隧道管段锁定抛石工法

中交上航局航道建设有限公司

1 前言

隧道是城市交通枢纽的重要组成部分，沉管式隧道具有多通道、流量大、满足多种车型通行等优点，近年来逐步受到市政工程界的重视与推广。

沉管隧道管段在沉放后容易受水流冲击而移动，需立即进行回填覆盖抛石。中交上航局航道建设有限公司总结沉管隧道管段锁定抛石施工经验，提炼形成了沉管隧道管段锁定抛石施工工法。 2 工法特点

施工船舶获得高精度的计算机定位定深系统支持，在计算机界面上可清晰反应施工状态，使水下不可见的工况变为数据化可视技术。抛石网兜可沿着沉管壁下降十几米而不碰撞沉管，大、小排钢缆分别提降可将块石从网兜内顺利倒卸，对沉管无振动，无冲击。该技术属于国内首创，为沉管隧道施工技术解决了一大技术难点。

图2 管段锁定抛石示意图

3 适用范围

本工法适用于沉管隧道管段或其他水下建筑物沉放后的锁定抛石或锁定覆盖。 4 工艺原理

4.1 根据抓斗挖泥船泥斗的升降及开闭钢缆（即大小排钢缆）可以分别控制的条件，实现装石网兜两侧分别提升和下降，使网兜内石料倒卸至指定位置。 4.2 利用抓斗挖泥船定位定深系统指导施工，实现抛石网兜精确吊卸到指定位置。定位定深系统原理如图4.2.1-1。

图4.2.1-1 抓斗挖泥船定位定深系统原理图

其中h1、h2为精确量取的固定值， h3的值由吃水传感器实时获得并输入计算机。H1、H2由GPS-RTK精确测定，是相对于用户事先设定某一高程基面的高程值。

4.3 定位定深系统计算机可实时显示网兜所处的深度和与基槽中心的偏移量，形象地反映作业的深度和工作量，并具有后期处理分析功能。 5 施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程如图5.1

技术交底，自编或确定运石料船确定抛石 技术交底，输入施工 购买钢丝网兜 （自航驳） 施工船 段电子海图 船舶调迁 办理施工许可证 办理航行通告 安全检查 启舱进点 拆卸泥斗、装妥等长 吊绳与保险吊钩 GPS－RTK建立 控制站 自动潮报仪安装 GPS－RTK定位仪 选择合理锚位 指示施工点 抛石船抛八字锚 网兜水面校0位 根据当地高程标准 修改船舶高程设定 编写施工作业指 导书、计算抛石量 调整船位、准备抛石 驳船装石 对称定点定量抛石 水砣自检 第三方测量 分段验收、业主、 阶段抛石完成 监理确认签字 合格报告 工序间隔等待下 一管段抛石 工程验收 业主、监理确认 竣工验收报告 接受新任务 船组解散、分别调迁 图5.1 沉管隧道管段锁定抛石施工工艺流程图

5.2施工操作要点 5.2.1 准备阶段

1确定抛石施工船

抛石施工船必要条件：装有高精度定位定深控制系统，可确保石料准确投放到指定地点。

2编写施工作业指导书，预算抛石数量，配套船舶，施工区域，进度、质量及安全要求。

3办理施工许可证、航行通告等。

4选取自航泥驳作为运石船，准备钢丝网兜，吊装钢丝绳等。网兜尺寸2.5m×2.5m，网孔约100mm×100mm，用Φ8-Φ12钢缆编织。

5选择合格石料供应商，提供符合锁定抛石技术要求的石料。

6 在施工区域附近合适位置安装自动潮报仪、GPS-RTK基准站，根据委托单位提供高程基面换算当地高程基面。

7 技术交底。向施工船舶进行技术交底，输入标有锁定对象的大地坐标位置、轮廓图和抛石范围界限的电子海图。 5.2.2 施工阶段

1 抛石船进点抛锚。拖轮将抛石施工船拖带至抛石工作段，利用船上定位系统确定抛石段中心位，用抛锚工作艇立即对船抛锚。锚位选择根据以下原则：

1） 可确保航道单侧安全通航； 2） 船舯线平行于基槽；

3） 在已开挖好沉管基槽外100米，有二个锚尽可能在滩涂上； 4） 先抛上流锚和上风锚； 5） 绞紧锚缆，检查船位；

6） 锚缆长度，能顺基槽长度方向来回移动为1.5倍沉管长度； 2 拆卸抓斗。在大、小排四根钢缆末端连接四根等长的带有安全吊钩的钢丝绳，钢丝绳长6米，钢丝绳规格24 ZAA 6×24S+7FC。

3 高程校零：抛石船吊机吊起第一兜时，将网兜吊至水面，将计算机高程设置归0位。

4 网兜落底减速设定。

5石料装运要求。在石料场将块石装入网兜，石料与网兜一起吊装上船，石

料不允许散装，用网兜按顺序排装。

6 将运石船靠泊抛石船旁，抛石船按顺序吊起装有石料的网兜，利用抛石船定位定深系统，操作人员将网兜沿着沉管壁吊至水底待抛点，分别松、紧大小排钢缆，准确倾倒石料。

7 将沉管沿轴线方向分成若干丝，抛石分丝分层进行。沿管段轴向从固定端开始3/4部分进行抛填，还剩1/4部分待下节管段沉放完成后再抛，以防抛石滚落到下节管段基槽影响沉放。

8 为了确保管段不产生位移，施工遵守涨潮先抛上游侧，落潮先抛下游侧原则，要求施工过程中管段二侧块石的抛放大致对称。

9 施工过程中船舶要经常用水砣自检，当一个管段按作业指导书要求完成抛石并自检合格后，将船移出施工区域进行测检，合格后再转入下一管段，直至工程全部结束。 6 主要机具设备 6.1 材料

6.1.1 油类：船用清柴油、润滑油等各种油料。 6.1.2 钢丝网兜：约100只。 6.1.3 船舶常规机械配件、耗材等。 6.1.4专用钢丝吊缆、吊钩各四个。 6.2 吊抛施工船

抓斗式挖泥船。宁波常洪隧道抛石施工选用航扬401轮，上海外高桥隧道抛石施工选用航扬1308轮，见图6.2-1。

图6.2-1 航扬1308轮 6.3辅助船舶 6.3.1 自航驳船。

6.3.2 交通船兼工作小艇，配有搬锚器，用于抛石船抛锚、搬锚。 6.3.3 测量船。 7质量控制 7.1质量控制标准

执行国家相关标准及行业规范。 7.2 质量控制措施

7.2.1 施工技术交底。工程开工前，由工程项目部疏浚工程师向施工船舶船

长、施工员，进行施工工艺、质量要求交底，明确施工要点、工艺、质量标准、验评标准。

7.2.2 制定质量工作计划，定期分析影响工程施工质量因素，寻找对策。 7.2.3 施工过程控制

1 项目部施工员每天到现场指导船舶施工，督促船舶进行质量自检，查

看水陀测量记录。

2 项目部施工员在每一艘运石船抛完后，分析已抛石量与已抛区域的符

合程度，如差异过大时，立即分析原因，采取措施。

3 每班驾驶负责水砣测深，并作好记录；船长每天签署交接记录，及

时处理各类问题；组织专业测量技术人员施工节点测量； 8 安全措施

8.1 制订安全工作方针目标。以安全第一、预防为主为方针；以杜绝人员伤亡和

船舶航、机损重大、大事故发生，控制一般事故，降低小事故频率为目标；严格执行“国际海上避碰规则”、“水上安全监督管理规定”、“海上雾航规则”、“沿海港口信号规定”等。 8.2 安全管理措施

8.2.1成立项目部安全领导小组；工地实行三级安全管理；加强班组的安全管理。

8.2.2施工前对施工船舶、辅助船舶进行安全检查，消除隐患和一切不安全因素。

8.2.3 严格按照规定对施工船舶悬挂施工作业信号标志。

8.2.4 加强施工嘹望，了解进出港船舶动态，及时联络来往船舶。

8.2.5 船舶在抛锚前了解锚位水下设施，避免在过江电缆、水管等设施上抛锚，施工过程中防止走锚。

8.2.6 施工人员作业时，应按规定穿戴规定的劳防用品，水上作业时应穿救生衣，冬季施工时要有防冻、防滑措施，避免出现人身伤害事故。

8.2.7船舶修理明火作业，要履行必要的申报手续，明火作业时要安排专人值班，配备消防器材。

8.2.8落实季节性防范措施。如防台、防冻等。 9 环保措施

9.1施工中执行《中华人民共和国海洋保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《船舶污染物排放标准》及当地有关规定等章程，不违章或超标排污。 9.2 参加施工的船舶必须备有船舶油污水、生活污水处理设备，生活垃圾储存容器，做好生活垃圾的收集、分类和处理工作。

9.3 落实船舶油污水、生活垃圾回收船，定期回收施工船舶的各类固态和液态废弃物。

9.4 施工船舶配备适量的化学消油剂、吸油剂等物资，以防不测，一旦发生溢油事故，立即采取措施，缩小溢油污染范围。 9.5 余料不准倾倒在航道内。 10效益分析

施工船舶获得高精度的计算机定位定深系统支持，在计算机界面上可清晰反应施工状态，使水下不可见的工况变为数据化可视技术。抛石网兜可沿着沉管壁

下降十几米而不碰撞沉管，大、小排钢缆分别提降可将块石从网兜内顺利倒卸，对沉管无振动，无冲击。该技术属于国内首创，为沉管隧道施工技术扫清了一大技术难点，沉管位移量最小为0.15cm。

抛石工程单价为普通疏浚工程6～7倍。以本工法为指导，在宁波常洪隧道施工中，比合同工期提前二个月完成。上海外环隧道地质复杂，水面航行船舶较多，以本工法为指导，工期也有所提前，为企业创造了良好的经济效益和社会效益。 11 工程实例

11.1 浙江省宁波市东外环路常洪越江隧道（简称常洪隧道）位于宁波甬江上游，距甬江口约24km，常洪隧道设计双向四车道，江中段采用沉管型式，由4节管段相连，全长395m，其中江北第一节管长95m，其余三节均为100m，管段宽22.8m，高8.45m。该工程由上海隧道工程股份有公司建设，本公司承担了管段的锁定抛石施工任务。该工程2002年评为集团优质工程；抓斗挖泥船定深定位系统获上海市科技进步奖；常洪沉管隧道工程研究获集团2002年科技进步三等奖。宁波常洪隧道工程获2002年宁波市技术进步一等奖、省技术进步二等奖、詹天佑土木工程大奖；

11.2 上海外环隧道工程，位于上海黄浦江吴淞口，是上海外环线重要通道，该隧道承载能力大，通道多；过江段沉管共7节，每个管段约108m，该工程由上海隧道工程股份有公司总承包，上航局应用本工法承担管段的锁定抛石施工任务。上海外环隧道工程获中国市政金杯示范工程。