深中通道钢壳混凝土沉管隧道智能建造体系策划与实践

根据深中通道海底沉管隧道工程建设实际,分析深中通道钢壳混凝土沉管隧道工业化、智能化建造面临的主要技术挑战,包括沉管钢壳制造、沉管自密实混凝土浇筑、钢壳沉管自密实混凝土密实度定量检测、钢壳管节长距离浮运安装等。为保障沉管隧道全过程高质量建设、降低工程建设风险、保障项目总工期,提出"标准化、工业化、装配化、智能化、精细化"建设理念,策划深中通道沉管隧道智能建造体系,围绕沉管钢壳智能制造、混凝土智能浇注、智能检测、管节智慧安装及智慧工地建设等方面进行探索和实践。     

深中通道隧道工程首个钢壳沉管顺利完成下水作业

正2020年4月12日,粤港澳大湾区"硬"联通重大战略项目——深中通道隧道工程首个钢壳沉管,从浅坞区缓缓横移至深坞区,顺利完成下水作业,为接下来的沉管隧道安装打下了坚实基础,也标志着深中通道项目建设迈上一个新台阶。深中通道是集"桥、岛、隧、水下互通"为一体的超大型跨海交通基础设施,沉管隧道全长达到6. 8 km,由32个管节加1个最终接头"搭积木"连接而成,为世界首例双向8车道海底沉管隧道,其标准管节长165 m、宽46 m、高10. 6 m。首个浇筑完成的E1管节为非标准管节,长123. 8 m,质量达6万t。     

深中通道沉管隧道钢壳设计及制造关键技术

深中通道沉管隧道具有高水压、大回淤、结构超大跨和建设要求高等特点,为保证沉管隧道结构在建设与运营期内的安全和耐久性,深中通道沉管隧道在世界上首次大规模采用钢壳混凝土组合结构。为推动钢壳混凝土组合结构沉管隧道在我国的发展,介绍深中通道钢壳混凝土沉管隧道结构选型、横断面设计、纵向管节划分、特殊结构构造和钢壳详细构造等技术,管节钢壳制造、拼装和运输的创新工艺,自密实混凝土浇筑技术和钢壳混凝土脱空检测方法,总结深中通道钢壳混凝土组合结构沉管隧道设计、智能制造以及施工关键技术。另外,结合深中通道沉管隧道钢壳混凝土组合结构的特点,对钢壳混凝土抗剪连接件设计、钢板件连接构造和混凝土脱空检测方法提出优化建议。     

钢壳沉管端钢壳三维姿态验收测量技术

在钢壳沉管隧道施工中,钢壳管节浇筑前后的验收主要是对端钢壳进行三维姿态测量,主要包括端钢壳面板(端面板)平整度、端钢壳横向垂直度(水平偏角)和竖向倾斜度(竖向偏角),目的是保证沉管精确地沉放安装.根据深中通道沉管隧道端钢壳施工验评标准,要求端钢壳总体测量精度达到mm级,难度较大.为满足测量精度,采用了一种钢壳沉管三维姿...     

深中通道钢壳沉管智能浇筑台车研制及应用

深中通道沉管隧道是世界首例采用钢壳混凝土复合结构的双向八车道沉管隧道,钢壳制造完成后浇筑免振捣自密实混凝土完成管节预制,其中单个标准管节隔仓数量约2200个,混凝土用量约2.9万m3,非标准管节隔仓数量近2000个,混凝土用量最大约2.5万m3.隧道东侧(深圳侧)的4节标准管节和6节变宽非标准管节由S08合同段承担,在...     

钢壳沉管自密实混凝土浇筑质量控制

针对钢壳沉管自密实混凝土技术,从混凝土的质量控制指标、配合比设计及施工质量控制要点等进行探讨,以达到自密实混凝土浇筑质量控制的目的,确保深中通道钢壳沉管隧道管节预制质量,同时对钢壳沉管脱空检测及缺陷修补进行了探讨,为国内同类工程建设提供实践经验.     

深中通道钢壳沉管管节自密实混凝土智能化浇筑工艺

为解决深中通道钢壳混凝土沉管管节预制过程中混凝土性能控制难度大及管节浇筑参数控制严格等难题，节约人工成本和提高施工效率，针对深中通道沉管管节特定的结构型式，结合预制场选址条件，因地制宜地提出钢壳沉管自密实混凝土智能化浇筑工艺。该工艺在研制智能浇筑台车和折臂布料机的基础上联合“BIM+物联网+智能传感”的信息化和自动化技术，实施效果表明，钢壳沉管自密实混凝土智能化浇筑工艺减少了浇筑过程中人为因素引起的质量风险及机械伤害，有利于提高管节预制质量及降低施工安全风险。     

基于FAHP-云模型的钢壳混凝土沉管隧道施工风险分析

为补充我国钢壳混凝土沉管隧道施工风险评估体系,运用基于优化LEC法的FAHP-云模型风险评估方法,辨识分析钢壳混凝土沉管隧道施工风险。通过运用AHP法建立钢壳混凝土沉管隧道施工结构模型,采用模糊层次分析法确定各指标权重,使用MATLAB云模型检验权重值的有效性并计算期望值。通过优化的LEC法计算指标层的风险源风险等级,运用MATLAB云模型确定风险等级的指标期望值。基于模糊层次分析法确定钢壳混凝土沉管隧道总体风险等级。将评估模型应用于深中通道沉管隧道实例分析,验证该方法的可行性。     

港珠澳大桥工程沉管隧道建设采用航天科技

<正>港珠澳大桥工程中6 km的沉管隧道由33节沉管在海底次第对接而成,是整个工程的核心。其沉管隧道为世界首次在槽深30m左右位置安装长度超过3 km的沉管。在第10节沉管隧道安装时,水下40 m处的流速远远大于水下10 m处。这个深槽中的海流不符合一般规律,其现象叫紊流。     

深中通道超宽钢壳混凝土沉管管节浇筑变形控制

深中通道沉管隧道是目前世界上单节管节最宽同时也是单个行车道孔最宽的公路沉管隧道,建设标准为双向八车道高速公路,部分超宽段甚至超过双向十车道,标准管节宽度为46 m,最宽管节的最大宽度达55.467 m。管节结构采用了在内外双层钢壳内填充高流动自密实混凝土的“三明治”复合结构形式,为此结构形式在中国的首次大规模应用。其管节预制精度要求高,在混凝土浇筑阶段的变形控制要求达毫米级。在混凝土浇筑过程中,为将管节内净空变形控制在10 mm以内,原设计要求在顶板浇筑过程中在管内行车道孔增设临时支撑杆措施。为此,应用精细三维有限元模拟管节的浇筑过程,考虑其三维力学效应及混凝土逐渐凝固后的承载能力,并结合混凝土浇筑布料设备的特点,寻求出满足变形验收条件和兼顾施工效率的最优浇筑顺序,并以此取消管内临时支撑杆措施的制约。最后,该浇筑顺序在首节管节E32(同时也是最宽管节)的浇筑预制中成功应用,实测结果与计算结果吻合,满足验收要求。该技术精准控制了管节浇筑阶段的变形,优化了管节预制和舾装的施工方案,取消了顶板浇筑过程的管内临时支撑杆措施,使每节管节内的一次舾装作业得以提前约1个月启动,并可与墙体和顶板浇筑作...     

2019年12期消息

消息1：241项工程荣获中国建设工程鲁班奖 (1948)；消息2： 鹿岛建设开发盾构掘进管理可视化系统“KaCIM′S” (1956)； 消息3：深中通道首节约6万t钢壳沉管完成浇筑并纵移成功 (1992) 消息4：世界最大水下铁路盾构隧道———佛莞城际铁路狮子洋隧道贯通 (2035) ；消息5：《全球工程前沿2019》报告发布 (2049)； 消息6：国内首台中心螺旋出渣双模盾构顺利通过验收 (2057) 。     

2019年12期消息

消息1：241项工程荣获中国建设工程鲁班奖 (1948)；消息2： 鹿岛建设开发盾构掘进管理可视化系统“KaCIM′S” (1956)； 消息3：深中通道首节约6万t钢壳沉管完成浇筑并纵移成功 (1992) 消息4：世界最大水下铁路盾构隧道———佛莞城际铁路狮子洋隧道贯通 (2035) ；消息5：《全球工程前沿2019》报告发布 (2049)； 消息6：国内首台中心螺旋出渣双模盾构顺利通过验收 (2057) 。     

深中通道海底隧道排烟系统总体方案

为解决超大断面海底沉管隧道火灾排烟及防灾救援难题，依托深中通道沉管隧道工程，在传统全侧壁排烟方式不能满足火灾排烟的情况下，提出利用顶部横向排烟联络道结合侧壁排烟孔的新型排烟体系，解决超长、超宽沉管隧道火灾排烟难题。与传统全侧壁排烟方式相比较，新型排烟系统可充分利用烟气流动特点，排烟效率明显升高，可用疏散时间得到较大幅度增加，进一步提升了超大断面海底沉管隧道防火安全性。针对水下枢纽互通结构形式及通风流场特点，提出水下枢纽互通区的排烟和疏散方案。入口合流匝道段采用纵向通风+吊顶排烟道方案，并在分岔及合流位置重点排烟或设置竖井排烟，可有效控制火灾烟气。在设置防灾设施的条件下，结合周边路网交通特点、救援力量分布情况等，建立深中通道沉管隧道防灾救援技术体系。     

深中通道工程关键技术及挑战

深中通道工程是我国继港珠澳大桥之后又一个世界级集桥、岛、隧、水下互通立交为一体的跨海交通集群工程。工程面临着建设条件复杂、超宽钢壳混凝土沉管隧道设计与建造、超宽变宽隧道运营安全、离岸海中悬索桥设计与施工、堰筑段深基坑及东人工岛近接影响等多种挑战。本文在对深中通道工程面临的建设挑战进行详细梳理的基础上,按照问题导向、需求引领、吸收借鉴、创新提升、资源整合、高效组织的原则,对深中通道主要工程单元面临的关键科学问题与关键技术问题进行提炼与归纳,针对海洋环境超宽特长钢壳混凝土沉管隧道建设关键技术、饱和交通下钢壳沉管和互通隧道火灾防控及智能交通管控关键技术、离岸海域大型桥梁多灾害极端作用及安全性能控制研究、跨海集群工程全寿命管理及耐久性保障关键技术、跨海集群工程智能建造关键技术、起伏风化岩人工岛成岛及海域互通立交建设关键技术6大课题分别开展研究及创新规划,给出主要研究内容及创新点,形成详细的创新规划实施方案。     

钢壳混凝土沉管抗剪连接件力学特性研究

钢壳混凝土沉管隧道中抗剪连接件结构体系的设置是隧道建设施工的关键技术问题。依托深中通道项目，采用试验和数值分析相结合研究方法考虑抗剪连接件脱空、受力状态、开孔参数对钢-混凝土连接性能的影响，得到三因素影响下剪力-滑移曲线的差异以及连接件承载力、刚度以及腹板曲率的变化规律；通过有限元模型对脱空与非脱空连接件进行数值计算，分析混凝土压力、拉压应力变化和剪应力变化的规律，得到3种模型下脱空与非脱空承载力和刚度的衰减特征；基于脱空、受力状态和开孔的影响，建立了考虑三因素影响的抗剪连接件承载力计算方法，并由试验结果验证其可靠性。研究结果为深中通道钢壳混凝土沉管结构合理选择连接件奠定了基础。     

深中通道钢壳沉管自密实混凝土拌合物泵后性能评价及预测模型研究

为保证钢壳沉管自密实混凝土的入舱质量,对钢壳沉管E1—E4管节现场泵后的自密实混凝土拌合物性能进行取样测试,基于灰色关联分析、支持向量机和贝叶斯推断,对影响钢壳沉管自密实混凝土拌合物泵后性能关键参数的敏感性进行评价,同时建立自密实混凝土拌合物泵后性能预测模型。结果表明:1)泵送距离、弯头数量、输送时间和环境温度均与钢壳沉管自密实混凝土拌合物的泵后性能(入模温度、扩展度、V漏斗流动时间、L型仪H_2/H_1及含气量)存在关联性,且敏感性大小为环境温度输送时间弯头数量泵送距离; 2)经过工程实际验证,建立的支持向量机非线性预测模型和贝叶斯线性概率预测模型的精度均较高且具有较好的鲁棒性; 3)支持向量机非线性预测模型的预测精度要高于贝叶斯线性概率模型,而贝叶斯显式概率模型的实用性强于支持向量机隐式模型,此2类预测模型的结合使用,成功指导了深中通道钢壳沉管自密实混凝土后续管节的施工质量控制。     

复杂环境下沉管隧道接头渐进破坏模式探析

海底沉管隧道所处海床的地质与水力条件恶劣、受力情况复杂,接头部位易发生病害.复杂环境下不良地质与不利荷载共同作用下海底沉管隧道接头渐进破坏模式的研究目前处于起步阶段,通过广泛调研将沉管隧道接头病害分为接头错位、止水带破损、剪力键破坏、接头渗漏水等类型,并系统分析了具体成因,结合深中通道沉管隧道工程地质、水文、气象条件等...     

大型沉管隧道管节工厂化预制关键技术

基于大型沉管隧道的节段式管节设计施工理念,以厄勒海峡沉管隧道管节的工厂化制作为工程背景,对沉管隧道管节预制的一种新技术--工厂化预制技术的基本原理、场地布置、工艺流程以及工厂化预制所涉及的模板工艺、混凝土浇筑及管节顶推等关键技术点进行介绍。工程实践表明该方法具有占地少、经济环保、施工周期短、质量可靠性高、全天候施工等优点, 能大大提高管节的制作速度与质量,降低工程成本。     

沉管隧道中管廊电缆通道隔断隔墙施工工艺

独立的薄壁混凝土结构在现代工程中由于其工序的繁琐、精度和成品质量控制难度大,逐渐被预制装配化施工替代。港珠澳大桥岛隧工程沉管隧道中管廊电缆通道隔断隔墙因其位置的特殊,预制装配化施工难度较大,故仍采用钢筋混凝土现浇而成,使其与沉管隧道本体连接,在恶劣的环境下为沉管隧道打造了一条完美的海底脊梁。     

港珠澳大桥附近再建妈湾跨海通道

<正>近年来,中国建设者建了不少的隧道,其中,海底隧道最令人瞩目。尤其是2018年10月24日正式通车的港珠澳大桥,其全长6.7 km的海底隧道,是世界最长的公路沉管隧道,也是我国第一条外海沉管隧道。港珠澳大桥海底隧道海底部分约5 664 m,由33节巨型沉管和1个合龙段最终接头组成,最大安装水深超过40 m。近日,广东省妈湾跨海通道(月亮湾大道—沿江高速)工程施工总承包项目公布中标单位,预示着这座超级跨海通道即将开建。