跨海工程沉管隧道施工監(jiān)控體系技術(shù)

工于創(chuàng)新規(guī)以致遠(yuǎn)港珠澳大橋沉管隧道施工全過(guò)程監(jiān)控體系關(guān)鍵技術(shù)四.沉管隧道安裝線型監(jiān)控三.沉管隧道結(jié)構(gòu)及防水監(jiān)控二.沉管隧道基礎(chǔ)監(jiān)控一、概述五、結(jié)論與展望目錄項(xiàng)目背景港珠澳大橋沉管隧道：中國(guó)第一條外海沉管隧道；世界最長(zhǎng)的公路沉管隧道；世界唯一的深埋沉管隧道建設(shè)條件惡劣外海：離岸超過(guò)20km深水（深槽）：≥50m（23m）無(wú)掩護(hù)：臺(tái)風(fēng)登陸次數(shù)年平均1.5次大淤?gòu)?qiáng)：1~30mm/d施工作業(yè)復(fù)雜深厚軟基、超大回淤對(duì)基礎(chǔ)可靠性要求高超大埋深、超多接頭對(duì)管節(jié)受力與止水要求高超大體量、超長(zhǎng)距離外海浮運(yùn)、沉放風(fēng)險(xiǎn)高超大規(guī)模、超長(zhǎng)管節(jié)對(duì)安裝線型控制要求高多部門參與、多工序銜接的復(fù)雜過(guò)程多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新采用半剛性縱向結(jié)構(gòu)體系采用復(fù)合地基+組合基床沉管基礎(chǔ)可逆式主動(dòng)壓接整體安裝最終接頭………外海、深水、大回淤條件下，超長(zhǎng)巨型沉管隧道施工風(fēng)險(xiǎn)高項(xiàng)目背景結(jié)構(gòu)與止水沉管基礎(chǔ)50m深水條件下實(shí)現(xiàn)cm級(jí)沉管基槽施工精度及沉降控制45m水深、23m回淤條件下，保障沉管結(jié)構(gòu)安全、防水可靠實(shí)現(xiàn)6km長(zhǎng)、45m水深條件下cm級(jí)橫、豎向安裝線型偏差安裝線型建設(shè)目標(biāo)研究并建立沉管隧道施工全過(guò)程監(jiān)控體系，控制風(fēng)險(xiǎn)，保障質(zhì)量監(jiān)控體系子系統(tǒng)一：外海超長(zhǎng)沉管隧道基礎(chǔ)監(jiān)控子系統(tǒng)二：外海超長(zhǎng)沉管施工過(guò)程結(jié)構(gòu)及防水監(jiān)控子系統(tǒng)三：外海超長(zhǎng)沉管隧道線形監(jiān)控四.沉管隧道安裝線型監(jiān)控三.沉管隧道結(jié)構(gòu)及防水監(jiān)控二.沉管隧道基礎(chǔ)監(jiān)控一、概述五、結(jié)論與展望目錄監(jiān)控內(nèi)容序號(hào)監(jiān)控項(xiàng)目監(jiān)控內(nèi)容1精挖前清淤監(jiān)控清淤質(zhì)量確認(rèn)2精挖監(jiān)控土質(zhì)確認(rèn)及精挖范圍、標(biāo)高評(píng)定3拋石夯平監(jiān)控回淤厚度、拋石夯平標(biāo)高及平整度4碎石墊層鋪設(shè)監(jiān)控邊坡及槽底回淤厚度、碎石墊層鋪設(shè)質(zhì)量5沉管沉放安裝前監(jiān)控邊坡及槽底回淤厚度沉管隧道基礎(chǔ)施工流程沉管隧道基礎(chǔ)施工全過(guò)程監(jiān)控國(guó)內(nèi)外無(wú)成熟經(jīng)驗(yàn)及標(biāo)準(zhǔn)可借鑒基槽邊坡的臨界回淤厚度基槽清淤控制標(biāo)準(zhǔn)水下監(jiān)控難度大、精度要求高基礎(chǔ)施工監(jiān)控范圍大、監(jiān)控精度要求高單管節(jié)監(jiān)控面積：≥3.5萬(wàn)m2最小施工誤差：<20mm施工監(jiān)測(cè)水深：50m面臨挑戰(zhàn)邊坡臨界回淤厚度：首次采用現(xiàn)場(chǎng)原位勘察、室內(nèi)試驗(yàn)和反演分析相結(jié)合的方法，分析外海深水沉管基槽邊坡回淤沉積物力學(xué)特性，并進(jìn)一步分析得到基槽邊坡的臨界回淤厚度為70cm，既保證了沉管基槽邊坡的回淤穩(wěn)定，又為基槽邊坡清淤標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。監(jiān)控指標(biāo)基槽清淤控制標(biāo)準(zhǔn)：首次理論化的提出了基礎(chǔ)施工控制精度指標(biāo)的確定方法，即根據(jù)沉管隧道結(jié)構(gòu)的接頭剪力大小和接頭止水特性，通過(guò)對(duì)沉管基槽土體力學(xué)性質(zhì)的數(shù)值分析確定。在確保結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上，提高了基礎(chǔ)施工的效率，降低了基礎(chǔ)施工的難度。監(jiān)控指標(biāo)檢測(cè)時(shí)機(jī)

淤泥清除標(biāo)準(zhǔn)碎石整平后管節(jié)沉放前ρ>1.26g/cm3的回淤沉積物厚超4cm首次提出了外海沉管隧道基礎(chǔ)施工監(jiān)控流程。明確各工序的銜接順序、開展條件與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。各道工序嚴(yán)格按監(jiān)控指令執(zhí)行。監(jiān)控流程基槽拋夯工區(qū)基槽開挖工區(qū)整平、安裝工區(qū)沉管隧道基礎(chǔ)施工監(jiān)控流程應(yīng)用效果基槽邊坡精細(xì)開挖基床鋪設(shè)施工多波束基槽掃測(cè)潛水員水下探摸應(yīng)用情況四.沉管隧道安裝線型監(jiān)控三.沉管隧道結(jié)構(gòu)及防水監(jiān)控二.沉管隧道基礎(chǔ)監(jiān)控一、概述五、結(jié)論與展望目錄監(jiān)控內(nèi)容序號(hào)施工階段沉管結(jié)構(gòu)及防水風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)主要監(jiān)控內(nèi)容1預(yù)制寄放階段（管節(jié)安裝前）1、管節(jié)預(yù)制及接頭止水帶安裝2、縱向預(yù)應(yīng)力施工3、端封門枕梁、鋼梁牛腿等施工4、管頂舾裝件安裝5、沉管荷載分布不均1、管節(jié)預(yù)制及舾裝件安裝施工質(zhì)量2、管節(jié)起浮管底受力3、節(jié)段接頭張合量4、端封門變形及受力5、結(jié)構(gòu)裂縫及滲漏水2浮運(yùn)安裝階段1、管節(jié)拖航過(guò)程中迎浪壓力及背浪吸力2、管節(jié)拖航過(guò)程中遇長(zhǎng)周期波3、纜力控制不當(dāng)1、端封門及牛腿變形及受力2、結(jié)構(gòu)裂縫及滲漏水3管內(nèi)作業(yè)階段（管節(jié)安裝后）1、壓艙水箱、端封門拆除時(shí)機(jī)不當(dāng)2、剪力鍵安裝時(shí)機(jī)不當(dāng)3、管內(nèi)壓艙砼、管頂回填等加載不當(dāng)4、基礎(chǔ)絕對(duì)沉降、差異沉降過(guò)大1、節(jié)段接頭張合量及OMIGA止水帶內(nèi)壓力2、管節(jié)間差異變形、絕對(duì)沉降及頂部受力3、管內(nèi)溫度場(chǎng)及空氣質(zhì)量4、端封門變形及受力5、結(jié)構(gòu)裂縫及滲漏水新結(jié)構(gòu)、新工藝、經(jīng)驗(yàn)少無(wú)成熟的外海沉管結(jié)構(gòu)及防水監(jiān)控體系缺可借鑒的安全狀態(tài)診斷指標(biāo)工序復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)多、周期長(zhǎng)33節(jié)沉管，100萬(wàn)方砼預(yù)制，7.5萬(wàn)噸浮運(yùn)、安裝33個(gè)管節(jié)接頭，219個(gè)節(jié)段接頭，防水風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)多6km超長(zhǎng)隧道，7年施工周期面臨挑戰(zhàn)沉管沉降控制指標(biāo)監(jiān)控指標(biāo)類別累計(jì)沉降（mm）沉降速率(mm/月)差異沉降量（mm/月）備注建議值50~801~2＜1加載完成，持續(xù)2個(gè)月以上類別累計(jì)沉降（mm）差異沉降量(mm)差異沉降量（mm/月）備注允許值100~15020＜1施工期沉管姿態(tài)穩(wěn)定性指標(biāo)沉管結(jié)構(gòu)及防水安全性指標(biāo)類別管節(jié)接頭張合量（mm）節(jié)段接頭張合量（mm）管節(jié)撓曲變形量（mm）備注建議值40530施工期明確施工全過(guò)程監(jiān)控管理流程，并嚴(yán)格執(zhí)行。提出沉管結(jié)構(gòu)及防水安全性分級(jí)預(yù)警指標(biāo)。設(shè)計(jì)單位主導(dǎo)施工全過(guò)程管控，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。監(jiān)控流程沉管隧道結(jié)構(gòu)及防水施工監(jiān)控流程應(yīng)用效果應(yīng)用情況結(jié)構(gòu)及防水全過(guò)程監(jiān)控方案可控的管節(jié)間差異沉降可控的管節(jié)累計(jì)沉降量實(shí)現(xiàn)管節(jié)及接頭可靠防水四.沉管隧道安裝線型監(jiān)控三.沉管隧道結(jié)構(gòu)及防水監(jiān)控二.沉管隧道基礎(chǔ)監(jiān)控一、概述五、結(jié)論與展望目錄監(jiān)控三內(nèi)容序號(hào)施工階段沉管線型誤差風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)主要監(jiān)控內(nèi)容1管節(jié)預(yù)制階段橫向1、管節(jié)預(yù)制的誤差（主體及端鋼殼）進(jìn)行平面線型監(jiān)控，安裝前下達(dá)管節(jié)橫向線型預(yù)控指令2管節(jié)安裝階段2、相鄰管節(jié)間平面對(duì)接誤差（導(dǎo)向系統(tǒng)）3、已安管節(jié)軸線與設(shè)計(jì)軸線的平面偏角4、管節(jié)接頭間Gina止水帶的不均勻壓縮（橫向）；5、管節(jié)的軸向伸縮偏差。36、測(cè)量方法與貫通測(cè)控技術(shù)水平造成的偏差對(duì)測(cè)量過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控4管節(jié)預(yù)制階段豎向1、管段預(yù)制的誤差進(jìn)行豎向線型監(jiān)控，確定待安裝管節(jié)合理的預(yù)抬量5管節(jié)安裝階段2、管節(jié)基礎(chǔ)沉降及差異沉降；3、管節(jié)碎石墊層基礎(chǔ)的施工偏差；4、管節(jié)接頭間Gina止水帶的不均勻壓縮（豎向）面臨三挑戰(zhàn)6公里三范圍三內(nèi)實(shí)三現(xiàn)沉三管隧三道的高精三度要三求的線型三監(jiān)控三難度三較大管節(jié)三安裝三線形三監(jiān)控三條件三復(fù)雜三、受三控因三素多三：33個(gè)管三節(jié)、1個(gè)整三體安三裝式三最終三接頭深水三深槽三的作三業(yè)條三件復(fù)三雜管節(jié)三安裝三定位三距人三工島三最大三距離三超5k三m平面三線型三控制三指標(biāo)監(jiān)控三指標(biāo)豎向三線型三控制三指標(biāo)序號(hào)主控項(xiàng)目線形偏差狀態(tài)（mm）設(shè)計(jì)允許（可接受）預(yù)警合龍段一般段合龍段一般段1相鄰管節(jié)端面橫向相對(duì)偏差Δ≤30Δ≤70Δ>30Δ>702管節(jié)軸線與設(shè)計(jì)軸線間橫向絕對(duì)偏差Δ≤50Δ≤100Δ>50Δ>100處理措施無(wú)需精調(diào)設(shè)計(jì)評(píng)估序號(hào)主控項(xiàng)目線形偏差狀態(tài)（mm）設(shè)計(jì)允許（可接受）預(yù)警合龍段一般段合龍段一般段1相鄰管節(jié)端面豎向相對(duì)偏差Δ≤30Δ≤70Δ>30Δ>702管節(jié)軸線與設(shè)計(jì)軸線間豎向絕對(duì)偏差Δ≤50Δ≤100Δ>50Δ>100處理措施無(wú)需精調(diào)設(shè)計(jì)評(píng)估建立三了涵三蓋設(shè)三計(jì)、三預(yù)控三、擬三合、三調(diào)整三的全三過(guò)程三的線三形控三制管三理體三系；提出三外海三超長(zhǎng)三沉管三安裝三線型三控制三指標(biāo)三。按分三段、三分級(jí)三的理三念進(jìn)三行沉三管安三裝線三形管三控。監(jiān)控三流程沉管三隧道三線型三施工三監(jiān)控三流程應(yīng)用三效果應(yīng)用三情況沉管三平面三線型三控制沉管三豎向三線型三控制四.三沉三管隧三道安三裝線三型監(jiān)三控三.三沉三管隧三道結(jié)三構(gòu)及三防水三監(jiān)控二.三沉三管隧三道基三礎(chǔ)監(jiān)三控一、三概述五、三結(jié)論三與展三望目錄港珠三澳大三橋沉三管隧三道通過(guò)三開展三施工三監(jiān)控三研究三及應(yīng)三用，三特別三強(qiáng)化三全過(guò)三程設(shè)三計(jì)單三位三“控三”的三作用三，真三正實(shí)三現(xiàn)了三動(dòng)態(tài)三設(shè)計(jì)三，信三息化三施工三，有三效控三制了三施工三風(fēng)險(xiǎn)三，保三障了三工程三質(zhì)量三，值三得類三似工三程借三鑒。港