沉管隧道管段浮运与沉放施工工艺(隧道工艺标准系列之二十八)
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26管段制作工艺26.1总则26.1.1适用范围本标准适用于采用钢筋混凝土管节的沉管隧道。
26.1.2编制参考标准及规范26.1.2.1 公路工程技术标准(JTJ001-97)。
26.1.2.2公路隧道勘测规程(JTJ063-85)。
26.1.2.3 公路工程质量检验评定标准(第一册土建工程)(JTGF80/1-2004)。
26.1.2.4沉管隧道设计与施工.陈韶章主编.科学出版社.2002年26.1.2.5世界沉管隧道技术.铁道部西南科研所.1997年26.2术语26.2.1 端封门端封门属于施工过程的临时设施,其功能是使管节成为密封的箱体,从而能浮在水中,或灌水后沉放至基槽内。
26.2.2 压载水箱压载水箱是安装在管节内的施工用临时设施。
管节预制好后,根据计算往压载水箱内注入适度水量,使管节起浮时保持纵向、横向平衡,并调节干舷高度。
管节浮运至沉放位置,注入足够水量,使管节顺利沉放、定位、对接。
对接完成后,再注入适度水量,使管节保持有一定的抗浮力,以确保施工过程的安全。
26.3施工准备26.3.1技术准备26.3.1.1 混凝土生产线布置。
混凝土生产线包括:水泥和粉煤灰储罐、粗细骨料堆栈和水洗筛分楼、混凝土拌和楼以及混凝土输送泵等。
根据施工组织要求确定混凝土生产线的生产能力和主要材料的储备量,包括砂、石、水泥、粉煤灰等。
26.3.1.2钢筋制作生产线布置钢筋加工能力应满足管节制作的需要。
钢筋原材料、制作区、半成品及成品堆放区的相互关系要合理,形成流水线,避免重复搬运。
26.3.1.3 模板制作生产线的布置管节预制的模板系统应以钢模台车为主,钢模台车在场外制作、现场安装。
如需模板,则要设置木工车间。
木工车间应包含原材料仓库及半成品堆放场的用地面积。
26.3.1.4 金工车间布置管节预制时所要的金属结构较多,可能包括端钢壳、钢底板、压载水箱、端封门、拉合装置、定位装置、系泊设施及各类预埋件等。
应根据生产要求,确定金工车间的加工能力,金工车间应包括原材料、半成品及边角料堆放场的用地面积。
沉管法施工工艺一、引言沉管法是一种常用的施工工艺,用于在水下敷设管道。
在这种工艺中,管道事先制成并将其沉放在水下的预定位置,然后通过控制浮力和沉放速度,使管道下沉到指定位置。
本文将详细介绍沉管法施工工艺。
二、沉管法施工的基本流程沉管法施工一般分为以下几个基本步骤:2.1 准备工作在施工之前,需要进行充分的准备工作,包括方案研究、材料准备、施工设计等。
2.2 管道制作与安装在制作管道时,需要根据设计要求进行定型和预制。
制作完成后,需要进行管道的安装,包括在水下的沉放和与其他管道的连接。
2.3 水下控制与定位在管道沉放过程中,需要通过控制浮力和沉放速度,确保管道能够准确地下沉到预定位置。
水下控制与定位是沉管法施工中的关键环节。
2.4 固定与密封在管道下沉到预定位置后,需要对其进行固定与密封。
固定主要通过沉管法施工所需的蓝顶、顶板等钢结构进行。
密封工作则是为了保证管道的完整性和防止水的渗漏。
2.5 最终验收与测试在施工完成后,需要进行最终验收与测试。
验收主要是对管道的质量进行检查,测试则是为了验证管道的工作性能和安全性。
三、沉管法施工的优点和局限性沉管法施工相比其他敷设管道的方法,具有许多优点,但也存在一些局限性。
3.1 优点•施工周期短:沉管法施工相对快速,能够在较短时间内完成管道的敷设。
•施工成本低:相比其他敷设方法,沉管法施工的成本相对较低。
•施工质量高:沉管法施工能够保证管道的质量和稳定性。
•适用性广:沉管法施工适用于不同类型和规模的管道敷设。
3.2 局限性•地质条件限制:某些地质条件可能不适合沉管法施工,例如软弱土层和岩石地层。
•限制施工场地选择:沉管法施工需要有足够的施工场地,场地选择受到一定限制。
•难以调整管道位置:一旦管道下沉,调整位置将会非常困难。
四、沉管法施工中的注意事项在进行沉管法施工时,需要注意以下几个方面:4.1 安全措施施工过程中需要严格遵守安全规范,确保工人的安全。
施工区域需要进行标识,并采取必要的安全措施,如安装防护栏杆和使用安全绳索。
简述沉管法的施工工艺一、引言沉管法是一种常用的海底隧道施工方法,它通过将预制的隧道管段沉入海底,然后逐个连接起来形成隧道。
沉管法施工工艺相对简单,同时能够有效地减少对海洋环境的影响,因此在海底隧道建设中得到广泛应用。
二、前期准备在进行沉管法施工之前,需要进行充分的前期准备工作。
首先需要进行地质勘探和设计,确定隧道的位置、长度、深度等参数。
其次需要进行现场勘测和测量,确定沉管的精确位置和方向。
最后还需要制定完善的施工方案和安全管理计划。
三、制作沉管在沉管法施工中,首先需要制作预制沉管。
预制沉管可以采用钢筋混凝土或钢材等材料制成,在生产过程中需要严格按照设计要求进行加固和防腐处理。
四、运输和安装将预制好的沉管运输至现场后,在海上进行安装。
首先需要将船舶靠近待安装位置,并使用起重机将沉管吊起并放入水中。
然后使用拖船将沉管缓慢拖向目标位置,同时通过水下设备控制沉管的姿态和深度。
五、沉入海底当沉管到达目标位置后,需要将其沉入海底。
这一过程需要使用水泥和砂浆等材料填充管道内部,同时使用船舶和起重机控制沉管的下降速度和姿态。
当沉管完全沉入海底后,需要进行固定并进行防水处理。
六、连接隧道段在所有的预制沉管都安装完成后,需要逐个连接起来形成完整的隧道。
这一过程需要使用特殊的连接器将相邻的两个沉管连接起来,并进行密封处理。
在连接完成后还需要进行测试和检查,确保隧道的完整性和安全性。
七、施工中的安全管理在进行沉管法施工时,安全管理非常重要。
首先需要对施工现场进行严格管理,确保所有人员都遵守安全规定并佩戴必要的安全装备。
其次需要对设备和材料进行严格检查,并对不符合要求的设备和材料及时更换或修理。
最后还需要定期进行安全教育和培训,提高施工人员的安全意识和技能水平。
八、总结通过以上的简述,我们可以看出沉管法施工工艺相对简单,但需要进行充分的前期准备和严格的安全管理。
在实际施工中,需要根据具体情况制定合理的施工方案,并采取有效措施确保隧道的质量和安全。
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沉管隧道工程施工风险与控制一、沉管施工工艺与流程沉管施工法也称预制管段施工法、沉放施工法等。
施工时,先在隧址以外建造临时干坞,在干坞内制作钢筋混凝土隧道管段,两端用临时封墙封闭起来。
管段预制完成后往干坞内注水,进行管段漏水试验,管段浮出水面。
打开坞门,当水流、天气等符合浮运条件时,用拖轮拖运到指定位置,利用临时系泊系统将管段定位。
这时于设计水位处已预先挖好一个水底沟槽。
待管段定位就绪后,向管段里灌水压载,采用起重船或浮驳等将管段精准沉放,使之下沉至预定位置。
然后在水下连接这些管段。
最后进行管段基础处理和基础回填覆盖土,管段内部施工,最终使这些管段联合体形成一个水下隧道,用这种施工方法建设的水底隧道称为沉管隧道。
沉管隧道工程主要施工步骤:管段预制→基槽开挖→管段出坞→浮运就位→管段接合→基础处理。
二、沉管隧道工程风险辨识在实际工程中,沉管施工由于地质水文条件复杂多变、对周边既有建筑影响大、不可预见风险因素多、技术和管理难以保证、施工安全认识不够深入、风险管理投入不到位等一系列问题导致施工事故频发。
1.干坞修建与沉管管段预制风险辨识沉管管段是隧道的主体结构,在干坞内预制,管段通常按照100年的使用寿命进行设计,对预制过程中的各项工艺要求都比较高。
干坞修建与沉管管段预制过程中的风险主要有干坞边坡稳定性不足,坞底承载力不足,预制管段对称性、均匀性差,管段水密性不满足设计要求,压载设施不满足要求,端封墙变形大、易渗漏等。
2.水底沟槽的浚挖风险辨识水底沟槽的浚挖指为了埋置管段,达到航道或水利规划要求的埋土厚度和埋深,在水下开挖条形基坑沟槽。
水底沟槽的浚挖存在的风险有管段基槽暴露过久、回淤沉积过多,基槽开挖边坡失稳,浚挖设备选用不当等。
3.沉管浮运与沉放风险辨识管段预制完毕后,需要在合适的时间完成起浮、浮运、沉放等水面作业,这也是沉管法隧道与其他水下隧道修建方法的最大不同之处。
沉管浮运与沉放存在的风险有与碍航物碰撞、外来船舶闯入、系泊锚系故障、绞移操控不当、沉放对接操控不当、沉管异常错边等。
28管段浮运与沉放施工工艺28.1 总则28.1.1 适用范围本标准适用于采用沉管法施工的水下公路隧道工程。
28.1.2 编制参考标准、规范28.1.2.1 地下铁道工程施工及验收规范(GB 50299-1999)。
28.1.2.2 公路隧道施工技术规范(JTJ042-94)。
28.1.2.3公路工程质量检验评定标准(第一册土建工程)(JTGF80/1-2004)28.1.2.4陈韶章. 沉管隧道设计与施工,科学出版社,2002年。
28.1.2.5铁道部西南科研所. 世界沉管隧道技术,1997年。
28.2 术语28.2.1 起重船吊沉法采用起重船提着管节顶板预埋的吊环沉放管节的方法(见图28.5.2.2-1)。
28.2.2 浮箱吊沉法在管节顶板上方安装浮箱和卷扬机,直接将管节吊起和沉放的方法(见图28.5.2.2-2)。
28.2.3 自升式平台吊沉法(简称SEP法)采用船体作业平台吊沉管节的方法,这种作业平台的4根柱脚可通过液压千斤顶自由升降(见图28.5.2.2-3)。
28.2.4 船组杠吊法采用两副“杠棒”担在两组船体上组成的船组,完成管节吊沉作业的方法。
所谓“杠棒”即钢珩架梁或钢板梁(见图28.5.2.2-4)。
28.3 施工准备28.3.1 技术准备28.3.1.1 为保证管节浮运与沉放的顺利进行,施工前应收集气象、水文等基础资料,其中包括:(1)管节沉放期间的天气预报。
天气、风向、风力、温度、风速、相对湿度等。
(2)水文资料。
历史最高与最低水位,百年一遇洪水推算水位,最高与最低潮位。
(3)流速。
涨急与落急最大、最小断面流速,涨急与落急平均断面流速。
(4)涨急平均流向。
(5)江(河、海)水重度。
(6)绘制典型日水位过程线。
28.3.1.2制定管节浮运与沉放方法与实施计划。
28.3.1.3进行管节浮运与沉放过程的力学验算。
28.3.1.4进行管节沉放地段的沟槽开挖与清淤工作。
28.3.1.5 准备浮运与沉放机具与设备。
28.3.1.6制定航道管制计划,与港务、港监等部门商定航道管理有关事项,并通知有关部门。
28.3.1.7 设置水底临时支座和地锚。
28.3.1.8设置浮运与沉放过程的控制测量站(点)。
28.3.2 材料准备28.3.2.1牵引缆索28.3.3 主要机具28.3.3.1主要机具:管段吊沉大型机具设备(起重船、或自升式水上作业平台、方型浮箱或小型方驳)、卷扬机、拉合千斤顶、28.3.3.2 主要设备:定位塔、地锚、超声波测距仪、倾度仪、缆索测力计、压载水容量指示器、指挥通信器具。
28.3.3.3主要机具与设备的性能要求详见28.5.2.4。
28.3.4 作业条件28.3.4.1 管段浮运与沉放方案已经确定。
28.3.4.2管段沉放地段的沟槽开挖与清淤工作已经完成。
28.3.4.3 浮运与沉放机具与设备已准备就绪。
28.3.4.4 航道管制方案已制定妥当,并征得港务管理部门同意,各航运单位收到正式通告。
28.3.4.5气象与水文条件符合浮运与沉放作业技术要求。
28.3.4.6河底临时支座与安设定位索的地锚已事先设置完毕。
28.3.5 劳动力组织总指挥1人,管节浮运副指挥1人,驳船驾驶与管节浮运操纵8~10人,管节下沉副指挥1人,下沉施工操作10~20人(根据下沉方法而定),监测人员8~10人,安全员3~5人,潜水员5~8人。
28.4 工艺设计和控制要求28.4.1 技术要求28.4.1.1 施工时应根据当地的自然条件、航道条件、沉管本身的规模以及设备条件等,因地制宜地选用合适的沉埋方法。
28.4.1.2 采用拖轮拖运时,当拖运距离较长,水面较宽时,拖轮的大小和数量宜根据管段的长、宽、高度、拖拉航速及航运条件(航道形状、水深、流速等),通过力学计算分析选定。
28.4.1.3 采用绞车拖运与拖轮顶推管段浮运时,应在临时航道设置导航系统,要选择良好的气候条件,一般要晴天进行。
28.4.1.4沉放作业之前的12小时,应对水流与气象条件的资料作认真分析,使气象条件符合作业要求;在沉放作业之前2小时,还应对这些条件进行复核。
28.4.1.5施工期间要加强水上交通管理以确保安全。
28.4.1.6潜水作业人员应掌握相关的水下作业技术要求和安全规程。
28.4.1.7在管节沉放前和沉放过程中,需要进行下列项目的测量工作:(1)沉管段基槽开挖断面测量;(2)临时支座的安装精度测量;(3)锚块的平面位置及高程测量;(4)浮运过程中管节的水平、倾斜调整测量;(5)管节出坞、浮运的方向控制测量;(6)浮运就位时管节位置的测量;(7)管节沉放过程的测量;(8)与浮运沉放有关的预埋件测量;(9)沉管段范围水文潮汐监控。
28.4.2 材料质量要求28.4.2.1 管节浮运与沉放施工时所用缆索应满足相关的质量要求。
28.4.2.2 固定管节与缆索的地锚材料质量应保证施工要求。
28.4.3 职业健康安全要求28.4.3.1 潜水员进行管节沉放的水下作业时,应有相应的安全防护和救援措施。
28.4.4 环境要求28.4.4.1 管节浮运作业时气象条件应符合:(1)风力小于5级;(2)能见度应大于500m 。
28.4.4.2 管节沉放作业时气象条件应符合:(1)风力小于5~6级;(2)能见度大于1000m ;(3)气温大于-3℃。
28.5 施工工艺28.5.1 工艺流程28.5.2 操作工艺28.5.2.1 管段浮运工艺(1)管段拖运出坞(见图28.5.2.1-1):1) 向干坞内灌水,使预制管节逐渐浮起;2) 利用在干坞四周预先为管段浮运布设的锚位,用地锚绳索固定在浮起的管段上;3) 通过布置在干坞坞顶的绞车将管段逐节牵引出坞。
(2)管段向隧址浮运:可采用拖轮拖运,或用岸上的绞车拖运管段。
管节在干坞内起浮 管节拖引出坞 在坞外与方驳连接 管节浮运沉放地段基槽疏浚已沉放管节对接端检查 初次下沉 靠拢下沉 着地下沉 拆除浮运沉放附属设备 沉放作业船返航 1-绞车;2-地锚;3-沉埋锚;4-工作驳;5-出坞牵引线 图28.5.2.1-1 管段拖运出坞(3)拖轮布置形式1) 四船拖运:一种形式是将两艘拖轮并排在管段的前面领拖,另两艘拖轮并排在管段的后面反拖,并制动转向,见图28.5.2.1-2 (a)所示。
另一种形式是前一艘主拖轮作为领拖,管段两边各用一艘拖轮帮助轮,后面一艘拖轮进行反拖并制动管段转向。
2) 三船拖运管段:一种形式是用两艘拖轮在前拖,一艘拖轮在后反拖并制动转向,见图28.5.2.1-2 (b)所示。
另一种形式是用一艘主拖轮在前面拖拉,两艘动力较小的拖轮系靠在管段后面两侧控制导向。
(4)岸上绞车拖运和拖轮顶推管段浮运。
当水面较窄时,可采用岸上设置绞车拖运;或采用绞车拖运与拖轮顶推方式,见图28.5.2.1-3所示。
即在沉放管段接头处位置的前方,抛锚布置一艘方驳,在方驳上安置一台液压绞车作为管段的制动力,浮运时三艘拖轮顶潮协助浮运,一艘拖轮在上游作备用。
28.5.2.2 管段沉放工艺(1)起重船吊沉法(亦称浮吊法):1) 采用2~4艘起重能力为1000~2000kN 的起重船提着管节顶板预埋吊环;2) 逐渐给管节压载,使管节慢慢沉放到规定位置上(见图28.5.2.2-1所示)。
3) 吊环位置应能保证每个吊力的合力通过管节中心。
4) 这种方法的缺点是:占用水面较宽,对航道交通互相干扰较大。
(2)浮箱吊沉法:1) 浮箱吊沉法的全过程见图28.5.2.2-2所示。
1-管段;2-方驳;3-液压绞车;4-顶推拖轮; 5-备用拖轮;6-河岸;7-水流 图28.5.2.1-3 绞车拖运和拖轮顶推管段 1-沉管;2-压载水箱;3-起重船;4-吊点 图28.5.2.2-1 起重船吊沉法2) 在管节顶板上方采用4只浮力为1000~1500kN 的方型浮箱(体积10×10×4m ),直接将管节吊起;3) 吊索起吊力要作用在各浮箱中心;4) 四只浮箱分前后两组,每两只浮箱用钢珩架连接起来,并用4根锚索抛锚定位。
5) 起吊的卷扬机和浮箱定位卷扬机均安放在浮箱顶部。
6) 也可以不采用浮箱组的定位锚索,只用管节本身身上的6根定位索进行控制,使水上沉放作业进一步简化。
(3)自升式平台吊沉法1) 自升式平台一般由4根柱脚与船体平台两部分组成。
2) 移位时靠船体浮移,就位后柱脚靠液压千斤顶下压至河床以下,平台沿柱脚升出水面,利用平台上的起吊设备吊起沉放管节,见图28.5.2.2-3所示。
3) 管节沉放施工完后落下平台到水面,利用平台船体的浮力拔出柱脚,浮运转移使用。
4) 自升式平台吊沉法,适用于水深或流速较大的河流或海湾沉放管节,施工时不受洪水、潮水、波浪的影响,不需要锚锭,对航道干扰小。
5) 这种方法的缺点是:设备费用较大。
(4)船组杠吊法1) 每组船体可用两组浮箱或两只铁驳船组成,将两组钢梁(杠棒)两头担在两1-沉管;2-自升式平台(SEP) 图28.5.2.2-3 自升式平台吊沉法 a) 就位前 b) 加载下沉 c) 沉放定位1-就位前;2-加载下沉;3-沉放定位;4-定位塔;5-指挥塔;6-定位索;7-现设管节;8-鼻式托座图28.5.2.2-2 浮箱吊沉法只船体上,构成一个船组,再将先后两个船组用钢珩架连接起来形成一个整体船组。
2) 船组和管节各用6根锚索定位(均为四边锚及前后锚),所有定位卷扬机均安设在船体上,起吊卷扬机则安设在杠棒上,吊索的吊力通过杠棒传到船体上,见图28.5.2.2-4所示。
在船组杠吊法中,需要四只铁驳或浮箱,其浮力只需用1000~2000kN 就足够了。
3) 亦可采用两只吨位较大的铁驳(驳体长60~85m 、宽6~8m 、型深2.5~3m)代替四只小铁驳进行管节沉放作业,称为双驳杠吊法,见图28.5.2.2-5所示。
4) 这种方法的主要特点是:船组整体稳定性好,操作较方便,并且可把管节的定位锚索省去,而改用对角方向张拉的斜索系定于整体稳定性好的双驳船组上。
5) 双驳杠吊法大型驳船等设备费较贵,一般很少采用。
一般只在具备下列条件之一时,才适合采用双驳杠沉法:a) 小型管节的沉放,工程规模较大,管节沉放量较多时,沉放时较平稳,且浮运时还可利用铁驳船组挟持着管节航行,使浸水面积对浮轴的惯性矩成倍增大,使浮运时抗倾覆稳定性及安全度大的提高;b) 计划准备在附近连续修建多余沉管隧道;c) 沉管工程完毕之后,大型方驳可移作他用(例如改用作浮码头等)。
28.5.2.3 沉放作业工艺(1)沉放前的准备:见28.3.1。
(2)管节就位1-沉管;2-铁驳;3-船组定位索;4-杠棒;5-连接梁;6-定位塔图28.5.2.2-4 船组杠吊法1) 在高潮平潮之前,将“背着”浮箱的管节或挟持着管节的作业船组拖运到指定位置上,并挂好地锚,校正好前后左右位置。