隧道深基槽回淤预警预报系统研究

港珠澳大桥是一条具有国家战略意义的跨海通道,其中的沉管隧道段也是当今世界上最难的海底隧道工程。面对厘米级预报精度的苛刻要求,隧道深基槽回淤预警预报系统针对工程附近海域的水动力和泥沙环境,提出了"等效潮差"理论,极大程度地简化了计算过程,达到了能够快速反应的目的。采用本研究创立的公式,利用逐日动力参数,达到了计算时间精确到天、基槽泥沙淤积厚度预报精度到厘米级的要求,成功进行了港珠澳大桥沉管隧道E15~E33管节的基槽泥沙淤积预警预报。     

港珠澳大桥岛隧工程沉管基槽开挖回淤强度研究

通过分析港珠澳大桥沉管隧道附近水沙条件及沉管开挖位置试挖槽回淤特征及影响因素,利用二维潮流及泥沙扩散数学模型模拟了沉管开挖前后水流变化及疏浚船舶施工溢流泥沙扩散淤积分布,综合考虑疏浚溢流因素及自然泥沙回淤因素,结合回淤公式对沉管基槽开挖回淤进行了分析研究和估算,结果显示挖槽后沉管基槽开挖位置流速减小40%～60%,流向更偏向垂直于挖槽基线;疏浚溢流泥沙扩散呈"窄条"型分布,泥沙扩散0.005 g/L浓度线最远范围不超过2 km,溢流泥沙主要沉淤至槽底内,两侧边坡也有所淤积,淤强低于挖槽底部。通过计算,基槽开挖后年淤积强度1.3～2.8 m/a。     

深中通道工程沉管隧道基槽大风过程回淤研究

以深圳至中山通道沉管隧道基槽工程为背景,建立二维水动力泥沙数学模型,采用现场实测资料进行验证,预测了大风过程基槽内的回淤分布。结果表明,基槽开挖后,最大下挖深度约30 m,大风过程引起的基槽淤积明显,回淤分布特征为中间大、两头小,最大淤厚为0.78 m。     

深中通道沉管基槽深水装配式挡泥结构

水工工程基槽开挖后容易出现回淤,影响预制构件的安装质量。深中通道西人工岛附近原泥面表层存在流淤,沉管基槽两侧需考虑设置临时挡泥结构。通过分析比较圆筒+挡泥板+软插板装配式挡泥结构方案与钢板桩挡泥结构方案的优、缺点,认为装配式挡泥结构方案在施工难易、工期等方面具有明显优势,并介绍装配式挡泥结构方案结构设计与施工工艺情况。装配式挡泥结构稳定性好、工艺简单、装配化程度高,满足沉管基槽挡泥功能要求,可为深水基槽挡泥施工方案提供借鉴。     

某跨海通道工程隧道试挖槽回淤盒现场观测试验方案

在潮流作用下,负地形的水下基槽内容易产生泥沙沉积现象,为掌握回淤强度,通常采取多波束扫测、回淤盒观测、含沙量监测等现场回淤观测手段;为更直观地判断基槽的回淤强度,了解淤积物的密度及颗粒组成等数据,我们通过在基槽底部放臵回淤盒进行回淤观测,采集不同区域、不同时段的淤积物,并进行相关的试验分析,以便于掌握工程附近水域水文泥沙的运动规律,为回淤数学模型提供可选的、合理的参数,构造半经验的回淤预报公式,为工程设计方案的优化选择提供数据支撑,最终为现场施工提供指导性意见,实现更小偏差的基槽施工精准度。     

深中通道启动首节沉管隧道基槽精挖施工

3月27日,随着广州航道局30 m^3抓斗船“金雄”轮完成第一斗泥的开挖,深中通道正式开启首节沉管隧道基槽开挖精挖施工。首节沉管基槽精挖是深中通道E1沉管浮运安装的关键工序之一。精挖是指在完成上层粗挖任务后,在粗挖作业面基础上二次施工。由广航局自主研发的国内首艘具备定深平挖功能的抓斗式挖泥船“金雄”轮克服水下施工作业面狭窄、交叉施工频繁、施工干扰大等不利因素,挑战0.5 m误差范围的隧道沉管基槽开挖施工难题,为E1沉管安装开挖出一条长123.8 m、宽50 m的基槽。     

港珠澳大桥岛隧工程海底隧道第15节沉管精准对接

自2014年10月下旬开始,中国交建的建设者经过5个多月的艰苦努力,港珠澳大桥岛隧工程8万t巨型沉管在茫茫大海上3次浮运,2次返航,终于2015年3月26日清晨6时浮运对接取得圆满成功。至此,港珠澳大桥沉管隧道已建总长达2565m。港珠澳大桥岛隧工程E15沉管前两次安装先后遭遇基槽突淤和边坡滑塌,为确保大桥120年安全,不留下任何质量隐患,现场指挥决策组果断决定:中止安装作业,沉管返航回坞待机安装。针对异常情     

沉管碎石基床清淤新方法

结合现有的清淤设备和方法,利用漂浮式母船与水下清淤系统相结合的方式,根据沉管基床垄顶和垄沟回淤情况,采用环保疏浚中成熟应用的螺旋刀头将沉积淤泥扰动为泥水混合物,冲刷系统再次冲刷垄顶和垄沟残余淤泥扰动为泥水混合物。清淤泵提供动力,通过已成熟应用在港珠澳沉管碎石基床面的清淤系统吸头将泥水混合物吸走,实现基床垄顶和垄沟清淤,达到预期的清淤效果,实现对沉管基床的清淤施工。该方法可进一步为构筑物水下基床的清淤施工提供借鉴。     

九龙江出海口浅水深用码头基床清淤对策

重力式码头基槽开挖和基床施工过程中存在泥沙回淤现象。特别是在河流的出海口,由于河流泥沙运动以及潮汐、潮流、波浪的作用,回淤情况更加严重,对施工过程造成极大影响。本文以厦门港海沧港区21#泊位为工程实例,对该工程基础施工中出现的回淤情况进行简要的分析,并总结了清淤所采取的技术对策及措施,对类似工程施工具有一定的借鉴。     

连云港港徐圩港区30万t级原油码头港内水域泥沙回淤及减淤措施研究

针对连云港港徐圩港区30万t级原油码头港内回旋水域及停泊水域的泥沙回淤问题,利用潮流泥沙数学模拟手段,根据预测的常年港内水域的回淤强度,进行了港内水域回淤环境的综合分析。根据回淤研究成果,并考虑工程实际情况,提出了具有可实施性、有针对性的减淤措施—积淤槽,并采用潮流泥沙数模对减淤效果进行了研究分析。通过技术和经济综合评价,研究了积淤槽减淤的经济效益和社会效益,为港内水域减淤措施的进一步研究提供了理论依据。     

世界最大抛石整平船完成港珠澳大桥全部沉管碎石基床整平任务

正3月4日,世界最大抛石整平船"津平1"圆满完成了世界首条深埋式沉管隧道——港珠澳大桥沉管隧道全部33节沉管的碎石基床铺设重任,创造了±4 cm高程误差、合格率100%的世界奇迹。秉持"追求极致、精益求精"的态度,施工团队在3年多的施工周期里,攻克了深水深槽、软硬夹层复杂地质、强回淤,以及船行波等多重技术难题,创造了最高精度垄间高差2 mm的世界纪录,刷新了世界行业关于深海碎石作业精度难以精确控制的传统观念。面对基槽强回淤难题挑战,施工团队     

长江口12.5 m深水航道回淤变化及其影响因素*

基于2010—2018年长江口12.5 m深水航道回淤、水文、泥沙、地形资料，对航道回淤变化及影响因素进行分析。结果表明：1）长江口12.5 m深水航道常态回淤量大，年际间存在波动，多年平均年常态回淤量约为6 500万m3，2012年后总体呈减小趋势，目前基本稳定在5 000万m3，年回淤强度约1.3 m/a；2）回淤量与回淤强度具有明显的时空分布特征，即洪枯季分布不均、航道中段回淤集中；3）影响航道回淤时空分布的因素主要包括洪枯季泥沙来源和输沙强度、水沙盐结构和泥沙落淤条件、北槽中段水沙盐结构及滩槽泥沙交换能力等。对于北槽中段航道而言，主要受南导堤越堤泥沙影响较大。4）年际回淤变化总体呈减小趋势，其中南港—圆圆沙航道与滩槽高差的缩小和上游底沙输沙量的减少有关；北槽航道则是由于南坝田挡沙堤加高工程的实施有效改善了北槽内水沙环境，其实测减淤幅度为17.6%。     

基于CEL法的沉管挤淤残余厚度数值分析

沉管隧道施工过程中基槽内容易产生回淤,当回淤超过一定厚度时沉管隧道将无法正常对接,此时需要提前清淤。针对目前沉管隧道施工中清淤标准不统一的问题,文章通过黏度计研究了淤泥的流变特性,采用Herschel-Bulkley流变模型描述其剪切流变特性。在此基础上建立了采用CEL有限元法模拟沉管挤淤过程的数值分析方法,并通过对比数值计算结果和沉管挤淤小比尺室内模型试验结果验证了该CEL数值方法的可靠性。利用该数值分析方法研究了某实际工程在不同淤泥容重下初始回淤厚度与最终夹泥厚度关系,建立了最终夹泥厚度小于0.5 mm时淤泥容重与其对应初始回淤厚度之间的关系曲线,根据该曲线为沉管隧道施工中不同隧道底部压强作用下的清淤标准提出参考。     

沉管密闭腔抬升方法的构想与实践

在港珠澳岛隧工程沉管隧道E32-E31管节接头发生异常沉降以后,笔者提出了沉管密闭腔压浆预压基床、抬升管节的构想。实施结果与构想基本符合,起到了协调差异沉降、预压密实基床、调控沉降形态的目的。文章总结了该构想的形成、实施的过程与结果。该构想的成功实施创造了一种调控沉管沉降的新方法。     

关于某港区水域泥砂回淤及维护的研究

港区水深维护工程直接关系到港口日常生产与经济效益。通过实现港区水深维护工程的标准化、精细化和科学化管理,可节省大量的维护疏浚费用,将对港区的发展具有十分重要的意义。故此,需对水域泥沙回淤展开研究,文章结合某一具体港区情况,运用数据统计分析,仪器测量、追踪以及系列理论分析,确定港区的回淤量,提出港区泥沙回淤的应对措施。旨在综合提升港区的安全系数,保障港区功能,规避隐患。     

沉管隧道先铺碎石基床清淤系统设计思路

文章介绍了在不扰动已经铺设完成的碎石基床条件下,实现水下高精度清除回淤物的装备及方法的设计思路,得出了在风、浪、流条件下,清淤系统运行稳定可靠,并结合工程情况找出了影响基床面清淤施工的关键参数。在外海深水条件下风、浪、流作用下,不扰动已铺设沉管碎石基床面的条件下,进行了基床面水下高精度快速清淤施工。为大型沉管碎石基床清淤施工提供了理论分析依据。     

深中通道试挖槽洪季异常强回淤特征及机理研究

文章基于深中通道试挖槽洪季水下地形及定点水沙监测资料,分析了洪季异常强回淤时段的回淤特征,对异常强回淤过程及机理进行了研究。研究结果表明:(1)试挖槽槽底在7～8月两个时段出现了淤强均超过10 cm/d的异常强回淤,异常强回淤出现时段均位于大潮前后时段;(2)异常强回淤出现时段槽底回淤强度大,北边坡和东边坡局部区域冲刷幅度也较大;(3)7月下旬异常强回淤应主要与大潮期间北边坡泥沙冲刷滑落有关;(4)8月初异常强回淤应主要与大潮前台风影响过境导致东边坡和南边坡泥沙冲刷滑落有关。     

沉管隧道深水基槽边坡稳定性分析研究

沉管隧道深水基槽边坡的稳定性是决定沉管隧道方案能否可行的关键技术之一。采用单一方法分析沉管隧道深水基槽边坡稳定性有局限性。文章结合港珠澳大桥沉管隧道深水基槽边坡稳定性研究过程,提出通过建立基槽边坡与土体指标关系、边坡稳定性理论计算、实测调研对比分析、类似工程经验借鉴等多种方式进行综合研究,分析和评价深水基槽边坡的稳定性并合理确定深水基槽开挖边坡坡度。目前正在实施的港珠澳大桥工程采用了研究结论所推荐的自上而下1:7、1:3两级变边坡型式。     

水下基槽回淤沉积物厚度检测方法探讨

水下基槽回淤沉积物厚度过大时会增大沉降,甚至可能导致地基失稳事故。相关规范对水下基槽回淤沉积物厚度检测没有规定具体检测方法,工程实践中采用的回淤沉积物厚度检测方法五花八门,有些检测方法存在较多偏差甚至是错误方法。在分析浮泥和回淤沉积物差别的基础上,对回淤沉积物泥厚度检测方法进行分类、介绍和评价,最后通过一个工程实例说明区分浮泥与回淤沉积物、合理选择回淤沉积物厚度检测方法的重要性。     

长江口北槽深水航道回淤相关问题分析*

从滩槽泥沙交换角度对长江口北槽深水航道回淤热点问题进行分析。取得新的认识：1）对长江口拦门沙河段滩槽泥沙交换而言,温度、盐度以及上游来水来沙均是独立存在的因素,但都不能独立起作用或作用很弱,对北槽深水航道回淤影响也非常有限;2）在长江口拦门沙河段滩槽泥沙交换中,拦门沙浑浊带、近底高含沙水体、南导堤越堤输沙、坝田淤积、边滩坡度及河床密实度变化以及层化和制紊效应等均是伴随而生的过程,这些现象的变化具有很好的一致性,但均不是独立存在的,不能独立对北槽深水航道回淤产生影响;3）波浪作用是引起长江口拦门沙河段滩槽泥沙交换往“冲滩淤槽”方向发展的根本动力,在北槽深水航道回淤原因分析及减淤研究中应抓住这个关键。