超大型沉管舾装施工风险管控

杨永宏，刘亚平，尹海卿

（1.中交二航局第二工程有限公司，重庆 401121；2.中交第一航务工程局有限公司，天津 300461；3.中交第三航务工程局有限公司，上海 200032）

超大型沉管舾装施工风险管控

杨永宏1，刘亚平2，尹海卿3

（1.中交二航局第二工程有限公司，重庆 401121；2.中交第一航务工程局有限公司，天津 300461；3.中交第三航务工程局有限公司，上海 200032）

港珠澳大桥岛隧工程沉管浮运安装是集多项复杂技术与诸多风险于一体的系统性工程，管节一、二次舾装为该系统的重要组成部分，质量优劣直接关系到沉管浮运、安装、对接的成败。为保障沉管安全对接，辨析沉管舾装施工的风险因数，描述管节舾装施工风险管控的具体措施，经过前20个管节的验证，所采取的一系列措施是有效的，保证了沉管顺利浮运安装。

港珠澳大桥；沉管；舾装；风险排查；风险管控

1 概述

港珠澳大桥岛隧工程沉管段长5 664m，共有沉管33节。沉管断面采用两孔一管廊截面形式，标准管节长180 m，宽37.95m，高11.4 m，重约8万t。沉管舾装源于船舶制造的舾装，但内容完全不同。沉管舾装从空间上分为管内舾装和管外舾装，从工序上分为一次舾装和二次舾装[1-2]。一次舾装为管节下水前必须做的舾装工作，包括钢封门、压载水箱、管系、节段接头、张拉压浆、聚脲涂层、压载混凝土等。二次舾装为管节下水后出坞前必须做的舾装工作，包括管内自动控制安装、管顶舾装件安装、调试等[3]。

管节舾装具有以下特点：1）舾装件（内容）种类繁多；2）涉及专业多、接口多（混凝土、钢结构、水电、测控、机械、潜水等）；3）是系统工程，舾装件间相关性强；4）高风险，舾装件重复利用；5）工期长，人员作业思想易麻痹；6）缺乏施工经验，大型沉管舾装尚属首次。

港珠澳大桥岛隧工程沉管浮运安装是集多项复杂技术与诸多风险于一体的系统性工程，管节一、二次舾装是该系统的重要组成部分。其质量优劣直接关系到沉管浮运、安装、对接的成败。

2 舾装风险管控思路

以所属工区为质量控制责任主体，负责一次、二次舾装及管节出坞前沉放演练等工作的质量风险管理；成立舾装质量风险监控组进行舾装质量风险管理；达到一个目的：不让隐患出坞门；贯彻两个理念：每一节都是第一节，细节决定成败；采用三种方法：全面质量管理，PDCA（计划、执行、检查、处理）循环管理，零缺陷管理；执行四化管理：质量/风险控制、作业程序标准化，分门别类精细化，事前确认、事中控制、事后总结程序化，风险意识、风险排查常态化；实现五个可靠：钢封门焊缝可追溯、质量可靠，封门牛腿、枕梁结构安全可靠，管顶舾装件栓接可靠，结构孔洞水密可靠，浮运安装各系统运行可靠。

3 舾装风险管控的主要措施

舾装风险及管控的主要措施[4]包括：

3.1 施工放样参数

风险因素：放样参数计算错误，放样错误。

可能导致的后果：预埋件位置偏差。

处理措施：1）对施工参数的计算和输入进行多方独立校核，确保参数的正确性；2）严格按照监控指令进行施工。

3.2 预留预埋设施

风险描述：1）预埋件位置偏差及埋设质量不达标；2）预留套筒、预埋螺杆等未进行保护。

风险后果：1）导致舾装件无法正常安装，增大拆除难度；2）安全风险增大。

处置措施：1）严格按照设计要求进行预埋件的加工、制作、安装；2）在预制过程中对预埋件进行保护，并校核预埋件位置，发现问题及时纠正；3）管节起浮、横移过程中加强对预埋套筒、螺杆的保护。

3.3 舾装件周转使用

风险描述：1）舾装件周转次数多，使用环境恶劣，不可避免出现磨损、老化、锈蚀；2）舾装件使用、拆除、运输过程中出现碰损、丢失。

风险后果：1）导致舾装件无法正常的使用；2）维修、采购周期长。

处置措施：1）注意舾装设备的日常维护及保养，建立完善舾装件检修、移交、报废程序；2）提前储备舾装件，包括蝶阀、管系、水下插座等；3）安排专业技术人员现场服务；4）坞内安排多次设备联调联试，并安排日常巡检。

3.4 钢端壳安装偏差

风险描述：1）管节成形验收偏差大；2）节段式匹配预制，张拉过程中管节线型控制难度大，导致钢端壳定位偏差大。

风险后果：影响管节安装线型，管节尾端偏差过大。

处置措施：1）提高放样精度，按设计要求进行加固；2）预制过程中加强监控；3）加强半成品保护。

3.5 GINA保护

风险描述：1）管节起浮、横移、坞内系泊过程中可能发生GINA碰损；2）恶劣天气可能造成GINA碰损。

风险后果：1）影响GINA使用寿命；2）需要修复时，工期可能大幅延误。

处置措施：1）确保运输以及安装中的成品保护；2）横移中严格控制绞移速度、管节位置；3）恶劣海况时提前关坞门，增加防风缆系，增加系船柱的安全储备；4）合理布置坞内管节位置，保持安全距离；5）定期安排水下探摸、检查。

3.6 钢封门

3.6.1 水密性

风险描述：1） 钢封门焊缝长（图1），水密性试验难度大；2）钢封门水下存放时间长，腐蚀造成水密风险增大；3）钢封门周转使用次数多，锈蚀、变形等造成水密风险增大。

图1 钢封门安装Fig.1 Installation of theend bulkhead

风险后果：钢封门渗漏水，影响管内舾装，可能造成封门内侧水密插座短路。

处置措施：1）对作业人员进行培训、交底；2）按照设计要求对钢封门焊缝进行100%检测；3）对周转使用的钢封门质量进行检查和确认；4）管节起浮时对封门进行水密性检测。

3.6.2 钢封门结构安全

风险描述：1）预埋件、舾装件的安装精度和安装质量问题；2）混凝土枕梁预制质量问题；3）钢梁、钢梁牛腿、封门周转次数多，存在腐蚀、变形；4）安装水深深，钢封门水压力大。

风险后果：钢封门失稳、变形、漏水，导致管节出现重大安全风险。

处置措施：1）严格按照设计图纸、规范标准施工，加强安装前、中、后质量监控，确保钢封门结构安全；2）增设封门应力、变形监测系统，进行实时监测；3）增设管内CCTV视频监控系统，进行实时监控。

3.7 水下线缆

风险描述：1）潜水水下线缆插接能见度低、难度较大；2）使用环境恶劣，存在污损风险；3）长期、周转、重复使用，线缆老化、破损。

风险后果：水下插座插针折断，造成安装船与管内信号中断，施工中断。

处置措施：1）固定水下线缆插拔潜水作业人员；2）定期进行水下线缆、插座的维修、保养和水下保护；3）增加1套备用线缆和水下插座，及时对更换后的水下线缆返厂维修；4）安排专业技术人员现场服务。

3.8 压载水系统

3.8.1 压载水箱

风险描述：1）预埋件安装精度和质量问题；2）水箱布质量、固定、安装问题；3）横梁、立柱安装质量；4）木方周转使用，存在破损、丢失。

风险后果：1）水箱漏水，修补难度大，影响起浮横移；2）水箱失稳，导致管内舾装件电气设备浸水烧毁、人员安全风险增大；3）管节安装后，水箱漏水导致管内定期维护成本高。

处置措施：1）控制预埋件安装精度，对水箱横梁、立柱安装、焊接质量进行监控验收；2）水箱布安装前，对木板、底板等可能造成水箱布破坏的异物进行检查、清理；3）水箱防水布改成一次性使用；4）反复检查水箱结构安全和水密。

3.8.2 压载管系

风险描述：1）管系长时间、周转使用，存在海水锈蚀、老化、损坏等问题；2）拆除、运输中阀门、压力表等保护不当，易造成损坏；3）舾装时管内遗留异物；4）管系紧固不牢，使用后发生漏水、进气现象；5）阀件未经检修直接使用。

风险后果：1）蝶阀、压载泵损坏；2）压载泵不能正常工作；3）截止阀、蝶阀关闭不严，导致海水灌入水箱；4）影响沉管沉放对接施工。

处置措施：1）管系安装过程中加强过程控制；2）对一次舾装设备进行100%维保，并对阀门进行逐个打压试验；3）严格执行水密性试验，确保水密性满足设计要求。

3.8.3 压载动力

风险描述：1）船电故障，船电与管内传输故障；2）管内设备、电缆周转使用、使用环境恶劣，易腐蚀、损坏；3）管内设备使用、拆除、运输过程出现碰损、丢失；4）副船控制系统硬件（如UPS、PLC等）异常故障；5）维保不到位。

风险后果：1）无法进行管内的压载作业；2）影响沉管沉放对接施工。

处置措施：1）管系安装过程中进行过程控制；2）对二次舾装设备进行100%维保；3）定期进行联调联试及主副船的通讯调试；4）对易损件及关键件储备充足的备件。

3.8.4 压载水控制

风险描述：1）误操作风险；2）负浮力计算错误；3）水箱液位传感器故障。

风险后果：1）负浮力控制不准确，影响管节姿态控制；2）无法准确判断压载水量；3）结合腔排水故障，影响水力压接。

处置措施：1）进行多次设备调试和沉放演练，现场进行海水密度测量，验证负浮力的参数计算结果；2）聘请厂家专业技术人员进行操作，并实施“一岗双控”；3）必要时人员从长人孔进入管内；4）备用一套液位传感器。

3.9 测量、测控系统标定

3.9.1 深水测控系统标定

风险描述：1）管节深坞区漂浮状态进行系统标定；2）参数计算、转换出现错误；3）传感器标定误差；4）标定后支架拆除，首端支架现场恢复安装、尾端支架水下潜水安装存在一定误差。

风险后果：直接影响管节沉放对接过程中的定位精度。

处置措施：1）对参数进行复核，标定时换人换设备，采用常规拉尺检核；2）对系统进行全面检查，包括软件和硬件，对应答器进行通讯测试；3）出坞、浮运期间注意保护支架和底座；4）对支架进行编号，按照编号进行重新安装；5）制作专用装置，对压力传感器进行深度校准。

3.9.2 导向杆、导向托架、测量塔标定

风险描述：1）管节深坞区漂浮状态进行系统标定；2）参数计算、转换出现错误。

风险后果：1）测量塔系统直接影响管节沉放对接过程中的定位精度；2）导向杆、导向托架直接影响管节最终的安装定位精度。

处置措施：1）对参数进行复核，标定时换人换设备，采用常规拉尺检核及GPS和全站仪比对；2）对测量塔系统进行全面检查，包括软件和硬件；3）二次标定时关闭坞门，改善标定环境。

3.9.3 测量监控系统标定

风险描述：1）倾斜仪安装偏差；2）姿态监测系统误差；3）水箱液位传感器的标定偏差；4）管内CCTV系统故障。

风险后果：1）导致测量结果错误或精度降低；2）影响管节安装测量精度；3）影响管节沉放姿态测控精度；4）无法精确控制水箱水量；5）无法对管内设施状态进行实时图像监控。

处置措施：1）加强设备维护保养；2）管内安装多台倾斜仪，进行测试比对；3）对测控设备定期进行测试；4）增加备件储备。

3.10 长人孔水密性

风险描述：人孔封孔质量不理想。

风险后果：1）长人孔拆除后人孔封板发生渗漏现象，后续处理难度大；2）长人孔渗水，影响人员进入管内作业。

处置措施：1）人孔封孔后进行长人孔灌水水密性试验，确保水密性满足设计要求；2）长人孔拆除后对人孔封板进行保护；3）加强预埋螺栓孔保护。

3.11 坞内系泊起浮横移

风险描述：1）风暴潮引起的减水引起管节触底风险；2）台风袭击影响坞内系泊安全；3）坞内灌排水、横移作业对管节系泊造成影响。

风险后果：1）缆系破坏；2）系船柱破坏；3）钢端壳、GINA、钢封门损坏；4）沉管与安装船、沉管发生碰撞、搁浅。

处置措施：1）与国家海洋环境预报中心保持沟通，做好气象预报；2）增加系缆柱的安全储备；3）优化坞内防台缆系；4）增加防风尼龙缆；5）台风等恶劣天气来临前，关闭坞门。

3.12 船管连接

风险描述：1）管顶压载混凝土安装船支墩处高差大；2）吊点螺栓预留高度过大。

风险后果：1）吊点插销无法插入；2）船管连接后船体变形大，安装船支墩受力不均匀，浮运过程中安装船易发生移位。

处置措施：1）提前采用高强度砂浆对混凝土支墩进行精确找平，并加强测量检测确认；2）协调预制工区加强对预埋螺栓预留高度、预埋件安装质量控制，必要时进行水下切割；3）坞内调试时，对吊点的设计受力进行复核验证。

4 结语

港珠澳大桥岛隧工程从施工图设计阶段开始，充分考虑了舾装件承受的水压力、重复使用的可靠性等因素，确认了影响使用的各类施工荷载，核查了各施工阶段抗浮安全系数，辨析了舾装施工过程中可能存在的风险因素，制定了切实可行的安全保障措施，并在施工过程中不断优化和完善。经过至今20个管节的顺利浮运安装，舾装施工工艺、安全保障措施、风险防控体系等均得到了检验，证明是有效可行的，这也为后续管节的安装积累了宝贵的经验。本工程总结出的舾装施工管理思路、管理制度、风险管控措施，可为类似工程参考借鉴使用。

[1]中交股份联合体港珠澳大桥岛隧工程第Ⅲ工区二分区项目经理部.港珠澳大桥岛隧工程一次舾装及水密性试验专项施工方案[R].2012. ProjectManagementDept.of the Second Subarea ofWork AreaⅢfor Island and Tunnel Project of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge Joint Venture of China Communications Construction Co.,Ltd.The construction plan of the firstoutfitting and watertest in HZMBProject[R].2012.

[2]中交股份联合体港珠澳大桥岛隧工程第Ⅴ工区项目经理部.港珠澳大桥岛隧工程沉管二次舾装施工方案[R].2013. Project Management Dept.ofWork AreaⅤfor Island and Tunnel ProjectofHongkong-Zhuhai-Macao Bridge JointVentureofChina Communications Construction Co.,Ltd.The construction plan of the second outfitting in HZMBProject[R].2013.

[3]中国船舶工业总公司.船舶设计实用手册：舾装分册[M].北京：国防工业出版社，2013：443-452. China State Shipbuilding Corporation.Practical handbook of ship design:outfitting fascicule[M].Beijing:National Defence Industry Press,2013:443-452.

[4]中交股份联合体港珠澳大桥岛隧工程第Ⅴ工区项目经理部.港珠澳大桥岛隧工程沉管安装施工风险管理手册：舾装分册[K]. 2013. Project Management Dept.ofWork AreaⅤfor Island and Tunnel ProjectofHongkong-Zhuhai-Macao Bridge JointVentureofChina Communications Construction Co.,Ltd.Construction risk managementmanual of the immersion in HZMB Project:outfitting fascicule[K].2013.

Risk control for outfitting construction of ultra-large immersed tube

YANGYong-hong1,LIUYa-ping2,YINHai-qing3
（1.China Communications2nd NavigationalBureau 2nd Engineering Co.,Ltd.,Chongqing 401121,China;2.CCCCFirst Harbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300461,China;3.CCCCThird Harbor Engineering Co.,Ltd.,Shanghai200032,China）

The immersed tube floating installation in the Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge island&tunnel project is a systemic engineering,which integrating various complex technologieswith a lot of risks.The first and second outfitting of tube elementsare the important partsof the system,its fitand unfitquality directly related to the success of the floating,installation, and docking of immersed tube.In order to ensure the safe docking of immersed tube,we analyzed the risk factor of immersed tube outfitting construction,described the riskmanagementand controlmeasures of the construction.By the verification of 20 tube elements,a seriesmeasuresare effective,have guaranteed the successful floating installation of immersed tubes.

Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge;immersed tube;outfitting;risk screening;risk control

U455.1

B

2095-7874（2015）11-0134-04

10.7640/zggw js201511036

2015-10-19

杨永宏（1980— ），男，内蒙古包头市人，工程师，土木工程专业，主要从事工程现场施工及技术管理。E-mail：850433619@qq.com