沉管隧道基础处理技术发展与展望*

2022-04-28 14:32谢雄耀张乃元
施工技术(中英文) 2022年7期
关键词:基槽整平管段

谢雄耀,张乃元,周 彪

(同济大学地下建筑与工程系,上海 200092)

0 引言

沉管隧道是指将若干节预制管段依次浮运到隧道现场沉放安装,并在水面下将管段互相连接而成的水下通道[1],其横断面一般由图1中的几部分组成,建造过程如图2所示。沉管法具有埋深浅、坡度与长度小、断面自由且利用率高、施工工期短、管节预制质量好、防水技术成熟等优点,由于整体比重小,加之柔性的管节接头体系,可适应各类地层条件。

图1 沉管隧道典型横断面

图2 沉管段典型施工工序

自美国Detroit河沉管隧道(1910)建成以来,沉管法在美国、荷兰、日本等20余个国家和地区得到广泛应用,一些典型案例如表1所示。目前我国沉管隧道建设速度和规模与日俱增,迄今已建成18条沉管隧道,包括世界最长的公路沉管隧道——港珠澳沉管隧道(2017);还有深中通道、大连湾海底隧道、广州如意坊隧道、广州车陂隧道、揭阳榕江新城隧道、襄阳鱼梁洲隧道、香港沙中线过海隧道等多条沉管隧道正在建设中。

沉管隧道的基础处理是通过水下铺填材料实现海床土体与隧道结构传力连接的重要环节。由于沉管结构质量较轻且受到水的浮力,完工后基底处荷载相比开挖前一般会有所减小,起初工程界普遍认为沉管隧道对地基基础处理的要求较低,但事实上,基础处理与隧道的沉降状态直接相关,对运营的安全可靠性有重大影响。通过铺填砂石等材料,可以避免基槽开挖后底面残留不平整导致的受力不均;施作桩基础可以克服基槽强回淤压缩性大、天然地基过于软弱或纵向不均匀、地震或重车造成砂土层的振动液化等带来的危害,加入熟料改良压砂法或采用压浆法、碎石垫层、桩基础等也可以降低振动液化问题的影响,从而减少隧道的纵向不均匀沉降,以避免结构受力集中、接头变形过大引发开裂渗漏、接头失效、铁道平整度超限等严重事故,保障隧道的安全正常运行和长期耐久性。

自20世纪以来,Van Tongeren[2]、Lunniss和Baber[3]以及徐干成[4]、张庆贺[5]、Wang[6]等学者已经对沉管隧道基础处理的要点及案例进行了许多研究。然而在实际施工中,基础铺设受到地质、水文、航道等诸多因素影响,且水底条件下施工过程和质量难以直接有效地观测,误差产生概率高而不易及时发现和修正,因此如何合理选取基础形式并保证基础处理的质量仍是目前沉管隧道施工普遍面临的难题[7]。

1 沉管隧道基础处理发展历程与挑战

1.1 沉管隧道基础处理发展历程

在百余年来沉管隧道建造的历史中,基础处理技术的发展扮演着重要角色,可根据对宽度的适应能力划分为前后两个阶段。

20世纪早期,伴随着沉管法在北美地区的应用,刮铺法和灌砂法的发明是第1代基础处理工法诞生的标志,也是先铺法、后填法两类工法的开端。20世纪的先铺法与20世纪40年代前的后填法属于第1代工法,对底宽较小的管段尤其是北美早期圆形、八角形、花篮形钢壳隧道较为适用,例如La Salle街隧道(1912,宽12.5m)、Posey沉管隧道(1928,直径11.3m)采用灌砂法,第1条Hampton隧道(1957,直径11.25m)、旧金山海湾快速交通隧道(1970,宽14.58m)采用刮铺法。

随着对隧道交通量的需求不断增加,对沉管隧道管节车道数和断面宽度的要求也相应提高,但灌砂法的喷砂管不能将矩形宽断面隧道中部的空隙充填密实,刮铺法装置对底宽15m以上的管段刮平所需设备的规模和牵引力过大,第1代工法对断面宽度大的隧道基础施工存在困难。为克服这一缺陷,第2代基础处理工法得以发明并广泛应用,其中喷砂法最早由一家丹麦公司在第1座矩形混凝土沉管隧道——荷兰Maas河沉管隧道(1942,宽24.77m)建设中提出,碎石整平法(Scrader)是一家荷兰承包商在Oresund海峡隧道(1999,宽38.8m)施工中发明的,它们很好地适应了矩形混凝土管段对宽断面施工的需求,有力地推动了沉管隧道形式从圆形钢壳为主到矩形混凝土为主的变革,使沉管隧道的车道数量和断面利用率大大提高,在此后的工程中被广泛采用。

在跨越断面宽度的限制后,为减小施工对通航影响、降低震动液化危害、提升基础表面精度、减轻回淤影响及降低成本等,第二代工法不断得到改进。荷兰Vlake隧道(1975)建设中为进一步解决门式台架占用航道、费用昂贵的问题,发明了设备更简易的压砂法;日本东京港第一航道水底道路隧道(1976)建设中将灌注填料由砂改为砂浆,实现了抗震性能的提升,形成了压浆法;碎石整平法施工船舶的定位、抛石、整平、检测设备及施工管理系统等不断优化升级。

表1 世界典型沉管隧道工程

桩基础也属于沉管隧道基础的特殊工法,在鹿特丹地铁隧道(1968)、宁波常洪隧道(2002)等少数地基条件过差、回淤强烈及震动液化影响严重的隧道中取得了较好的效果。日本衣浦港隧道(1973)等工程中还曾使用向囊袋内注浆充填管底的灌囊法,但该方法已基本被压浆法取代,灌浆囊袋构造现多用于辅助桩基础与管段连接。

综上所述,在交通功能需求与工程安全、质量、经济等因素的驱动下,经过技术发展演变历程,目前基础处理工法已形成了以碎石整平法、压砂法、压浆法为主流,以桩基础形式为有效补充的格局。

1.2 沉管隧道基础处理的问题与挑战

施工期的基槽回淤、基础层的材料特性、管底与基础层间未充满的间隙等对隧道沉降具有重要影响,基础处理不当往往是过大沉降的直接原因。目前世界范围内许多现役沉管隧道都出现了较严重的不均匀沉降:加拿大Deas Island隧道(1959)施工期间南北两端分别发生了95,100mm的沉降;比利时Scheldt隧道(1969)建成11年后沉降最大达186mm;美国Baytown隧道(1953)建成7年后沉降达到450mm,两端与中部沉降差约300mm,接头处过大的扭转造成钢壳破裂漏水[8];截至1997年,美国Fort McHenry隧道(1985)、Ted Williams隧道(1995)发生了150mm左右的不均匀沉降,第1座Hampton隧道(1957)、第2座Hampton隧道(1976)施工完成后不均匀沉降更是高达400mm[9]。许多现役沉管隧道因此需开展后期维修,耗费大量的人力、财力且影响正常交通。

在引起基础质量问题的诸多原因中,又以施工期间管底清淤和水下检测的困难最为突出。施工期基础层中夹杂的淤泥往往是沉管隧道工后沉降过大的重要原因,对基础质量的影响是致命的。但许多工程经验表明,即使进行多次清淤,由于强回淤水域淤积速率过快,很难可靠地保证基础质量不受回淤影响。比利时Scheldt隧道(1969)基槽回淤强度远超预计值,形成了厚达数米的淤泥层,在管节侧面采用的挡淤帷幕也被回淤渗透。上海外环隧道(2003)从基础完工到通车前,E7管段的两端已分别发生了310,65mm的过量沉降,E6-1管段两端发生了255,152mm的沉降,其主要原因就在于浚挖与清淤技术的限制导致强烈回淤无法有效清理,严重影响了砂基础的质量[10];通车后16年内接头最大沉降达287.3mm,引发了严重的病害问题(见图3),目前亟待全面大修。两座Hampton隧道和上海外环隧道的沉降沿隧道纵向的空间分布如图4所示。

图3 外环隧道典型病害

图4 Hampton隧道与外环隧道沉降空间分布

宁波甬江隧道(1995)所在水域河床回淤非常强烈,施工时开发了专用的回淤设备且多次清淤,但由于基槽回淤速度很快、清淤效果检测难度较大,加之清淤设备限制及排淤位置不够合理,管段沉放时管底淤泥层无法完全清除,E5管节下甚至有近60m长的基槽因淤泥较厚而未进行基底抛石,基础内夹杂的大量淤泥受力压缩是隧道后期发生较大沉降的主要原因[11]。此外,甬江隧道抛石层平整度及厚度控制精度差,加之基槽土的不规则超挖与冲击扰动,隧道截至2018年8月最大沉降91.1mm,运营后多次进行大修,设计人员曾考虑利用底板原注浆孔对各管段进行局部注浆,以控制不均匀沉降的发展。

监测检测不准确、不及时所引起的基础施工质量问题也很多,以我国3项沉管隧道工程为例:①珠江隧道施工中,由于起初没有采取严格措施对砂积盘的形成进行监控,灌砂压力监测时压力表读数摆动不定且不准确,水平仪的监测频率对管段高程判断不够及时,结果导致发生E1管段被抬升达150mm的严重事故。②上海外环隧道施工时实时监测了管段高度,对E7管段在抬高1mm的情况下立即停止压砂,导致其基础密实度和充满度不够,随后对E6-1管段有意顶高一定量却发现垫层密实度和充满度更好。③南昌红谷隧道灌砂量、泵压以及升降量均显示已完成时,发现砂积盘仍有可能半径不足或充盈度不达标[12]。

鉴于基础处理技术存在的这些问题与挑战,目前碎石整平施工技术的主要发展方向是改良升级施工工艺装备,集成应用新的水下测量、质量检测、自动控制及清淤技术,以提升碎石整平高程精度、施工速度和清淤效果;后填法施工技术的主要发展方向是研发有效的回淤控制技术和水下无损监测检测方法,提高基础层的质量。

2 沉管隧道基础处理研究与发展现状

2.1 沉管隧道基础处理方法特点对比

目前沉管隧道基础处理各工法的主要特点和对比情况如表2所示。其他工法还有水下混凝土法、沉箱法、桥台法等,但应用较少。

2.2 先铺法基础施工技术发展现状

整平精度、施工效率与清淤能力的提高始终是先铺法施工技术追求的目标,对管段沉放和稳定具有直接影响,如图5所示。而施工装备的更新升级是实现这一目标最主要的途径。早期刮板船的改进重在克服水流和潮汐对施工的影响;近半个世纪以来,整平装备经过框架式、坐底式、平台船式、步履式等不同类型的演变,目前各国重大工程中广为采用的是多功能平台式深水抛石整平船,其施工质量和速度的不断提升不仅有赖于船体尺寸的增加、构件加工的精细,更离不开实时监测定位与自动控制系统的开发与集成应用。旧金山海湾快速交通隧道(1970)碎石表面采用激光测量监控,精度为±80mm;日本衣浦港隧道(1973)为表面质量检测研发了超声波装置;香港Mass Transit隧道(1979)整平精度提升至±50mm;resund海峡隧道(2000)施工装备不仅创新采用Scrader工法打破了施工宽度15m的局限,且整平精度达到±40mm,首次采用GPS定位,并将抛石整平管集成于船体;韩国Busan沉管隧道(2010)整平系统实现了软硬件结合,从人工操作升级为数控集成操作[13]。

我国内地在整平装备领域起步较晚,但经过框架式整平机、坐底式整平船、“青平2号”漂浮式整平船前三代技术的发展和积淀后,为港珠澳沉管隧道和深中通道施工自主研发的第四代核心装备“津平1号”、第五代核心装备“津平2号”高精度深水抛石整平船已打破荷兰公司在该领域的领先地位,成为目前世界上最大、最先进的碎石整平船。

表2 沉管隧道基础处理工法对比

图5 碎石基床整平精度与管底淤泥影响

港珠澳沉管隧道“津平1号”最大的创新在于高精度施工测控管理系统的研发与应用。其“硬件”部分由船体平台、桩腿、台车、抛石管等组成,结构如图6所示。施工中影响碎石基础整平精度的因素有很多,包括船体定位、船身挠度与倾斜度、抛石管位置与垂直度、抛石料位高度、基槽海水流速等。为确保整平精度达到要求,“津平1号”的施工测控管理系统集成采用了多项实时监测与自动控制技术,在施工全过程中除了水底声呐实时测量显示基础表面高程外,对以上施工质量的影响因素均通过GPS设备、倾斜仪、全站仪、激光测距仪等进行了动态监测、反馈与控制[14],如图7所示。在海床最大水深50m条件下,最终整平表面精度±40mm合格率达到94.42%,并创造了最高精度垄间高差2mm的世界纪录。

图6 港珠澳沉管隧道碎石整平船

图7 “津平1号”整平与监测控制技术

“津平2号”相比“津平1号”最大的技术进步在于铺设效率的进一步提升,使之成为目前世界最大最先进的自升平台式碎石铺设整平船。港珠澳沉管隧道建设中,“津平1号”单个船位碎石铺设整平作业范围为48m×25m,长180m的管段基础需移动7~8个船位、最快历时8d左右完成;而“津平2号”的船体和月池尺寸更大,单个船位施工面积可达2 500m2,台车运行速度也提高至最大5m/min,因此整平速度相比“津平1号”提升了1倍,每4个船位即可完成深中通道单个管段165m抛石整平作业,用时仅3~4d,极大缩短了工期。而基床铺设用时越短,其间沉积的淤泥总量就越少,因此可更好地解决基槽回淤强烈的困难,提高基础施工质量。其施工系统同样配备了GPS系统、声呐与光学测量仪器联动进行质量控制,且全面实现了国产化,巩固了我国在沉管隧道基础施工领域的领先地位。

为解决管底回淤层引起隧道不均匀沉降的问题,近年来我国研究人员围绕港珠澳沉管隧道、深中通道建设开展了较多的研究。除缩短整平时间外,工程人员已研发了许多碎石基床清淤专用装备,如“津平1号”台车上装备了清淤系统,是世界第1艘自清淤平台式抛石整平船;国内首艘专用清淤船“捷龙轮”在港珠澳工程完工后,经过改良又投入深中通道施工中,其定位装置升级使清淤头高程控制误差达到厘米级精度。但即使是在基床铺设完成到管段沉放的短时间内基槽内也会不断发生泥砂淤积。为减小这部分回淤的不利影响,历史上美国Fort McHenry隧道(1987)施工曾通过管段沉放时的姿态调整,迫使淤泥从两侧挤出并通过气升式吸淤排除;港珠澳沉管隧道(2017)和深中通道施工时,在槽底设置强夯抛填块石层、调整碎石级配、加大垄沟宽度,以增强纳淤能力。通过基床整平与管节沉放的时间间隔,可以有效降低这一时间内产生的回淤量,而深中通道工程中研发的世界第1艘自航浮运安装一体船“津安1号”正是通过大大加快管段运输和沉放安装速度减少了淤积的影响,其诞生标志着海底沉管隧道施工进入智能化时代。

2.3 后填法基础施工技术发展现状

纵观第2代后填法施工技术发展历史,从早期的喷砂法到后期的灌囊法、压砂法、压浆法,始终具有简化设备工艺、降低成本并提高质量的趋势。

起初由于喷砂法独具宽断面施工能力,采用这一工法的沉管隧道工程很多,如荷兰Benelux隧道(1967)、比利时Rupel隧道(1982)、德国Elbe隧道(1974)、英国Conwy隧道(1991)、我国香港西区海底隧道(1997)等。荷兰Benelux隧道(1967)的喷砂系统如图8所示,在管段顶部架设高出水面的行走门式台架,喷砂管从台架上方伸入管底空隙,门式台架上的砂泵通过喷砂管将砂水混合料注入管段底部,随着喷砂管的移动填满管底与基槽间的空隙。但喷砂法的门式台架设备干扰航道运输、成本高昂,工程人员为克服这一问题发明了压砂法。

图8 Benelux隧道喷砂系统

我国第1条沉管隧道广州珠江隧道(1993)即采用压砂法,在管段底板预先设置压砂孔和管道,待沉放后首先利用四角的千斤顶调节管底空隙高度,砂泵通过压砂管道和压砂孔沿管段依次沉放的方向向管底空隙压入砂水混合料,随着砂粒在水中扩散沉积的厚度、直径与密实度不断增加,各相邻压砂孔的砂盘之间连接重叠形成砂垫层。千斤顶卸载后,管段荷载由砂垫层承担,再进行压砂孔的最终封堵。压砂法施工中只需砂泵和压砂管,不需要采用门式台架和浮吊,因此成本相比喷砂法降低。

灌囊法和压浆法都采用砂浆作为基础材料,但灌囊法是向预埋于管底的囊袋中注浆,工艺较复杂,囊袋费用也较高;压浆法则是先对基槽超挖并铺设碎石层,管段沉放后沿周边堆积砂石对管底空间进行封闭,压浆设备通过预埋在管段底板上的压浆孔从隧道内向管底空隙压入混合砂浆。由于施工设备更易于采购,压浆法的成本比压砂法更低,砂浆的特性使之兼具更好的纳淤、抗震、减沉性能。

以上各类工法的施工设备在发展历史中也有一些改进。例如,压砂法最初是从管内注砂,底板需预留灌砂孔并利用球阀反向止水,随着球阀磨损管段可能进水;荷兰Hemspoor隧道(1980)中发明的管外压砂将灌砂管预埋在结构墙板内或固定在管壁外侧,不需要在底板上设止水球阀,从而避免了管底渗水的风险,如图9所示,但采用驳船会受到潮汐水流和航运的限制。高雄公路隧道(1984)、澳洲悉尼港隧道(1992)、上海外环隧道(2003)等隧道均采用了管外压砂。

图9 Hemspoor隧道管外压砂系统

当前后填法施工质量的关键和技术发展的重难点主要包括施工期间的管底回淤防治和水下基础状态检测两方面,这也是控制基础沉降量的两大关键。

产生管底回淤的因素有很多,如水体原有的大量泥沙、基槽断面的加宽、复杂的水动力条件、施工船对水流的扰动、周边采砂洗砂的影响等。为了应对回淤极为不利的影响,国外Volbeda[15]等和国内徐干成[4]等学者较早地系统阐述了基槽回淤的成因、后果和控制措施。历史上工程人员已开发了许多清淤方法及装备:比利时Scheldt隧道(1969)创新利用喷砂法的喷管向外喷水进行清淤[8];荷兰Spijkenisse地铁隧道(1984)采用喷管喷气清除淤泥;德国Ems隧道(1989)施工时为清除淤泥而采用了专门的刮泥装置;宁波甬江隧道(1995)施工将单台气升式吸泥器清淤方案升级为冲吸法清淤,研发了包含高压水泵、气升式吸泥器的专用清淤设备,如图10所示,同时采用挡板将清淤区和非清淤区隔开,还设计了一套专用的抛石整平设备以减少基础施工时间[16];上海外环隧道(2003)施工中采用“快挖、快沉、快压砂”的方式,用绞吸船改造的设备进行事先清淤,并对部分管段管侧分段抛石挡泥以减少流向基槽的淤泥,未抛石区段采用管侧气升抽泥疏通管侧通道、促使砂盘均匀扩散[10];天津海河隧道(2011)施工时采用由低往高注浆、先中孔后边孔的之字形注浆顺序,以确保管底回淤向管外排挤出去;此外还有形成泥浆-水泥胶凝混合体、扰动回淤物、土工布或钢盖板隔绝等方法。但工程实践表明,目前技术尚未能彻底解决后填法基础在强回淤水域的基槽清淤难题,提升清淤效果依然是未来基础施工需重点发展突破的方向,亟须进行更多相应的研究。

图10 甬江隧道开发的清淤设备

后填法基础在施工过程中始终处于管底与基槽之间,无法直接进行观察与检测。压砂法施工中,需通过监测并控制管段标高(抬升量)、灌砂压力、管底坡度、支承千斤顶顶力等参数,防止管段被砂层抬高或发生倾斜;还需通过控制调节砂水比、砂流速度与混合料密度等,避免灌砂孔堵塞或促使砂粒沉积。对砂垫层形成状态和密实情况的判断是停泵和保证质量的关键,可通过监测压砂方量、千斤顶顶力、灌砂压力、管段标高及上下浮动、灌砂与未灌砂孔的压力差,或观察相邻压砂孔砂流的冒出情况、潜水观测管段两侧砂层上翻高度等,判断砂盘形成状态。Van Tongeren[2]、陈韶章[17]、潘永仁[10]、姚怡文[12]等都依托实际工程对以上传统方式进行了研究,提出了一些控制指标和检测方法。压浆法施工中为确保浆液扩散情况达到设计要求并避免管段发生过大上抬,需对水体重度、压浆量、浆液性能指标、注浆口压力、千斤顶压力、管段标高和倾斜坡度、管底压力、压浆层厚度和密实度等进行实时监测,通过以上指标及周边观察孔或压浆孔判断浆液充填扩散状态,并据此采取补注浆等调整措施。

然而,要对基础形成状态作出实时准确判断、保证基础质量达到充填密实并防止管段上抬,以上传统指标体系只能进行间接判断,存在一定的偏差,以压砂法为例:①潜水观测是一项重要的检查方法,但只能看到侧面砂层溢出的情况,必须以垫层内部已经密实为前提,且判断的正确性受水质可见度影响较大;②需要将各指标联合才能进行判断,例如灌砂量是压砂完成的间接指标之一,但单孔的灌砂量接近预估值并不能说明砂盘形成,必须同时密切注意管段是否抬高、灌砂压力是否增大,因此容易发生误判;③待管段荷载施加后再根据下沉量判断的方法有一定的滞后性,如不满足要求只能采取事后补救措施。因此,如何在施工过程中进行合理的监测与检测以满足质量要求,是工程界一直关注和研究的主题。

近年来,我国工程人员开始将一些无损检测方法应用于沉管隧道基础质量检测中,结果表明其相对传统方法更为准确、及时。基于佛山东平隧道(2016)、南昌红谷隧道(2017)等压砂法隧道,车爱兰[18]、王海龙[19]等利用冲击映像法、全波场法、瑞雷面波法等无损方法对一些室内模型或现场基础层进行了监测检测。针对压浆法施工,沈永芳[20]、李科[21]等采用探地雷达、表面波法、全波形反演法等对甬江隧道(1995)、天津海河隧道(2011)、舟山沈家门港隧道(2014)的压浆基础层进行了探测试验。以上研究对无损方法和传统监测的效果进行了对比,初步说明了无损方法的有效性,但这些方法目前多用于追溯工后沉降过大的原因或施工前的模型试验,而在实际施工中的应用效果、缺陷和改进方向还有待进一步研究和实践检验。

2.4 沉管隧道桩基础施工技术发展现状

桩基础工法的关键在于桩顶与管节的有效连接,施工中的重点在于预制精度、沉桩精度的控制,包括桩顶标高、桩位位移与桩身垂直度等,一般可通过全站仪、经纬仪等进行实时量测监控。然而目前采用的单桩桩顶标高调整技术仍然存在一定难度,调整过程占用航道时间较长,无法确保所有桩顶与管节接触,故需采用特殊连接工法保证各桩承力均匀,例如水下混凝土、可调桩顶、管底注浆等[3]。

2.5 沉管隧道地形地质勘查技术发展现状

除了基础处理技术本身,水下地形地质勘查的完整性与准确性也是决定沉管隧道基础选型和沉降预测控制水平的重要因素。现有的水下地形测量技术主要包括电磁波定位测量、光学定位测量、卫星定位(GPS-RTK,GPS-PPK)测量、声波(声呐扫射、多波束测深)测量等,其中水下声呐目前应用最多;地质勘查技术包括水上地震勘探、声呐浅层剖面勘探等物探方法,钻探方法,以及静(动)力触探试验、标贯试验等原位测试方法。有条件时,如采用钻孔联合物探、原位测试、摄像或多项物探技术相结合的勘察方法,可以一定程度上提高准确度。但目前在深水和厚覆盖层影响下,钻探要达到底板以下1.5~2.0倍管底宽度较为困难,且只能获得点状的少量数据;现有的物探方法在水域的施工作业也存在难度,且尚无法准确测得隧道沿线的地层分布情况[22]。因此,沉管隧道地质勘探的精确程度相比陆上隧道更低,漏勘、成果失真等导致地质条件不确定性风险较高,进而导致隧道基础选型和沉降控制的难度增大[23]。

3 沉管隧道基础处理技术未来展望

对上述研究和应用现状进行汇总可以发现,沉管隧道基础处理技术未来总体上需继续沿着数字化、信息化、智能化的方向发展,进一步提高基础施工质量,从而更好地控制隧道的沉降。具体可包括以下几方面。

1)加强基础施工期基槽回淤控制研究。特别注意结合水域情况进行基槽淤积机理研究和回淤特征分析,开展清淤模型试验充分验证清淤效果,开发回淤监测和预报技术及先进、高效的清淤设备,研究垫层快速施工、基础施工与清淤一体化等技术。尤其对于压浆法、压砂法基础,其纳淤能力弱,沉降量受回淤影响大,且隐蔽于已沉放的管段下方,清淤设备和方法开发的难度更大,需对此开展更多相应的研究。

2)进一步探究实时无损监测检测方法的应用效果。近年来我国针对后填法基础质量的无损监测检测方法进行了大量的探索,是目前沉管隧道施工技术发展的热点领域和方向。但只有海河隧道、红谷隧道等少数工程在施工中采用无损检测,多数工程仍然采用可靠性不足的传统指标。对以上新兴检测技术的实际应用,还有待在未来的工程建设中进一步研究、检验和推广。

4)研发更先进的水下勘察测绘仪器和方法。充足的水下地形与地质条件信息是合理进行沉降预测、基础选型的重要前提,亟需提升相应的勘测技术,获取更加准确、完整的水下地层状态。

5)多方面提升沉管隧道基础沉降控制水平。例如采用桩基础是减少沉管隧道沉降最有效的方式之一,可以作为沉管隧道沉降控制的主要方向,但仍有待进一步研究和应用;对于沉降量与基础施工操作、施工参数之间的关系,有必要开展更深入系统的研究,提出减少不均匀沉降的施工控制措施;沉降监测可以采取埋置智能光纤材料等新方法,对地基基础内部沿深度各层的沉降分布状态进行分析,更好地探明沉管隧道地基基础沉降的机理与规律,同时可设置自动化预警装置,一旦地基沉降量超限即及时报警。

猜你喜欢
基槽整平管段
高温气冷堆核电站蒸汽发生器可拆管段拆装系统研究
内河交汇处沉管隧道基槽回淤厚度研究
基于核安全风险管控策略秦山350Mwe机组一回路死管段研究分析
管段沿线流量简化前后水头和流行时间差异性分析
港口码头工程中的抛石基床整平施工技术
全站仪对中整平的技巧性问题探究
沉管管段在浅水航道浮运中的下沉量预报
深中通道再添科技利器国内最先进水下3D碎石整平清淤船正式开建
深水基床整平及沉箱安装施工工艺探讨
基槽用固化土回填施工技术