沉管隧道技術(shù)的重點(diǎn)難點(diǎn)與經(jīng)濟(jì)分析

文｜廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司 任斌

項(xiàng)目建設(shè)能夠完善天河區(qū)、海珠區(qū)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，有效緩解珠江南北既有橋梁的交通壓力，提高珠江南北交通通行能力，改善道路擁堵狀況，也是廣州市積極推進(jìn)城市化進(jìn)程，加快實(shí)現(xiàn)“東進(jìn)”發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措，項(xiàng)目建設(shè)是十分必要的。

一、工程規(guī)模

工程全長1547m，其中沉管段長492m，管段雙向6車道，橫截面寬度為30.40m，高度為8.70m，截面面積為264.48m2。

二、技術(shù)重點(diǎn)分析

1.沉管浮運(yùn)安裝

沉管浮運(yùn)與潮水、流速、風(fēng)速及封航時(shí)間等外部環(huán)境息息相關(guān)，直接影響著沉管浮運(yùn)、安裝的成果，而沉管浮、安裝又是工序繁多、多人參與、多設(shè)備配合的一項(xiàng)工作。而沉管一旦起浮運(yùn)出塢，若在浮運(yùn)過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，將會(huì)帶來巨大的負(fù)面影響。

2.沉管基礎(chǔ)處理

沉管基礎(chǔ)處理的質(zhì)量直接關(guān)系著隧道運(yùn)營的質(zhì)量與安全，合理安排灌砂的順序及準(zhǔn)確判斷砂盤是否最終形成是沉管隧道基礎(chǔ)處理的關(guān)鍵。

3.隧道施工范圍內(nèi)管線的保護(hù)

本工程有高壓電塔、地下電纜及其他未知地下管線分布，施工前，必須做好保護(hù)工作。

三、技術(shù)難點(diǎn)分析

1.地鐵四號線的保護(hù)

在進(jìn)行混凝土自拌時(shí)，需要選擇抗壓強(qiáng)度較高的硅酸鹽水泥，比較常用的水泥類型有普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，不管采用何種水泥，水泥的強(qiáng)度都需要高于42.5MPa，如果低于這個(gè)強(qiáng)度，則不能作為自拌混凝土的攪拌材料，以避免抗壓強(qiáng)度不足。選用的攪拌粗骨料和細(xì)骨料，也應(yīng)當(dāng)從增強(qiáng)噴射混凝土抗壓強(qiáng)度出發(fā)，挑選堅(jiān)硬耐久的材料，比如粗骨料可以選用碎石或者卵石等，這些石料的硬度高，能增強(qiáng)骨料堅(jiān)硬程度，細(xì)骨料則可以選用中砂或者粗砂。粗骨料的粒徑需≤15mm，細(xì)骨料的模數(shù)則要≥2.5m。需要特別注意的是，不能選擇具有潛在堿活性骨料，且在使用堿性速凝劑時(shí)，要確保石料中不含有二氧化硅。速凝劑的摻量也必須嚴(yán)格控制，根據(jù)水泥用量，按照其3%或者5%摻入，在摻入前，施工人員首先需要將速凝劑和水泥做適應(yīng)性試驗(yàn)，觀察二者的適應(yīng)情況，初凝≤5min，終凝≤10min，即符合標(biāo)準(zhǔn)。

2.沉管預(yù)制大體積砼質(zhì)量控制

本工程混凝土設(shè)計(jì)要求為C40（抗?jié)B等級S10），屬常規(guī)強(qiáng)度、高抗?jié)B等級混凝土，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)年限100年，混凝土噴漿時(shí)需注意噴漿支護(hù)，常用的支護(hù)有放坡開挖、土釘墻、復(fù)合土釘墻、拉森鋼板樁、灌注樁與錨索、重力式水泥土擋墻、地下連續(xù)墻、SMW工法等幾種，土層較好且場地開闊的坡面適用放坡開挖，開挖時(shí)注意附近有無重要建筑物或者地下管線，放坡的高度應(yīng)＞5m，如果坡面的開闊度足夠，則以最大坡度為作業(yè)目標(biāo)，坡面的軟土地區(qū)需做好回護(hù)工作，放坡時(shí)盡量增加坡腳反壓，坡體中的水體需要及時(shí)引出，避免影響支出，可采用降水、截水或者泄水的方式來減少坡面殘留水體。如果坡面不夠開闊，則使用土釘墻，而軟土層區(qū)域或回填土區(qū)域則使用復(fù)合土釘墻?；虞^深的區(qū)域，可使用拉森鋼板樁或者灌注樁，如果是差土層，還需使用錨索控制變形，一些較難施工錨索的區(qū)段，可用鋼筋混凝土內(nèi)支撐方式或者大冠梁支護(hù)替代。淤泥質(zhì)土區(qū)域，可使用重力式水泥土擋墻，而地質(zhì)條件復(fù)雜，基坑深度大的區(qū)域，可使用地下連續(xù)墻等。

四、施工組織設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目沉管段長492m，縱向分4段在南岸獨(dú)立干塢內(nèi)分兩次預(yù)制，管段按預(yù)制及浮運(yùn)長度組成123+117+（3.5+123）+123m共4節(jié)，依次編號為E1、E2-1、E2-2+E3和E4；其中E1、E3、E4預(yù)制長度均為123m，E2-2為短管節(jié)，長度為3.5m，E2-1長度為117m。E2-2和E3在干塢內(nèi)預(yù)先拉合，形成一體進(jìn)行浮運(yùn)沉放；最終接頭設(shè)置在E2-1和E2-2之間，長度2.5m，為水中接頭。

本項(xiàng)目沉管隧道施工是關(guān)鍵工序，沉管預(yù)制是工期控制的重點(diǎn)，其他主體工程也應(yīng)盡早進(jìn)行，為第一批沉管安裝創(chuàng)造有利條件。

根據(jù)施工順序的安排，具體施工部署如下：

第一階段：海珠段因施工便道影響，需盡快完成1期交通疏解工程及鋼棧橋搭設(shè)，解決施工便道問題，并盡快啟動(dòng)干塢工程施工。交通疏解2期、3期則為相對獨(dú)立單項(xiàng)工程，對隧道主體工程影響較小，待1期交通疏解完成后，可依次安排進(jìn)行。

第二階段：干塢施工完成后，進(jìn)行沉管預(yù)制。因沉管預(yù)制工程是工期控制重點(diǎn)，根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃要求，擬投入沉管預(yù)制主要資源配置為：2臺TC7030B塔吊、2臺25+5噸龍門吊（干塢內(nèi)沉管預(yù)制）、3臺5噸龍門吊（鋼筋加工區(qū)）、2臺50t輪胎吊機(jī)、臺車模板4套（每個(gè)管節(jié)各配備2套）、側(cè)墻模板2套（每個(gè)管節(jié)各配備1套）、底桁架模板4套（每個(gè)管節(jié)各配備2套），確保沉管預(yù)制在計(jì)劃工期內(nèi)完成。沉管按E4→E3+E2-2→E1→E2-1的順序進(jìn)行預(yù)制。

第三階段：海珠圍堰施工，因第一節(jié)沉管安裝在天河段，故海珠圍堰施工進(jìn)度壓力相對較小，擬在天河段圍圍堰完成后進(jìn)行施工。

第四階段：石磷橋涌改道工程是制約海珠工區(qū)隧道暗埋段及敞開段工程施工的關(guān)鍵，須優(yōu)先進(jìn)行施工，待河涌改道完成后，對原河涌進(jìn)行回填和圍蔽；然后進(jìn)行隧道基坑支護(hù)工程、基坑開挖及主體結(jié)構(gòu)施工；主體結(jié)構(gòu)施工原則上由北向南方向進(jìn)行；同時(shí)要先施工排水泵房，后進(jìn)行隧道結(jié)構(gòu)施工。

第五階段：海珠工區(qū)隧道接頭段暗埋結(jié)構(gòu)施工完成后，進(jìn)行隧道回填及堤岸沉箱素砼基礎(chǔ)施工，同時(shí)施工岸上鋼封門及臨時(shí)防洪堤。

第六階段：拆除海珠圍堰、沉管接頭處基槽開挖，進(jìn)行沉管E1與岸上隧道暗埋段的對接。同時(shí)施工剩余岸上結(jié)構(gòu)及回填。

第七階段：E1、E2沉管與海珠暗埋段接口主體對接后，施工剩余隧道暗埋段、敞開段結(jié)構(gòu)及兩側(cè)回填料施工。

第八階段：沉管出運(yùn)完成后，進(jìn)行干塢的回填，塢口及隧道兩側(cè)堤岸恢復(fù)施工。

五、經(jīng)濟(jì)分析

結(jié)合上述沉管隧道技術(shù)重點(diǎn)難點(diǎn)分析結(jié)果，根據(jù)詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)及工程圖紙，依據(jù)廣東省現(xiàn)行的市政工程計(jì)價(jià)體系和定額分析，沉管隧道的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1（僅為建筑安裝工程費(fèi)用指標(biāo)）。

六、結(jié)論與建議

河床演變對沉管隧道而言是至關(guān)重要的，它直接影響到隧道的埋深、造價(jià)和運(yùn)營后的安全。隧道的埋深必須考慮到下切的影響，隧道的頂面標(biāo)高必須在河床面以下，且應(yīng)該有一定的保護(hù)層厚度，對此還需要結(jié)合地形地質(zhì)條件進(jìn)一步分析論證，同時(shí)要重視航道、水利、地鐵保護(hù)等行業(yè)主管部門的基本要求，有效把控項(xiàng)目的重點(diǎn)、難點(diǎn)分析，才能更好地控制好項(xiàng)目投資。