内河沉管隧道河床浚挖施工技术 - 滑模施工|筒仓滑模|滑模公司

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	内河沉管隧道河床浚挖施工技术

发布时间：2015.01.13 新闻来源： 浏览次数：

1·工程概况
    某内河沉管隧道是穿越海河的一个重要工程，路线全长4.2km，为双向六车道，其中隧道全长3.38km，过海河段255m，采用沉管法工艺，是华北地区第一条沉管隧道。
    管基槽浚挖是沉管管段沉放前的重要分项工程，管槽浚挖底边线为管段外侧墙边线向外2m，总长243.8m。浚挖面底标高为-19.512m～-22.209m，土层边坡按1∶4 设置，设2 级平台，平台宽 2m。浚挖量为 60 万 m3左右。
    2·施工方案选择
    隧道所在区域，河床淤积严重，经过对现状河床探挖及超声波扫测显示，河道内存在近代沉船、已废弃的过河管线、大体量块石、生活垃圾等障碍物，采用打捞船、抓斗船配合将表层障碍物全部清理掉，清理完成后采用绞吸船进行浚挖施工，绞吸船的绞吸深度能够达到设计标高，绞吸效率高，绞吸的精度控制比抓斗船要高，由于绞吸浮管摆动范围较大，作业时对航道影响大，抓斗船相对灵活，可以取长补短，绞吸船无法施工的边角部位可以利用抓斗船施工；原有护岸结构、码头拆除利用抓斗配合完成。
    绞吸式挖泥船通过船闸可以直接移至开挖区处就位，绞吸管线的架设采用水上浮管与陆上管线，采用钢管与橡胶管组合的形式。根据弃土场位置，绞吸吹泥口设在 5km 以外大沽炮台附近一个水塘内。考虑绞吸船的实际输送能力，在管路中间部位增加一个二次泵站，提高工作效率。抓斗船及运泥船自行到施工地点，抓斗船挖土通过运泥船排放到指定位置。
    3·通航做法
    综合考虑隧道工期安排、河床浚挖量、浚挖深度等因素，拟定 1 艘绞吸式挖泥船建港 2 号（2500m3/h）和 1 艘 13m3抓斗船及 2 艘 1000m3自卸泥驳船投入本工程进行疏浚施工。
    海河河床浚挖施工采用绞吸船施工，船尾部绞吸用浮管，会影响航道通航，由于管线在南岸上岸，在航道及以北区域施工时，通航期间避让航道。正常施工时，在距基槽轴线上下游 200m 处布设警戒船，划定施工区为禁航区，设置禁航警示标志。为了满足夜间施工需要，在开挖区上下游航道内设置反光航标，以便夜间进行导航。
    4·工艺试验
    工艺试验，为取得相关浚挖参数，在海河南岸，选取8m×8m 区域进行浚挖试验，向外放坡，坡度为 1∶4，河床开挖深度 8m，开挖完成后进行边坡稳定、回淤情况观测，通过试验确定浚挖工艺及相关指标的控制。
    通过基槽浚挖试验回淤量检测分析，回淤量 50cm/7d，回淤速度远超设计值，结合专家意见，为减少基槽回淤量，放缓表层淤泥层范围内边坡坡比至 1 ：8，其它土层按 1∶4坡度不变，表层淤泥层浚挖宽度向上下游方向各增加30m。
    5·浚挖作业
    施工区域水面南北平均长215.0m，平均土层厚度为15m，河底隧道基槽挖宽为 40.6m。施工工艺采用分块、分层进行，边坡采用矩形阶梯开挖，经计算基槽上口线开挖总宽度大于 155m，考虑在开挖过程中区与区之间不允许留有浅梗，单块开挖宽度应为 80m，分为四块 A、B、C、D 区域进行施工。
    基槽两侧边坡的控制可采用阶梯开挖方式进行。阶梯开挖原理即为：上欠下超，超欠平衡，这样可达到设计边坡要求。分三台阶进行放坡开挖，开挖第一层土体至 -12.209m，再按以上顺序开挖至 -18.209m，最后按以上顺序清底至设计标高 -19.512m～-22.209m。
    绞吸船沿沉管轴线方向布设开挖，绞吸船从 K28+512开挖至 K28+727。将 K28+492 至 K28+512m 和 K28+747 至K28+727 预留不挖，由抓斗船和挖掘机开挖，以确保现有两侧构筑物的稳定安全。
    绞吸船施工由船艉两条钢桩（左桩和右桩）固定船位，通过船舶两侧扒杆抛设施工锚，通过绞锚机收放施工锚缆移动施工船舶，根据操作需要，确定左桩或右桩为主桩，另一条为辅桩协助船舶前进，施工时以主桩为中心通过绞缆左右圆弧形摆动开挖取土。通过下放绞吸船施工桥梁使挖泥器具绞刀头通过液压马达传动旋转，进入开挖泥层，由船舶真空泵抽泥，再由船舶输出泵通过船艉水上管线（浮管）、陆地管线、二次泵站输送到指定地点排放。
    抓斗船就位时在船艏抛八字锚，前左（右）锚作为控制前移方向，所抛方向与基槽方向夹角在35°～45°之间。前右（左）锚为控制船艏横移方向，所抛方向与挖槽方向大于 45o船艉抛交叉锚，控制船艉横移方向。将船的左（右）舷对挖槽导向标，船艏对挖槽里程标进行精确定位。挖泥作业时，根据每格土质和泥层厚度，确定下斗的间距，分块开挖，每开挖一块都进行水深自检。完成一个方格后，再依次移至下一方格。
    6·河床浚挖质量标准
    基槽浚挖达到设计的基槽几何尺寸要求，不得留有浅点；基槽开挖面的底面平整度为 0～-50cm ；基槽底边至隧道中心轴线的距离不小于 20.3m。
    基槽边坡应有足够的稳定安全度，且应采取措施防止坡面的淤泥滑入槽底。
    管段沉放前，应采取可靠措施清除沉放区域槽底的淤泥，清淤结束后，槽底以上 10m 范围内的水体平均比重应不大于 10.05kN/m3。
    7 ·浚挖质量控制及检验
    （1）挖泥船安装有 GPS 定位仪，通过卫星系统，与计算机联合使用，测得准确的挖泥位置坐标，并通过计算机实时显示出挖泥船在疏浚区的相对位置。通过挖泥船的显示仪，可知道实时的相对挖泥深度，水位变化通过人工实时观测后报送到挖泥船，挖泥船据此调整下斗深度。
    （2）每块按分层施工的要求，通过绞吸船桥梁下放深度指示器控制绞刀的下放深度，开工前要求对深度指示器进行校验。严格执行“一岗三测”制度，认真做好记录；根据砣测自检深度与测深仪测深度误差规律，一般砣测水深比测深仪深 0.2～0.3m 左右（该差值与泥质有关），因此要求自检超深按 0.3m 控制，并及时与测深仪检测图对比调整，总结挖深控制规律。
    （3）驾驶员利用 DGPS 显示控制定位施工，每岗校核船位，保证钢桩在挖块中心线上，按 GPS 设定宽度并施工到位；为减少边坡塌方对边线质量的影响，摆到边线后应多吸10min 再回摆。为了避免出现浅点，基槽验收采用测深仪加水铊校对的方法。
    （4）抓斗船采用全站仪控制开挖位置，边坡位置处开挖时，以船的中心线为基准，以基槽外侧向内侧排斗，按照10×10 米的方格网分块进行施工，根据每格土质和泥层厚度，确定下斗的间距，并考虑水流情况，避免漏斗、叠斗。每开挖一块都进行水深自检。完成一个方格后，再依次移至下一方格。
    （5）利用 GPS 与声纳测深仪结合，通过交通船，定期对浚挖面进行全断面扫测检查，对施工班组的数据进行复核，同时对回淤数据进行收集分析；确保浚挖基面满足设计要求同时为回淤清理提供参考。
    （6）浚挖完成后，回淤检测结果，平均回淤速度为15cm/30d，初步拟定清淤方式采用绞吸船清淤，并平整基槽地面成型。二次清淤施工时间设在沉管段浮运前，间隔时间不宜超过 10d。