沉管隧道基槽开挖与航道疏浚施工工艺隧道工艺标准.doc

27 基槽开挖与航道疏浚施工工艺27.1 总则27.1.1 适用范围本标准适用于沉管隧道。27.1.2 编制参考标准及规范27.1.2.1 公路工程技术标准(JTJ00197)。27.1.2.2 公路隧道勘测规程(JTJ06385)。27.1.2.3 公路工程质量检验评定标准(第一册 土建工程)(JTGF80/1-2004)。27.1.2.4 沉管隧道设计与施工.陈韶章主编.科学出版社.2002年27.1.2.5 世界沉管隧道技术.铁道部西南科研所.1997年27.2 术语27.2.1 基槽在水底沿隧道走向开挖的一道槽坑，用于沉放管节。27.2.2 疏浚疏通淤积的临时航道或清理沉管基槽。27.3 施工准备27.3.1 技术准备做好水文、地质、航运等各方面的资料调查，准备好各种应对方案，确保基槽开挖的顺利进行。27.3.2 材料准备按照基槽开挖方案，做好材料准备，如用于铺垫的块石等。27.3.3 主要机具27.3.3.1 土质基槽开挖(1)挖深在10m以内(由水面计）时，可用吸泥船（绞吸）或链斗挖泥船。(2)挖深在16m以内(由水面计）时，可用4m3铲斗挖泥船或轻型抓斗挖泥船。(3)挖深超过16m(由水面计）时，须用重型抓斗挖泥船(13m3抓斗）。(4)拖轮：400Hp拖轮、980Hp拖轮。(5)运土船只：500m3泥驳(最大可达1200 m3)。(6)输砂管。(7)趸船、120Hp机艇、锚艇。(8)相关仪器：声纳探深仪、激光测距仪、经纬仪等。27.3.3.2 石质基槽开挖石质基槽需先经爆破，然后再清挖，故应配备水下钻孔机具。同时应配备4m3铲斗挖泥船和重型抓斗挖泥船（13m3抓斗）。27.3.4 作业条件作业时应与航道等相关部门协商好，保证必要的作业水域。并加强水上交通管理，设置各种临时航标以指引船只通过。27.4 工艺设计和控制要求27.4.1 技术要求图27.4.1.1 基槽横断面示意图27.4.1.1 确定基槽开挖宽度基槽横断面的一般型式参见图27.4.1.1。基槽底宽（一般为管节最大外侧宽度B加两侧预留量2b）,b1.5m，如采用管节外喷砂基础处理方法时,b可适当加大。27.4.1.2 确定基槽开挖深度 沉管段的基槽纵断面是有纵坡要求的，作为沉管道路隧道，其纵坡一般为4左右，要求开挖精度一般为±30mm。根据沉管段的纵断面可得出任一位置的沉管底面标高。基槽开挖的底部标高原则上是等于沉管段的底面标高、加上基础处理所需高度以及基槽（疏浚）的精度（一般为±300mm）。如此，即可得出任一位置基槽开挖横断面的开挖深度。如遇岩层，尚需确定爆破岩层厚度。27.4.1.3 确定基槽开挖长度基槽开挖长度即为管节沉放与两岸上段水下对接端面之间的纵向长度。 基槽开挖坡度 表27.4.1.5土 层 种 类荐用坡度硬土层砂粒、紧密的砂夹粘土砂、砂夹粘土、较硬粘土紧密的细砂，软弱的砂夹粘土软粘土、淤泥极稠软的淤泥、粉砂1:0.51:11:11:1.51:1.51:21:21:31:31:51:81:1027.4.1.4 基槽开挖平面控制 (1)基槽开挖的平面轴线应与沉管段平面轴线相一致。(2)基槽开挖的宽度应与沉管段平面轴线相对称。27.4.1.5 基槽边坡(1)岩层基槽边坡可采用1:1的坡率。(2)土质基槽边坡坡率参见表27.4.1.5。27.4.1.6 临时支座(1)若基础处理采用后填法时，基槽开挖要考虑管节沉放时的临时支座设置，在放置临时支座的基槽每侧预留量b要适当加宽，以便顺利放置临时支座。采用鼻式托座对接定位时，每节管节需要配置两块临时支座，如不采用鼻式托座而是采用定位梁图27.4.1.6-1 管节临时支座搭接定位对接，则每节管节需要配置四块临时支座，参见图27.4.1.6-1。图27.4.1.6-2软弱地层上的临时支承(2）临时支座一般为钢筋混凝土支承块，常用尺寸为3m×3m×lm（长×宽×高）。如基槽地基为软弱地层，可预先打桩， 临时支座放在桩上，参见图27.4.1.6-2。27.4.2 材料质量要求所需材料应符合设计要求。27.4.3 职业健康安全要求现场施工安全条件应符合相关劳动卫生部门的安全要求，对于特殊工种，如潜水员，当需要动用时，其健康安全条件应满足相关要求。27.4.4 环境要求27.4.4.1 水底基槽作业时，应注意施工船舶的工作噪音对两岸居民的影响，如噪音超标，应按有关规定加以控制或调整作业时间。同时，应尽量减小岸上施工场地对当地环境的影响。水下爆破的最小安全距离 表27.4.4.227.4.4.2 如采用水下炸礁作业，应注意爆破形成的水下冲击波不能危害到船只、游泳人员及潜水作业人员的安全。其最小安全距离见表27.4.4.2。27.4.4.3 炸礁船时形成的爆破地震波对建筑物安全距离，见表27.4.4.3。爆破地震波对建筑物的安全距离 表27.4.4.327.5 施工工艺图27.5.1.1 炸礁作业工艺流程图27.5.1 工艺流程27.5.1.1 炸礁作业工艺流程当水底为岩层时，基槽的开挖需要炸礁，其作业流程见图27.5.1.1。 27.5.1.2 基槽开挖施工流程见图27.5.1.2。 27.5.2 操作工艺27.5.2.1 基槽开挖方法(1)泥质基槽采用吸泥船疏浚，用航泥驳运泥。当土层较坚硬，水深超过2025 m时，可用抓斗式挖泥船配合用小型吸泥船清槽及爆破。粗挖时亦可采用链斗式挖泥船，挖泥深度可达19 m。对硬质土层可采用单斗挖泥船。一般分两个阶段进行，即粗挖和精挖。粗挖时挖到离管底标高的1 m处；精挖时，应在临近管段沉放前开挖，以避免淤泥沉积，精挖层的长度只需超前23节管段长度。挖到基槽底设计标高后，应将槽底浮土和淤泥清掉。(2)石质基槽首先清除岩面以上的覆盖层，然后采用水下爆破方法挖槽，最后清礁。采用水下钻孔爆破法炸礁时，应采用多台钻机一排同时作业，相邻排孔错开布置，炮孔直径为图27.5.1.2 基槽开挖施工流程图95100mm。采用分段装药，电网络起爆。炸礁船（炮孔）定位用导标和后方交会测点相结合方法。由一端至另一端分段排炮，每段成排放置药包，参见图27.5.2.1(实例)。27.5.2.2 基槽开挖相关作业(1) 卸泥区的选择卸泥区选择的合理与否将直接影响开挖疏浚的工效和成本。卸泥区选择的原则如下： 要有足够的卸存量。最好选在江河（海）区的深槽，以便于泥驳到位时，能打开底舱门自卸。运距宜在50km以内。(2)输砂管和临时码头图27.5.2.1石质基槽爆破炮眼布置图采用铰吸挖泥船开挖基槽时，在挖泥船进场后，应按现场情况连接所需长度的输砂管，采用趸船作为临时码头，用来固定输砂管和停靠泥驳进行装泥作业。(3)开挖深度和宽度的控制一般铰吸挖泥船都配置了两条定位杆，以便当潮汐变化时能确保开挖深度达到设计要求，并且使其按开挖宽度进行挖泥作业和实现转向调节。(4)基槽开挖监控测量图27.5.2.2 基槽开挖监控测量方式示意图基槽开挖通常都会产生超挖或欠挖，由于铰吸挖泥船的船体形心存在误差，潮汐预报的数据与实际情况亦不尽一致，从而会使开挖纵坡的误差更大。因此，加强开挖监控测量是必不可少的。开挖深度的监控测量一般采用声纳测距仪，但声纳不能进行开挖过程的动态测量，因此不能及时发现超、欠挖，为此可在吸泥船底部安装一台水下地形扫描仪，每挖掘10延米测量一次，作为声纳基准调校点，声纳在140°180°扇形区域内做短时间测量，就可以测得开挖基槽的详细情况，见图27.5.2.2。27.5.2.3 基槽临时支座的设置(1)有钢管桩支承的临时支座施工流程沉管段基槽开挖。对于采用抛石垫层以及后填法进行基础处理时，应事先设置测量平台，临时支座放置处不抛填块石。通过事先设置的测量平台，对钢管桩施工船舶进行定位锚定（在此之前，在预制场内进行钢管桩的制作，以及临时支座制作及养护）。钢管桩施工。钢管桩头的标高测量及标高调整。将临时支座放置在钢管桩上，并进行调整（一般用钢筋混凝土垫块）。(2)无钢管桩支承的临时支座施工流程沉管段基槽开挖。施工前设置测量平台，对开挖临时支座基坑的开挖船舶进行定位、锚定。在已开挖好的沉管段基槽内进行临时支座基坑的开挖（一般用抓斗船来开挖）。在此同时，在预制场内进行临时支座的制作及养护。向已开挖好的临时支座基坑抛填块石。对抛填好块石的垫层进行水下整平（一般可由潜水员来进行）并进行标高测量。放置临时支座。临时支座放置完毕后，对后填法基础处理，按要求抛填一定厚度的块石垫层，然后进行水下粗整平和测量。 27.5.2.4 航道疏浚(1)临时航道疏浚临时航道疏浚必须在沉管基槽开挖以前完成，以保证施工期间河道上正常的安全运输。(2)浮运航道疏浚浮运航道是专门为管段从干坞到隧址浮运时设置的，在管段出坞拖运之前，浮运航道要疏浚好，管段浮运路线的中线应沿着河道深水河槽航行，以减少疏浚挖泥工作量。浮运航道应考虑具有0.5m左右的富裕水深，并使管段在低水位(平潮水位)时能安全拖运，以防管段搁浅。27.6 质量标准基槽开挖的标准是基槽的宽度、深度、纵坡均达到设计要求。27.7 成品保护在管节沉放之前，应注意保持基槽不受破坏，如水面船只的抛锚，普通挖沙船采砂等均可能造成对基槽的破坏，以加强监督管理为主。27.8 安全环保措施 沉管隧道隧址的江河或海域如有严格的环保要求时，则须对基槽开挖过程中的泥砂流失加以控制。一般的措施如下： (1)将开挖工作控制在拦幕内（或可使用临时移动的拦幕）。 (2)采用铰吸挖泥船时，可根据地质情况将铰刀转速、分段长度及开挖深度降低到一定范围。 (3)进行水流速度和泥砂流失监测，发现超标时随时调整开挖参数。27.9 质量记录按施工需要进行基槽开挖施工记录。