理论教育 沉管隧道工程施工风险分析及防控

沉管隧道工程施工风险分析及防控

时间:2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:沉管隧道管段平移风险分析。在管段回填过程中,若同一断面两侧回填速度不同,则会造成管段受力不平衡,从而导致沉管隧道管段平移。

沉管隧道工程施工风险分析及防控

1.干坞修建与沉管管段预制风险分析

与常规基坑开挖施工不同,轴线干坞基坑除正常开挖施工外,还需要经历沉管预制、灌水加载、排水卸载及二次开挖等阶段。干坞位置紧临海、河,地下水位高,开挖土层含水量大、渗透系数小,因此对于基础平整度、边坡稳定性、沉降变形等都有较高要求。沉管隧道的管段是隧道的主体结构,对管段预制的各项要求都比较高。

(1)干坞边坡稳定性不足风险分析。

干坞一般是为制造沉管管段而修建的基坑,开挖时干坞边坡可能会因为设计不合理或者开挖施工不符合要求而发生边坡失稳事故。

(2)坞底承载力不足风险分析。

在软土地基中,当干坞基坑内土体被不断挖出,坑内外土体高差使支护结构外侧土体向坑内挤压,造成坑底土体隆起及基坑外侧地表沉降。

(3)预制管段对称性、均匀性差风险分析。

如果预制管段的对称性和均匀性不符合要求,则管段在荷载作用下会发生内力分布不均匀及应力集中等问题,导致管段局部破坏或出现裂缝,影响其使用强度,还可能会出现渗漏水等问题。

(4)管段水密性不满足设计要求风险分析。

沉管隧道在浮运阶段、下沉阶段、使用阶段都与水紧密接触,尤其是下沉和使用时,如果水密性不符合要求,可能导致沉管隧道渗漏水,影响隧道施工和运营安全。

(5)压载设施不满足要求风险分析。

沉管隧道在下沉时须在压载设施中注水或加入矿渣、石渣等保证管段稳定下沉,若压载设施不满足使用要求,在加入压载材料时出现破坏,则会导致沉管隧道无法安全下沉。

(6)端封墙变形大、易渗漏风险分析。

端封墙在管段下沉过程中起到防水隔水的作用,在管段拼接完成后拆除,如果其变形过大、易渗漏,容易导致沉管过程中水进入管段,影响施工安全。

2.水底沟槽的浚挖风险分析

沉管隧道基槽开挖通常分为机械设备抓挖和水下炸礁爆破两种。通常情况下机械开挖较为稳定可靠,对周围环境影响较小,施工时占用的水域范围不大,对河道航运的影响较小,开挖区域多为泥土、标准贯入度较小的岩层。

(1)管段基槽暴露过久、回淤沉积过多风险分析。

基槽开挖暴露时间过长(如遇较长时间恶劣天气,基槽开挖后管节不能及时沉放)导致基槽回淤。基槽施工时,存在回淤使沉降加大的风险。

(2)开挖边坡失稳风险分析。

由于基槽大部分位于海底较厚的流塑状淤泥质软土上,在波浪流等作用下,如果坡率不合理,边坡易发生失稳现象,必须采取相应措施。

(3)浚挖设备选用不当风险分析。

不同施工机械的挖泥精度与可开挖深度不同,开挖后的基槽底面平整程度也有差异,若选用不当则可能无法满足具体工程的要求。(www.daowen.com)

3.沉管浮运与沉放风险分析

(1)与碍航物碰撞风险分析。

航道上有碍航物时,托运船舶或管段与碍航物易发生碰撞。水面漂浮物、水底悬浮物对沉管的碰撞可能造成端封门、GINA止水带、钢端壳和水下线缆破坏。

(2)外来船舶闯入风险分析。

管段浮运沉放期间,原航道封航,上下游布置警戒船及巡逻艇,但浮运距离较长需要经过社会航道时,警戒管控难度大,社会船舶易闯入浮运编队区,给浮运工作带来威胁。

(3)系泊锚系故障风险分析。

沉管隧道施工现场系泊锚漂、缆绳多,管理、维护难度大,锚系现场放置时间较长、周转使用次数多,易发生锈蚀、磨损、丢失,造成工程损失。浮运阶段,抛锚位置对精度要求较高,操作难度较大。此外,附近作业船舶多,可能剐蹭锚系,影响浮运安全。

(4)绞移操控不当风险分析。

沉放时,在绞移过程中锚的角度会发生变化,锚的受力存在风险。管段绞移速度过快或控制不当时,会带来走锚的风险,使得管段下沉失控,无法安全沉放在目标位置。此外,管段绞移撞击路边坡还可能导致基槽边坡失稳。

(5)沉放对接操控不当风险分析。

在沉放水深较深、吊放缆索长度较长、槽内水流条件复杂时,管段沉放姿态控制难度大,可能发生沉放对接操作失误。管节横向或竖向错位偏差大与拉合系统软硬件故障都可能导致管段无法搭接。管节尾端偏差过大会导致管段无法形成密闭结合腔,使得之后的工序无法正常进行。

(6)沉管异常错边风险分析。

导向系统标定错误、导向系统遭意外破坏、对接处基床高差过大、水底基槽异常回淤都有可能造成沉管管节的异常错边。

4.沉管隧道基础处理风险分析

沉管隧道的基础处理方法主要分为先铺法和后填法。因使用不同方法,基础处理时的风险也有所不同。

(1)沉管隧道管段上浮风险分析。

后铺法灌砂施工时,压力控制难度大,容易造成沉管上浮,影响管节安装质量。

(2)沉管隧道管段平移风险分析。

在管段回填过程中,若同一断面两侧回填速度不同,则会造成管段受力不平衡,从而导致沉管隧道管段平移。

(3)基础充填时回淤风险分析。

采用先铺法施工时,采砂和极端天气等可能会导致水中含泥量增加,超过基础碎石纳淤能力,造成回淤。采用后铺法施工时,在临时支座支撑下安装好沉管后,基础充砂处理时间较长,此时悬移质及推移质运动也会导致泥沙回淤,对沉管基础造成较大影响。

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