港珠澳大桥主体工程岛隧工程沉管隧道浮运安装施工.doc

港珠澳大桥主体工程岛隧工程 沉管隧道浮运安装施工简介（仅供应聘人参考，不作为选聘文件组成部分）中铁武汉大桥工程咨询监理有限公司二〇一二年十一月目录3.2.6 管节浮运、安装与最终接头施工 33.2.6.1 施工总体说明 33.2.6.2 管节起浮、系泊 123.2.6.3 管节浮运、安装 153.2.6.4 管内作业 193.2.6.5 最终接头 193.2.7 回填覆盖施工 213.2.7.1 施工设备 213.2.7.2设备施工工效 213.2.7.3 设备配置 213.2.7.4 施工流程 213.2.7.5 岛头段回填 213.2.7.6 中间段回填（E4～E30） 23 附图：隧道基础碎石垫层详图......................................................................................................................................................................................................................................................................................24 管节结构标准断面图 管接接头布置图 钢剪力键一般构造图 管接接头防水构造图 节段接头布置图 节段接头防水构造图 管节导向装置工艺流程图 管节拉合装置工艺流程图 管节就位后馆内施工工艺及施工要求 3.2.6 管节浮运、安装与最终接头施工3.2.6.1 施工总体说明(1) 总体概况港珠澳大桥岛隧工程沉管隧道总长度为5664m，是迄今为止规模最大的海上沉管岛隧工程，隧址穿越伶仃西航道和规划30万吨油轮航道，最大水下深度达到46m，隧道纵断面见图3.2.6-1。

图3.2.6-1 隧道纵断面示意图隧道由33节管节组成，其中E1、E2 、E32、E33长112.5m，E29-1长172m，最终接头长2m，其余管节长度均为180m隧道最终接头设置于E29和E30之间，长度为2m，采用水下止水板方式施工隧道管节分段长度见表3.2.6-1表3.2.6-1 管节分段参数表描述E1-E2E3-E28E29-1最终接头E29-2+E30E31E32-E33总长理论长度(m)112.518017225+175180112.55664(2) 浮运线路沉管管节在桂山-牛头岛管节预制场地预制和舾装完成后，通过出坞航道、榕树头航道，经临时航道或伶仃西航道进入隧道基槽，浮运线路见图3.2.6-2图3.2.6-2 管节浮运线路图(3) 工程特点沉管段隧道作为岛隧工程最为关键部分，对整个工程的影响巨大管节浮运、安装和最终接头的施工主要特点见表3.2.6-2表3.2.6-2 浮运、安装主要特点工程特点特 点 分 析水文气象条件复杂施工区域气候复杂多变，受热带气旋、短时雷暴等恶劣天气影响较大，管节的浮运安装，需要经历多个台风季节；施工水域水流受人工岛和基槽施工的影响，流态复杂施工作业环境差环保要求高岛隧工程施工区航道交叉，属于航道运输最繁忙水域之一，也是水上交通安全事故频发的敏感区域；施工区域处于白海豚保护区，环境保护要求高。

管节浮运安装技术难点多管节浮运、安装环境复杂，作业气象窗口分析和预报、复杂水流和航运条件下的管节浮运、深水条件水下测量定位、管节安装及定位调整、管节安装轴线精度控制等都具有一定的难度施工工期具有挑战性与国内外类似工程相比较，本工程沉管段隧道的总体工期十分紧迫，全部33节管节需要在3年左右的时间内安装安装完成，具有很大的挑战性4) 沉管段隧道施工总体流程管节浮运、安装施工直接影响项目总体工期，其施工为工程的主线，沉管预制厂建设、管节预制、基槽开挖、碎石基床整平等为工程的副线图3.2.6-3 沉管段隧道总体安装流程图(5) 浮运、安装总体方案根据本工程管节浮运、安装主要特点，制定相应的总体方案：① 管节的浮运采用拖轮拖带的方式，结合工程水域水流特征和隧道基槽实际情况，采用纵拖和横拖相结合的浮运方案；② 选用稳定性和可控性较好的双驳扛吊法进行管节安装安装；③ 选用管节外部定位系统，进行管节的精确定位调整；④ 选用沉管水下测量定位系统，实现水下高精度测量定位6） 施工决策程序针对本工程的管节浮运、安装施工建立一套决策程序，对各个阶段进行执行/不执行(GO / NO GO)的决策，包括从管节起浮、浮运至安装点、隧道管节系缆固定、开始安装作业等，整个过程共进行接近11次判定，具体决策流程见图3.2.6-4。

7) 浮运、安装流程管节浮运、安装流程见图3.2.6-5单个管节浮运、安装工效分析见图3.2.6-6，管节浮运安装的关键线路工期约为18天图3.2.6-6 管节浮运、安装工效分析图图3.2.6-5 浮运安装施工流程图图3.2.6-4 浮运安装决策流程图(8) 作业气象窗口分析和预报① 作业气象窗口分析A. 作业气象窗口要求作业气象窗口是指一个连续的时间段，在此期间水文气象条件满足浮运、安装施工要求管节浮运、安装周期中部分工序对作业水文气象有严格要求，对工序进行全面分析，确定作业气象窗口选定的基本要求管节浮运、安装作业周期见表3.2.6-4，其中对气象条件有严格要求的作业窗口期为36小时表3.2.6-4 管节浮运、安装周期表施工阶段作业内容作业时间(h)时间汇总(h)浮运阶段航道内浮运从系泊区浮运至沉管基槽内调头点47.536h气象窗口基槽内转向浮运基槽内管节转向浮运至安装锚泊点1.5管节锚泊管节由拖轮控制转换为锚缆控制2安装阶段安装等待管节锚泊等待安装条件6~1216~22安装实施管节安装安装及定位调整10舾装件拆除管节顶部舾装件拆除72144重点锁定回填管节两侧重点锁定回填作业72B. 施工水域水文气象资料前期业主委托中国科学院南海海洋研究所和华南理工大学进行了现场波浪观测：2007 年4 月1 日～2008 年3 月31 日施工水域水文气象观测；2008 年6 月-2008 年10 月台风季的现场波浪、潮位及水流观测；2008 年7 月-2008 年9 月万山群岛外侧的同步对比观测。

测点布置见图3.2.6-7 图3.2.6-7 测点布置示意图C. 作业限制条件根据现场实测以及相关资料的分析，管节浮运安装不同工序、不同作业内容的相关限制条件见表3.2.6-5表3.2.6-5 水文气象限制条件表作业阶段和内容流速(cm/s)波高Hs(cm)波浪频率(s)风速(级)能见度(m)浮运一般浮运1.50.8≤6s≤6≥1000基槽内纵拖0.50.8≤6s≤6≥1000安装安装等待1.50.8≤6s≤6≥1000安装实施0.80.8≤6s≤6≥1000潜水作业0.60.8≤6s≤6≥1000D. 作业气象窗口保证度分析施工水域为不规则半日潮，每天均有4个低流速时段，可作为对水流速度限制要求较高的安装及潜水作业窗口进行选择此外施工区域风速、能见度情况良好，作业气象窗口保证度仅对安装等待期的流速和波浪条件进行分析a． 标准管节保证率分析根据各月实测资料，每月符合安装安装条件的窗口期占每月总日历天的百分比(即作业窗口保证率)，形成保证率曲线，见图3.2.6-8图3.2.6-8 波高0.8m作业窗口保证率曲线选择1.5m/s流速和0.8m波高作为窗口限定值时，每月最小保证率达到36%，即每月至少有5个安装作业窗口期，可以实现管节连续安装。

b． 岛隧结合部保证率分析岛隧结合部管节安装由于人工岛成岛挑流影响，局部流速增加、流态复杂根据专题研究和分析结果，人工岛岛头挑流放大系数为1.7按照作业实际限定流速1.5m/s的标准，取岛头段作业气象窗口限定流速为0.88m/s进行分析，同样得出保证率曲线，见图3.2.6-9图3.2.6-9 岛隧结合部作业气象窗口保证度曲线选择0.88m/s作为流速限定条件时，在每年的11月到次年2月间，有20%以上的保证率，即在这4个月内，每个月有至少2次安装机会其他月份的作业窗口保证率基本在16%以下，不宜安排安装岛头区的管节安装在工期筹划中将安排在每年的11月到次年2月的时段择机安装② 预报系统A. 预报要求为了能够确定是否可以进行浮运安装施工作业，需要对天气状况、波浪和水流情况进行预测和预报，以减少施工的风险对于预报期要求，考虑短、中、长三个阶段，见表3.2.6-6表3.2.6-6 作业气象窗口预报要求预报类型作用预报时间预报内容短期预报安装实施决策5天台风预报、流速、波浪、风力、能见度、短时强对流天气预报中期预报安装准备决策10天台风趋势、流速、波浪、风力、能见度预测长期预报安装周期相关工序协调决策30天台风预报、流速、波浪、风力、能见度、短时强对流天气预报B. 预报系统建立预报系统可以提前预报水文气象条件，施工决策可以根据预报选择合适的施工时机。

预报系统有助于减少不必要的施工队伍的组织和调动，从而合理利用各种资源预报系统分三阶段建立，见图3.2.6-10C. 预报实施投标阶段我们已经委托国家权威部门建立气象预报保障系统，结合专业单位长期观测数据、预报模型和丰富的预报经验，进行资料分析和气象窗口预报开展现场测点布置，收集施工区域小范围详细数据，对预报模型进行修正，确保预报的准确和及时图3.2.6-10 预报系统示意图(9) 模型试验及受力计算分析① 模型试验管节在系泊、浮运和安装过程中会受到波浪和水流的影响，这些因素会对管节的系泊、浮运和安装产生影响在方案设计时必须考虑到这些影响，因此要对各种环境条件的管节浮运、安装开展模型试验(水力/数值模型试验)联合体委托专业单位开展了相关研究并取得了初步成果，将在结合隧道的深化设计方案开展进一步的专题研究和相关试验A. 试验设计作为在隧道管节和安装设施上的专业试验，主要试验步骤有以下几步：确定试验波浪和水流条件，模型实验，根据试验结果选择设计值a. 确定波浪和水流条件根据管节安装不同工序(起浮、系泊、浮运等)确定不同的波浪和水流条件条件界限选择应当适当放宽，以便于得出一个较大安全系数的数值用以挑选合适的设计值。

b. 模型实验模拟实验通过水力实验和与之结合的数学模型来完成，水力实。