沉管安裝碎石回填質量控制

張建軍，尚乾坤

（中交一航局第二工程有限公司，山東 青島 266071）

1 工程概況

港珠澳大橋沉管隧道穿越珠江口廣州港、深圳西部港區出海主航道，沉管段長5 664 m，共有管節33個，其中E28～E33管節位于半徑為5 500 m的平面曲線上，其余為在線段。

沉管回填的平面軸線與沉管隧道路線平面軸線相一致，回填寬度以沉管段平面軸線為對稱。沉管回填的縱斷面形狀基本與沉管隧道路線縱斷面一致，回填頂標高結合沉管結構頂標高、各區段回填厚度等確定。鎖定回填和護面層回填之間為一般回填，回填高度與管節頂齊平，以減小防護塊體和塊石填筑時對沉管結構的不利影響。一般回填采用粒徑為5～80 mm的碎石，頂輪廓設計允許誤差為±500 mm[1]。

2 施工難點

1） 缺乏施工經驗

本工程在國內尚屬首次，沒有使用自帶皮帶機系統的溜管船的經驗可循，需要不斷摸索、系統調研和計算分析，因此技術難度大是施工的最大難點。

2）海浪、海流影響大

本工程全部位于海上，屬于典型外海無掩護施工，水流急、海浪大，施工作業水域最大水深達45 m。表1為中科院南海所通過1 a的觀測值統計整理出的臨時測點各級有效波高出現頻率。

3）回填精度高，技術難度大

作為管節安裝后的重要工序，回填精度要求高。回填需對稱、均勻同步施工，對施工設備、施工工藝和質量控制提出了更高的要求。回填施工作業水域水深較深，常規施工工藝難以保證施工質量，需要專門的回填船進行管節回填施工。

表1 臨時測點各級有效波高出現頻率統計表Table 1 Occurrence frequency of significant wave height at different levelson the temporary measure point%

4）交叉作業多，前后工序銜接嚴密

沉管回填施工時交叉工序繁多，碎石基床整平、沉管浮運安裝、舾裝件拆除等，特別是島隧結合部的施工交叉搭接多，施工區域內的船舶作業多，給現場的施工協調帶來了很大困難。

5）施工位于航道區，船行波影響大

回填作業臨近通航航道，回填船受船行波影響大，同時遭遇意外碰撞風險增大。

3 一般回填流程

一般回填施工流程如圖1所示。

圖1 碎石回填流程圖Fig.1 Flow chart of gravel backfill

4 質量控制方案

4.1 施工方案控制

1）施工前期要做好施工方案的制定及審核，技術負責人對參與施工人員做好詳細交底工作，確保每個人熟練掌握所負責工作內容和技術要點。

2）加強技術管理，做好審核圖紙、文件、變更設計、技術交底、測量放樣、復核等工作，做好監測及質量驗收評定，配合監理人員做好隱蔽工程檢查及驗收。

3）堅持一切以數據說話的原則，做好各種檢測記錄，使整個施工過程技術管理標準化、制度化、規范化。

(2)兩化融合有效激發高級生產要素作用，驅動重點行業全要素生產率階躍提升 兩化融合可有效激發技術創新活力，不斷夯實支撐兩化融合發展的新型基礎設施建設，促進行業技術發展各項重點的全面落實。同時，隨著兩化融合的持續深入，企業對勞動力、土地、資本等一般性生產要素的依賴程度逐漸降低，而技術、管理，尤其是數據等高級生產要素的作用被不斷激發，兩化融合水平與行業全要素生產率顯著相關，且呈現階躍式提升。

4.2 材料質量控制

1）對原材料料源、供應商、運輸路線、存放場地等進行詳細考察，對其質量保證能力、質量符合性及穩定性進行評估，提前解決可能存在的問題。

2）進場材料嚴格按規定檢驗，一般回填石料采用粒徑5~80 mm碎石，級配良好，碎石中不得含有黏土塊及植物雜質，石料飽和單軸極限抗壓強度不低于30 MPa。

4.3 施工過程控制

1）為了減少大流速對溜管的影響，盡量選擇在小流速情況下進行回填施工。經過多次現場施工觀測，積累經驗，逐步確定在10 m平均流速小于0.5 m/s條件下進行施工。為了減少船行波的影響，通過現場觀測和船行波研究，對航道內的船舶進行限速，航速限制在10 kn以內。

2）2個下料管精確定位，溜管底端距管節頂5 m左右，防止溜管碰撞管節造成管節損壞以及對船體造成破壞。平面位置通過船上的GPS和溜管的位置關系來確定，豎向位置通過GPS高程和溜管下方長度來計算距管節頂面距離。

3） 回填時必須保障管節兩側同步、等量回填，施工過程中管節兩側回填高差不超過2 m，以防止造成管節移位，如圖2所示。

圖2 碎石回填示意圖Fig.2 Sketch of gravel backfill

4）在完成一個點位的回填施工后，停止皮帶機運轉及石料輸送，移動回填臺車，下料管空管移動，利用安裝在下料管底端的測深儀進行標高檢測，合格后移動溜管至下一點回填，見圖3。

圖3 測深儀標高測量示意圖Fig.3 Sketch of elevation measurement by altimeter

6）為了防止回填碎石滑落至待安管節位置，影響下一管節安裝，每個管節只回填前165 m，剩余25 m在下一管節安裝完成后進行回填，依次順延。

7）一般回填時，要控制好靠近隧道結構側的拋填落距，避免對隧道結構造成損壞。

8）一般回填結束后，采用多波束探測聲納測深系統對能覆蓋防護層回填區域及以外至少10 m范圍的區域進行探測測量，每5~10 m一個測試量斷面，每2~5 m一個測點[1－2]，檢查回填范圍、標高和坡肩寬度等是否滿足設計要求，如出現漏拋現象要重新進行定位進行補拋。

9）回填碎石時盡量采用溜管船，減少皮帶船施工定位偏差風險，回填時勤用高度計測深儀進行檢測。回填塊石時勤校核潮位，勤打水測量水深。具備多波束檢測條件時采用測量船進行全斷面檢測，出現漏拋時重新定位補拋，直至檢測合格后再提交監理驗收。

10） 定時監控GPS信號[3]，防止定位和石料落點出現偏差。GPS信號不穩時停止施工。

11）回填施工過程中密切注意漲、落潮，避免石料落點出現重疊，造成超高現象。

4.4 船機設備控制

1）回填施工前及時對船上錨機、皮帶系統、溜管等關鍵部位及設備進行校核和檢查。

2）施工過程中要重視對高度計測深儀和GPS的校核，防止回填過程中GPS信號不穩和高度計測深儀測深數據不準確，造成回填精度誤差過大。

3）回填船錨系嚴格按照方案要求布置，保證錨纜拋出部分長度足夠，防止走錨導致回填位置偏移或溜管碰撞邊坡造成船體破壞。

5 結語

開工至今，采用上述施工方法已成功完成近一半的沉管回填作業，回填合格率達100%，未出現過質量問題，保障了沉管的穩定及安全，有效控制了石料的損耗，達到了控制成本的效果。今后將不斷積累施工經驗，優化改進施工方案，進一步提高施工效率和質量。