潤滑作用下的摩阻力系數(shù)為0.1； N為管尾垂直千斤頂承擔(dān)的壓力。

在管尾處垂直千斤頂?shù)淖畲箪o摩阻力F摩阻力=μN(yùn)=0.1×6 860=686kN，此時管尾千斤頂?shù)淖畲竽ψ枇Υ笥阪i定回填的側(cè)壓力，且摩阻力彎矩也大于碎石側(cè)壓力在管首的彎矩，故不會出現(xiàn)相對位移，所以不均勻鎖定回填不會對管節(jié)的軸線造成影響。

3.3管節(jié)姿態(tài)糾偏方法

管節(jié)軸線調(diào)整的方法主要有擺尾法、頂頭擺尾法、橫向錯位對接法和重新對接法等，施工時根據(jù)管節(jié)軸線偏差情況、調(diào)整的難易程度進(jìn)行選擇或者幾種方法綜合使用。

1)擺尾法。當(dāng)已安裝的管節(jié)管尾軸線出現(xiàn)偏差，但又不超出設(shè)計精度時，可在管節(jié)準(zhǔn)備壓水接合前，給管尾軸線一個相反的預(yù)偏量，然后收緊管尾的橫調(diào)系統(tǒng)，給一定的預(yù)張力，控制管尾的偏移，從而達(dá)到糾偏的效果。擺尾法主要適用于對接精確定位階段對管節(jié)軸線的橫向微調(diào)，使管節(jié)軸線滿足設(shè)計要求。

2)頂頭擺尾法。管尾軸線偏差較大時，采用管節(jié)橫調(diào)系統(tǒng)+接頭輔助頂推法進(jìn)行軸線糾偏。管節(jié)對接完成后通過貫通測量得出管節(jié)尾部軸線的偏離量，計算出管頭GINA橡膠止水帶的伸縮量，然后根據(jù)GINA橡膠止水帶的壓縮特性，算出要滿足此伸縮量的力矩(頂推力)。在管頭布置相應(yīng)頂力的千斤頂及鋼構(gòu)件，施工時先將管尾橫調(diào)系統(tǒng)絞車調(diào)整到最大荷載，然后慢慢加大管首接頭處千斤頂?shù)捻斄?，?個力的共同作用下對管節(jié)軸線進(jìn)行調(diào)整。頂頭擺尾法主要適用于管節(jié)對接完成，但軸線精度超出設(shè)計量不大，利用管節(jié)橫調(diào)系統(tǒng)和接頭處的千斤頂輔助頂推聯(lián)合來完成軸線調(diào)整的情況。

3)橫向錯位對接調(diào)整法。管尾軸線偏差較小時，可采用橫向錯位對接調(diào)整法。通過調(diào)整待沉放管節(jié)的導(dǎo)向座及其構(gòu)件的位置，把下一管節(jié)的軸線調(diào)整到設(shè)計軸線上。管節(jié)對接完成后通過貫通測量得出管節(jié)尾部軸線偏差量，并計算出下一管節(jié)導(dǎo)向座及其構(gòu)件的預(yù)偏量[13]。在管節(jié)預(yù)制或加工導(dǎo)向座構(gòu)件時，對導(dǎo)向座的位置或?qū)蜃鶚?gòu)件的位置進(jìn)行調(diào)整。如果管節(jié)已預(yù)制完成，則必須通過導(dǎo)向座構(gòu)件進(jìn)行調(diào)整，使導(dǎo)向座有足夠的預(yù)偏值。橫向錯位對接法適用于管節(jié)安裝完成后，管節(jié)尾部軸線雖有一定的偏差但偏離量不超出設(shè)計要求，下一管節(jié)在對接時采用橫向錯位對接來修正軸線偏差的情況。

4)重新對接調(diào)整法。當(dāng)管節(jié)對接完成后，發(fā)現(xiàn)管節(jié)尾部軸線偏離值較大，無法采用上述3種糾編方法進(jìn)行調(diào)整時，可以打開鋼封門上的閥門重新注水后對管節(jié)重新對接安裝。管節(jié)重新對接前要對產(chǎn)生軸線偏差的原因進(jìn)行詳細(xì)分析，并在重新對接前制定針對性的措施進(jìn)行預(yù)防。重新對接法主要適用于管節(jié)對接完成后，管節(jié)尾部軸線偏差比較嚴(yán)重、軸線調(diào)整施工難度大、調(diào)整施工工期比較長的情況。

4　管節(jié)姿態(tài)糾偏措施運(yùn)用及相關(guān)建議

4.1紅谷隧道管節(jié)沉放過程中出現(xiàn)的軸線偏差問題

截至2015年9月28日，紅谷隧道已完成一期6節(jié)管節(jié)的沉放安裝施工，管節(jié)姿態(tài)總體控制良好，但也出現(xiàn)過管節(jié)姿態(tài)偏差較大的情況。一期E1—E6管節(jié)沉放安裝軸線偏差問題見表2。

表2　E1—E6管節(jié)沉放安裝軸線偏差匯總

4.2紅谷隧道管節(jié)沉放施工中的糾偏措施及效果

紅谷隧道一期6節(jié)管節(jié)沉放施工軸線控制中最為突出的問題是管節(jié)軸線夾角及上下游側(cè)墻位置兩側(cè)GINA橡膠止水帶壓縮不均。針對沉放施工中的偏差問題，主要采用橫向錯位法和擺尾法2種糾偏措施。因重新對接調(diào)整法風(fēng)險極高，綜合考慮未采用該法。

4.2.1管首橫向錯位糾偏措施及效果

在紅谷隧道沉管施工過程中主要采用了管首橫向錯位糾偏措施。該措施主要通過調(diào)整管首導(dǎo)向裝置處的調(diào)節(jié)蓋南北兩側(cè)厚度及上下鼻托之間的空隙來調(diào)整管節(jié)姿態(tài)，此糾偏措施建立在管節(jié)預(yù)制精度優(yōu)良的基礎(chǔ)上[14]。從沉管隧道設(shè)計的角度來說，鼻托位置的導(dǎo)向裝置均具有一定的調(diào)節(jié)功能，不管是混凝土鼻托還是鋼鼻托均有一定的調(diào)節(jié)空間來滿足現(xiàn)場軸線調(diào)節(jié)的功能要求。

一期6節(jié)管節(jié)中，E1—E4管節(jié)采用調(diào)整調(diào)節(jié)蓋的厚度來進(jìn)行糾偏，但糾偏效果不明顯，糾偏量基本為1 cm左右，調(diào)節(jié)蓋布置見圖7。E5—E6管節(jié)沉放落座時采用管首測量塔橫調(diào)纜調(diào)整進(jìn)行橫移，充分利用鼻托空隙，同時增大調(diào)節(jié)蓋兩側(cè)壁厚的厚度差，這2節(jié)管的糾偏量為2 cm左右。

4.2.2管節(jié)擺尾糾偏措施及效果

E5管節(jié)沉放對接時，通過管尾測量塔橫調(diào)纜使管尾南調(diào)，但由于施工單位在穩(wěn)定壓載前放松了橫調(diào)纜，致使在管首GINA橡膠止水帶不均勻壓縮產(chǎn)生的回復(fù)力矩作用下管尾回擺仍然北偏。通過管內(nèi)監(jiān)測，管節(jié)姿態(tài)相對較好，故未作進(jìn)一步調(diào)整。采用擺尾糾偏措施時，必須要有足夠大的約束，約束住管節(jié)的回復(fù)，然后才可解除測量塔橫調(diào)纜。在灌砂過程中超孔隙水壓力抬升管節(jié)時，管底基本無摩阻力的約束，所以鎖定回填時需經(jīng)過充分計算以確定回填量。該方法可起到調(diào)整管節(jié)軸線與設(shè)計軸線夾角的作用，是一種根本性的糾偏方法。

圖7　鼻托導(dǎo)向裝置大樣圖

4.3二期管節(jié)沉放安裝姿態(tài)控制建議

4.3.1狠抓管節(jié)及暗埋段鋼端殼的制作精度

在管節(jié)預(yù)制及東岸暗埋段施工過程中，嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙要求控制鋼端殼面板的平整度及制作誤差，確保管節(jié)的預(yù)制精度在設(shè)計范圍內(nèi)，盡量控制兩側(cè)側(cè)墻鋼面板的里程偏差。在預(yù)制施工時，優(yōu)化測量控制方法，減小系統(tǒng)誤差，保證預(yù)制精度。

4.3.2優(yōu)化GINA橡膠止水帶生產(chǎn)工藝，強(qiáng)化其進(jìn)場質(zhì)量控制

優(yōu)化目前GINA橡膠止水帶的生產(chǎn)工藝，提高GINA橡膠止水帶生產(chǎn)中的勻質(zhì)性控制和檢測手段，確保進(jìn)場材料的勻質(zhì)性。GINA橡膠止水帶進(jìn)場時要從材料外形尺寸及彈性模量勻質(zhì)性等方面嚴(yán)格控制材料質(zhì)量，防止因材料本身不均勻壓縮造成的軸線偏差。

4.3.3嚴(yán)控基槽驗(yàn)收質(zhì)量，杜絕基槽淺點(diǎn)影響管節(jié)姿態(tài)

基槽是管節(jié)沉放的基礎(chǔ)條件，必須嚴(yán)格保證管節(jié)基槽的質(zhì)量，杜絕基底范圍內(nèi)的淺點(diǎn)。沉放過程中管節(jié)一旦擱淺，就意味著必須重新起浮和沉放，基槽淺點(diǎn)直接影響管節(jié)沉放質(zhì)量。驗(yàn)收時需采用聲吶掃測和硬掃床等多道檢查方法檢驗(yàn)。聲吶掃測總體上具有指導(dǎo)意義，但聲吶掃測難免會出現(xiàn)設(shè)備和人為因素上的誤差，只有結(jié)合聲吶掃測和硬掃床才能確?；椎馁|(zhì)量。同時要提高驗(yàn)收人員的質(zhì)量意識，嚴(yán)控驗(yàn)收方法，杜絕水底障礙的影響。

4.3.4提前考慮水流力造成軸線偏差的應(yīng)對措施

二期管節(jié)沉放主要集中在東汊主航道位置處，該處水流湍急，水流對管節(jié)的沖擊力大，在二期管節(jié)沉放前須充分考慮橫流造成的管節(jié)軸線偏差問題，為解決該問題，管尾測量塔的橫調(diào)纜在穩(wěn)定壓載前須受力，若計算出管底的摩阻力不足以抵抗水流力時，管尾測量塔的橫調(diào)纜仍不能解除，待所有抵抗措施均到位后才可解除。

4.3.5發(fā)展新型測量設(shè)備，確保管節(jié)沉放對接控制測量精度

管節(jié)沉放對接過程中由于吊駁的吊繩松放速度及松放長度不均，使得管節(jié)在沉放過程中存在橫向傾斜的問題，測量數(shù)據(jù)與實(shí)際管節(jié)姿態(tài)存在偏差會給沉放對接指揮人員在管節(jié)軸線控制上帶來誤導(dǎo)。因此，需發(fā)展新型的測量儀器設(shè)備，對水下管節(jié)的姿態(tài)進(jìn)行全過程、高精度監(jiān)測，徹底解決測量系統(tǒng)的精度問題。

5　結(jié)論與建議

1)從紅谷隧道工程一期管節(jié)沉放姿態(tài)來看，橫流對管節(jié)軸線偏差存在一定影響。水流對管節(jié)沖擊將造成管首處GINA橡膠止水帶不均勻壓縮量加大，致使管節(jié)軸線偏差量急劇增大，因此，需提前采取措施進(jìn)行控制。

2)基槽是管節(jié)沉放的基礎(chǔ)條件，須嚴(yán)格保證管節(jié)基槽質(zhì)量，杜絕基底范圍內(nèi)的任何淺點(diǎn)。傳統(tǒng)的基槽質(zhì)量驗(yàn)收手段存在一定的缺陷，會給管節(jié)沉放帶來一定風(fēng)險，需開發(fā)新型驗(yàn)收方法。

3)在沉管隧道施工前需認(rèn)真分析可能造成隧道軸線偏差的影響因素，在管節(jié)預(yù)制階段，盡可能充分利用預(yù)制過程中的偏差抵消其余軸線控制影響因素帶來的軸線偏差，從而起到增強(qiáng)軸線控制的效果。

4)需從事前、事中、事后3個階段對沉管隧道軸線控制進(jìn)行分析和研究，并著重事前、事中控制。

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Deviation Rectification Technologies for Segment Installation of Honggu Tunnel in Nanchang

XIE Zhenling, HE Xiaobo

(JiangxiZhong-ChangEngineeringConsultationandSupervisionCo.,Ltd.,Nanchang330038,Jiangxi,China)

The sinking and installation technologies for Honggu Tunnel in Nanchang are introduced. The influencing factors of deviation of tunnel segment and deviation rectification methods are summarized. The horizontal dislocation method and segment tail swing method are adopted for deviation rectification of tunnel segment of Phase 1 of Honggu Tunnel. The construction effect is good. Suggestions are given for axial line control of tunnel segment sinking of Phase 2 of Honggu Tunnel in terms of steel end shell manufacturing accuracy, horizontal flow velocity and segment sinking monitoring accuracy.

immersed tunnel; tunnel segment sinking; tunnel segment deviation rectification; horizontal dislocation method; tail swing method

2016-05-06;

2016-08-04

謝震靈(1966—)，男，江西樟樹人，1998年畢業(yè)于中國社會科學(xué)院，建設(shè)項目管理學(xué)專業(yè)，碩士，高級工程師，現(xiàn)主要從事給排水、市政道路橋梁、軌道交通、房屋建筑工程專業(yè)監(jiān)理工作。E-mail: 956965570@qq.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2016.09.012

U 455

B

1672-741X(2016)09-1106-08