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【匠心智造】 精筑国内第一座大型“变截面”沉管隧道

2020-11-03  14:22:41 作者:四航二公司点击:2965次

2015年1月18日,洲头咀隧道正式开通,进一步完善了广州西南地区骨架路网体系,改善了芳村地区和海珠区路网交通状况,提高了广州西出口交通通行能力,加强了广佛都市间交通联系。


作为广州市目前最大的过江隧道工程,洲头咀隧道系统工程在开工之初,四航局在建设过程中采用了许多新技术、新方法、新工艺,有效解决大体积混凝土施工的裂缝、抗渗和耐久性问题,保证了隧道高标准、高质量,也取得一批实用性强、技术含量高的科研成果。2017年,洲头咀隧道荣获“2016-2017年度国家优质工程奖”


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洲头咀隧道系统工程是国内第一座大型“变截面”沉管隧道,也是全国第二批八大全过程质量控制试点工程之一。工程主线全长为2256米,隧道长1287米,四航局二公司承建的二标段为该隧道系统工程核心标段,全长750米,双向六车道,主要建设内容为西侧芳村岸暗埋段、兼容沉管预制的干坞工程(316米)、沉管隧道段(340米)及东边海珠岸暗埋段(94米)。


2008年10月20日,洲头咀隧道工程二标段工程正式开工。要建设这样一条“国内首创”的沉管隧道,技术创新与攻关是项目开工之初便确定的路径。“我国采用沉管法修建隧道的时间不长,加上洲头咀隧道变截面管段技术在国内属首创,可借鉴的经验非常少。”时任项目总工程师欧伟山介绍道:“管节预制模板的制作,管段起浮的干舷控制,管节浮运和沉放的稳定性控制,以及管节对接后的受力平衡控制等都是工程建设中的难题。”


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“质量放首位

工程交给四航局就是放心”


项目部加强技术研究,与中山大学、华南理工大学、武汉理工大学、四航研究院等研究机构合作,针对沉管法工艺开展八大科研项目,诸如沉管结构计算机模拟三维实体建模放样;沉管浮运、系泊、沉放、对接计算机模拟三维实体施工;变截面沉管浮运、沉放施工工艺模拟实验研究;沉管基础灌沙计算机模拟三维实体施工等,为现场施工提供了强有力的技术支撑。


混凝土质量掌控着沉管隧道的命脉,要确保预制管节砼的抗渗、抗裂性能,必须要从混凝土优化上狠下苦功。沉管分4节预制,单节最长段85米,最宽39.36米,高9.68米,属于大体积混凝土构件,而且沉管对防水要求极高,其混凝土抗渗等级为P10。普通商品混凝土水化热过高,构件极容易出现开裂从而导致结构渗水和耐久性降低,不能满足设计要求。


项目部经过分析和研究得出:优化混凝土配合比和对混凝土进行温控是最有效的方法。为此,项目部联合四航研究院进行85组梯度模型试验,并进行温度应力监测试验、小尺寸模型试验,检验混凝土是否符合最终要求。通过长达8个多月的试验,项目部最终得到了最优配合比,水泥用量下降至210 公斤/立方米,极大程度上降低了水化热。


业主对此给予了高度的评价:“四航局不愧为建筑行业的佼佼者,任何时候,他们总是会把工程质量放在首位,工程交给四航局做,就是放心!”



 精益求精 

 “能做就要做到更好” 


沉管预制施工是洲头咀隧道工程的关键工序,预制质量的好坏决定工程成败。因此,项目部开工就一直强调高标准、高质量:“能做好的,必须做到更好。”


洲头咀沉管共分4节,2条标准管节,2条非标准管节,每条管节要耗费钢筋2000多吨,混凝土9700立方米,另需安装8个钢端壳,10扇钢封门。


为保证沉管预制精度要求,沉管模板采用整体移动式组合钢模板,利用液压系统进行精度调整。在混凝土浇筑过程中,由于混凝土材质本身的温度特性,如果采用整体一次性预制,对温度裂缝控制非常不利。因此,项目部需采取分段制作的方式,同时每段管节设置后浇带,分层实施混凝土浇筑,以减少相邻管节不均匀沉降差及相邻管节混凝土干缩差。


钢端壳的安装直接影响到沉管沉放位置的精确度,“为了使GINA止水带完全均匀地压缩确保沉管隧道各个管段能准确连接,以达到两管节紧密结合,使接头完全水密,要求钢端壳的平面平整度误差在3毫米,每延米平整度误差1毫米,安装的整个过程采用激光全站仪进行高精度测量。”欧伟山介绍道。


 梯队建设 

 打造沉管“人才基地” 


项目部技术人员普遍都是年轻人,施工人员均无经验可谈,都是“摸着石头过河”。2008年12月,项目部成立沉管技术梯队,一年后,项目部技术人员为主的第三梯队由原来的5名增加到26名,项目部通过技术讲座和咨询、交流参观学习、撰写技术总结和论文以及“四新”技术活动等39项课题培养技术人才。其中涌现出许多优秀的青年岗位能手,为企业在沉管隧道建设领域培养储备了一大批人才。目前,二公司在建的深中通道、车陂隧道、大连湾海底隧道、沿江高速等涉及沉管生产的项目上,依然活跃着不少曾经的“洲头咀人”。


“伴随着洲头咀隧道的建设,成册的资料一点点归置满了办公室的每个架子。”回忆起在洲头咀隧道奋斗的七年多时光,现任车陂隧道项目质检部部长汤健笑着说道。在车陂隧道项目建设过程中,汤健充分发挥个人业务能力及工作经验,和项目质量管理团队一道持续优化混凝土配合比,从原材料进场、绑扎钢筋到浇筑各环节严格管控,并成立工作小组专人专项负责沉管养护及成品维护专项工作,确保了沉管主体施工至今无发现裂缝。


洲头咀工程的实施,为港珠澳大桥岛隧工程提供了大量技术储备和人才支撑,沉管防水和安装的许多工艺技术在港珠澳大桥岛隧工程得到沿用。