冲击映像法在沉管隧道基础灌砂监测中的应用

在沉管隧道工程中,采用无损检测技术对基础灌砂施工效果实施实时、经济、有效的监测,是施工监测必须要解决的难题。本文结合南昌红谷隧道监测实例,系统地介绍了冲击映像法在基础灌砂施工中的应用情况,包括测线布设、数据采集、分析与评定方法、监测结果以及相关的结论与施工建议。监测结果表明： 冲击映像法能够对基础灌砂效果进行实时有效地评判,是一种新的基础灌砂施工监测与灌砂效果评价方法。     

沉管隧道基础灌砂管底压力的监测试验研究

为确保沉管隧道的工程质量,对沉管隧道基础灌砂施工进行实时监测十分必要。通过沉管隧道等比例灌砂模型试验,探索一种新的基础灌砂施工的实时监测方法--基于管底压力监测系统及其分析方法,并对不同工况下灌砂过程中管底压力的变化状况进行研究。研究表明： 1）最先灌砂孔在灌砂过程中不同方位同间距的底板压力呈现完全类似的变化规律,底板压力呈波浪型起伏而逐渐增大,该变化对应砂积盘的形成与消散状况; 2）结合观察窗的观测结果,可确定砂积盘扩展的压力门槛值; 3）先期灌砂孔对后期灌砂孔的底板压力影响明显,致使其不同方位底板压力变化更大、更复杂,后期灌砂砂积盘形成的压力大于前期灌砂砂积盘所形成的压力。     

南昌红谷隧道沉管灌砂基础施工技术

以南昌红谷沉管隧道为例,建立物模灌砂试验,实践表明砂水比1∶8～1∶12、水泥熟料掺量6%、灌砂压力控制在0.1～0.15 MPa,砂积盘半径能达到7.5～8 m。综合灌砂量、压力监测、水下探摸、管内测量4种监测方式,并利用全波场无损检测法和冲击映像法相结合的方式进行灌砂过程监测及其充填效果综合评价,得出结论： 中孔以扩散半径达到7.5～8 m及充盈度≥65%为终孔指标,边孔以扩散半径达到7.5～8 m及溢砂与前一孔溢砂融合为终孔指标,进而指导砂泵压力及停泵时间;通过合理配置灌砂设备及选择优质灌砂料,并分析灌砂施工中出现的问题及解决对策,E1-E6管段基础灌砂完成后,管段沉降值均在可控范围内,表明沉管管段灌砂基础质量可靠。     

广州珠江隧道沉管隧道灌砂基础处理

广州珠江隧道工程的主要特点是江中段水下部分采用了"沉管法"进行施工.主体沉管段箱体准确沉放于预先开挖的基槽内,再利用灌砂法对沉管段的基础加固.本文针对珠江隧道采用的沉管灌砂法.介绍了珠江隧道底部基础处理有关施工技术问题,从而为同类沉管隧道工程提供了可供参考的工程经验.     

上海市外环沉管隧道基础处理技术研究

该文主要介绍了沉管隧道基础处理的方法,包括先铺法（刮铺法、桩基法）和后铺法（灌砂法、喷砂法、砂流法、注浆法、灌囊法）,着重讲述了压砂法原理及在上海市外环沉管隧道基础处理中的试验内容。以广州珠江沉管隧道基础处理为例,确定沉管隧道基础压砂材料配合比中水泥熟料的掺量,并提出以抗液化安全系数指标为灌砂施工的质量检测的评定依据。     

沉管隧道技术应用及发展趋势

随着我国城市化进程快速推进,很多大城市集中在江河两岸或江河入海口附近,沉管隧道具有埋深浅、通行能力大、线路短、横断面形状选择灵活、管节预制质量易于控制和防水效果好等优点,使得沉管隧道技术得到广泛应用和迅速发展。1)归纳沉管隧道的主要技术,有隧道位置的选择原则与建设条件调查、几何设计、结构与防水设计、接头处理、基础处理、管节浮运沉放等;2)从隧道的精细化地质勘察、基础处理、基础垫层处理和消防技术等方面,介绍目前世界上建造规模最大的沉管隧道——港珠澳大桥沉管隧道施工关键技术,其建设标志着我国沉管隧道技术已达到国际先进水平;3)结合国内外沉管隧道修建情况,总结沉管隧道工程技术的发展趋势:规模不断增大、环境适应性越来越强、施工装备水平不断提升、最终接头技术不断进步;4)随着沉管隧道理论设计、施工工艺和配套工程的不断发展,关键技术的不断完善,新工程的不断建设,以及新技术、新工艺和新设备的不断涌现,将推进沉管法隧道技术再上新台阶。     

内河中游南昌红谷沉管隧道施工关键技术

南昌红谷隧道过江段采用沉管法施工,隧址位于赣江中游,流速和水位落差大。为解决两岸大型围堰填筑、异地双干坞管节预制、复杂河道水文条件下管节浮运、对接以及管节基础处理效果检测等方面存在的施工难题,采用“充砂长管袋+塑性混凝土墙+钢筋混凝土墙”的组合结构与堰内基坑钢管堵头桩“干割除”方法,实现围堰快速施工和防渗抗洪的要求;通过混凝土配合比设计、浇筑、养护、温控技术以及管节预制关键设备选型和大型钢模整体转场的施工方法确保管节制作的质量和速度;采用江河中大流速下管节浮运的专用装置、合理的管节拖轮浮运船舶编队方法和多功能GPS-RTK综合监测系统,确保超长距离管节浮运安全;采用可视化监测、水下探摸和管节接头水密控制技术,实现高水差下管节准确对接;采用冲击映像法和潜水员探摸相结合的方法,对沉管基础灌砂效果进行实时监测与综合评价。实践表明,红谷隧道施工形成的一系列新工艺与新技术,能有效解决施工中的难题、降低安全质量风险、缩短工期、节约成本,并对今后的沉管隧道工程具有借鉴意义和推动作用。     

生物岛-大学城沉管隧道灌砂试验及结果分析

 基础灌砂是沉管隧道施工中的重要环节,通过试验模拟灌砂过程,寻找各参数之间的相互关系,对原设计灌砂配合比进行验证分析。单孔灌砂时,除4个角外,管节模型底部砂盘溢出,砂盘表面平坦密实;双孔灌砂时,先灌砂孔部位发展相对较好,砂盘扩展充分。不同配合比砂盘的发展有所不同,同等灌砂压力下含砂量越高,扩散半径越小。砂基础承载力和密实度完全满足设计要求,但砂盘密实度由于不同的配合比有所差别,砂盘边缘处与冲击坑边缘处密实度相对较低。     

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。     

内河沉管隧道干坞选择形式的探讨

内河相比于海洋环境,河道窄、水深浅,流速大、航运密集、水位落差大,同时城市中心地带建筑物密集,河道上的桥梁限制了大型水上作业设备的使用,给沉管隧道建设带来许多难题。该文结合建设环境、沉管隧道规模、管段结构类型等,分析了轴线、旁建、分离、移动和工厂化干坞的适应性,并给出相应工程案例,建立了基于内河复杂环境条件下的沉管隧道干坞选择方法。     

红谷沉管隧道GINA止水带数值模拟分析

沉管隧道接头结构复杂,相对于预制管段,管段接头是沉管隧道的薄弱环节。管段的不均匀沉降会导致接头处的张开与错动,引起GINA止水带的变形,造成接头防水能力的降低甚至丧失,从而对隧道的安全运营造成极大的危害。采用有限单元法针对沉管接头GINA止水带进行建模,对多工况下GINA止水带的受力变形机制进行系统化研究,以期对沉管隧道接头的防水设计和施工提供参考。主要结论如下： 1）运营工况下,GINA的压缩量不宜小于90 mm,接头张开量不宜大于35 mm; 2）设计条件下管节相对水平错动20 mm,相对竖向错动35 mm时,不会影响GINA止水带功能; 3）运营工况下,GINA止水带两肩部的差异变形对其止水功能影响较小。     

内河中游沉管隧道管节浮运沉放水文窗口选择研究

沉管隧道工程管节浮运沉放对浮运水位和流速的要求高。南昌红谷隧道为国内首座内河中游沉管隧道,受季节降水影响,水位和流速变化幅度大,满足浮运条件的水文窗口较少。通过对管节受到的水流力和拖轮拖力计算,确定水文边界条件。采用声学多普勒流速剖面仪（ADCP）对浮运航道内关键点和控制断面流速、水位进行监测作为水文预报的基础。采用相应水位（流量）法和合成流量法相结合的方法预测隧址位置水位、流量,将预测的水位、流量结果导入数值计算模型计算浮运航道内的流场分布。现场实测表明,水位和流速预测误差为±30 cm、±0.15 m/s,满足管节浮运水文预报精度的要求,并有效指导浮运沉放水文窗口的选择,保障红谷隧道管节浮运沉放施工的安全。     

红谷沉管隧道管节大体积混凝土温控与防裂技术

红谷双向6车道沉管隧道管节具有横断面尺寸大且结构形式复杂、一次浇筑混凝土体量大、内外温差及温度应力大和防渗抗裂性能要求高的特点。针对这些特点首先通过水化放热性能试验和小圆环开裂试验优选了胶凝材料体系,进而通过力学性能、耐久性能及抗渗性能试验确定了低热低收缩的混凝土配合比,然后开展现浇试块和管段的温度测试,分析大体积混凝土内温度变化规律和冷却水管的降温作用,并结合温控测试与信息化施工技术指导了后续管段预制中冷却水管的布置及相关温控防裂措施的动态部署。最后结合试验分析结果与现场施工环境,形成了管节混凝土入模温度控制、分段分次分节浇筑和快插慢拔捣固工艺、循环冷却水管通水时间和管节拆模时间控制、管节各部位针对性养护措施等贯穿管节预制全过程的防裂技术,确保了沉管管节大体积混凝土的防裂抗渗性能。     

公路沉管隧道的发展及其关键技术

为使隧道工程建设者们对沉管隧道工法的历史、关键技术及发展等有更全面的认识与了解,便于作出较科学合理的判断,按照建设时序、地域和主要技术特点等因素对世界范围内既有的公路沉管隧道事例进行分析梳理,总结出目前沉管隧道所历经的3个主要发展阶段及其典型技术特征,并对公路沉管隧道的纵断面、结构横断面、地基基础及隧道接头等关键技术进行探讨与归纳。最后,以我国在建的超大型港珠澳沉管隧道工程为例,分析了我国外海首座公路沉管隧道设计中的关键技术问题及其解决对策,可为我国公路水下隧道的方案制订及设计研究提供有益借鉴。     

沉管隧道管段浮运中的水流阻力性能及其在回旋区转体的流速流场模拟分析

南昌红谷隧道沉管浮运过程存在2个关键的风险控制点,分别为浮运过南昌大桥及回旋区转体,在这2处水流流向及流速复杂,浮运施工风险非常高。为校核浮运方案的合理性,需对管段浮运过程中水流阻力性能进行分析,以保证浮运安全。基于Fluent和MIKE流体计算软件,通过数值模拟的方法对沉管管段在2个关键风险控制点中所受水流阻力进行分析。对于管段浮运过南昌大桥过程,得到了管段所受水流阻力大小及其变化情况; 对于回旋区转体过程,先对水阻力系数Cw进行率定使其适用于本工程,再通过数值模拟得到不同水文条件下的回旋区流场,两者结合得到管段所受水流阻力大小。以期为复杂边界条件下管段水流阻力计算提供一套方法,计算结果为隧道管段浮运方案的制定提供参考。     

沉管隧道健康状态评价中权重确定的主-客观融合方法

结合主观赋权法和客观赋权法的特点,采用改进的层次分析法--乘积标度法和熵权法相融合,发挥了层次分析法--乘积标度法的灵活性和熵权法能够表征指标包含信息量大小的优点,建立了既能发挥主观经验知识又能结合客观数据分析的主-客观融合的赋权方法;利用建立的红谷隧道健康状态评价模型的层次结构,充分考虑环境作用、结构应力、结构变形、裂缝和渗漏水的因素,并根据某隧道健康监测数据进行权重分析研究。结果表明本文提出的方法取得了较好的效果,对沉管隧道健康状态评价过程中指标权重的确定具有指导意义。     

南昌红谷沉管隧道江中模袋砂围堰冬汛灾后土石围堰重建施工技术

为快速恢复南昌红谷隧道冬汛灾后被冲毁的模袋砂堰体,给围堰内剩余工程提供无水作业条件,选用“土石围堰+塑性混凝土钻孔咬合桩和高压旋喷桩防渗体系”新型堰体恢复方案： 水中利用抓斗船沿围堰轴线抛填石块,陆上利用自卸汽车外运黏土从堰体两端逐步抛填直至堰体合拢,采用成孔过程中对周边地层扰动较小的反循环钻机施工塑性混凝土钻孔咬合桩,并在新做塑性混凝土咬合桩与原围堰塑性混凝土防渗墙接茬处施工高压旋喷桩加强止水。实践证明： 重建土石围堰具有施工速度快、成本相对较低、作业区域小、稳定性好、抗渗能力强等优点,适用于沉管隧道江中围堰的新建和重建等临时性水利工程。     

淤泥层中沉管隧道基础形式选型及沉降数值分析

为探究不同基础施工方案对沉管隧道纵横断面的沉降影响,以广州市南沙区拟采用沉管隧道的过江方案为例,针对该地区淤泥层不同厚度分别提出换填、抛石挤淤、挤密砂桩、水泥搅拌桩和PHC桩5种沉管铺设基础设计方案,并采用Plaxis 2D软件对不同方案下的沉管隧道纵横断面进行数值模拟,尤其针对不同相邻地基工况,采用换填+砂桩、抛石+砂桩2种典型组合方案沉降进行分析。结果表明,5种方案下的沉管隧道纵横断面沉降变形规律较为一致,沉降值均满足设计规范要求; 2种不同工况组合下的沉降值也满足要求,提出适宜南沙地区的沉管隧道铺设方案。     

沉管隧道常见病害及检查维护思考

为解决沉管隧道养护规范缺乏、巡检养护盲区多等问题,在隧道养护规范的基础上,对现有相关文献进行总结。以钢筋混凝土结构沉管隧道为例,首先,将沉管隧道常见病害分为主体结构病害、接头部位病害和附属结构病害3大类,并详述不同病害的成因及外观表现; 然后,从预防性维护角度出发,提出沉管隧道巡检检查体系,巡检检查工作除日常巡查、经常检查、定期检查、应急检查和专项检查外,还应开展初始检查,并在运营期间采用健康监测系统对结构安全进行实时监测; 最后,根据沉管隧道检查维护的可能发展趋势,对标准化养护体系建设、遮挡隐蔽病害检测监测技术和少干扰快速检测技术等进行探讨。     

内河沉管隧道岸上接口段设计与施工

为解决南昌红谷隧道高水位差条件下岸上暗埋段与沉管段连接处(接口段)挡水,顺利完成前期接口段的施工以及后续沉管浮运前接口段的拆除问题,综合考虑工程施工的安全性、可靠性及经济性,选用大型充砂长管袋围堰及防渗墙作为岸壁保护结构,钢管桩、旋喷桩和搅拌桩的组合形式作为围护结构。对常规水上拆除接口段方案进行优化,研究出干拆除堰内基坑堵头钢管桩、陆上进行管节基槽开挖以及对接范围内围堰陆上同步拆除等关键施工技术。施工效果表明:充砂长管袋围堰及防渗墙的组合止水效果好,陆上拆除接口段钢管桩、管节基槽及长管袋围堰质量有保证,作业安全可靠,接口段拆除工期缩短约31%,拆除成本降低约26%,取得了较好的应用效果,可为类似沉管隧道工程提供参考。