8月31日,由中铁隧道集团负责施工的南昌红谷隧道编号为E11的沉管管节顺利沉放到位,标志着历时两年,国内内河最长、规模最大的沉管隧道所有管节沉放完毕。
开创江河中游修建沉管隧道先例
早在2001年,南昌市政府就对红谷过江通道进行了方案研究,最初计划采用桥梁过江,其间考虑过盾构法施工隧道过江。直到2013年6月,最终选定了“沉管法”隧道过江的方案。
然而,世界上没有在江河中游修建沉管隧道的先例。中铁隧道二处红谷隧道项目经理彭再勇介绍:目前世界上的沉管隧道都建在江河下游、入海口或海中,在江河中游修建沉管隧道,存在水流速度大、汛期与枯水期水位落差大、受上游天气和水库影响大等问题,再者相邻两日水位涨落速度快,加之河道狭窄,风险巨大。
但与桥梁过江方案相比,采用沉管方案,可以实现赣江两岸接线无房屋拆迁;可以实现两岸路网与过江通道在水下快速互通,避免车辆上下近邻桥梁时交通拥堵;可以避免对赣江东岸滕王阁景观遮挡,保护国家文物原始风貌。
此外,中铁隧道集团曾修建宁波甬江、广州生物岛——大学城、浙江舟山沈家门港等多座水下和海底沉管隧道,具有丰富的沉管隧道施工经验,也给了业主信心。
沉管在亚洲最大异地双子干坞预制
红谷隧道全长约2650米,其中江中沉管段1329米,共分12个管节。标准段管节长115米、宽30米、高8.3米,重2.8万多吨,不啻一艘小型航母。按工期要求,项目部计划分两批次预制、浮运、沉放。
项目部在距隧址上游8.65公里处修建异地干坞进行管节预制。一个批次生产6个“小型航母”(双子干坞,一个坞内同时生产3个),可以想象干坞之巨大。“耽误一节管,推迟一年工。”场地建设和管节预制速度,成为工期把控的重难点。
设计为深16米、占地面积20多万平方米的亚洲最大异地双子干坞,开挖量巨大。要实现沉管按期开工预制,项目部必须在5个月内完成150万立方米土方的开挖。干坞工程开工时正值南方梅雨季节,为解决雨多路滑的问题,项目部购置了大量钢板满铺运输道路,保证车辆运输安全。项目部投入大型号大斗容挖机20多台、渣土运输车60多辆不分白天和晚上连续开挖、出渣,如期完成了干坞的土方开挖任务。为防止雨天边坡溜方,项目部优化设计,将喷射混凝土调整为格梗式现浇钢筋混凝土,并采用多台挖机同步修整边坡。此外,项目部采用2台天泵同时浇筑混凝土,极大提高了功效,最多每天完成浇筑3000多平方米边坡支护。在坞底硬化上,项目部大胆创新,采用透水起浮的方式,10天的时间内硬化了4万多平方米。
根据施工安排,12节沉管需分两批次在2015年和2016年4月至9月赣江的两个丰水期内预制完成。项目部适时组织资源,引入6条生产线、12套台车同步预制管节。针对台车重、零件多等情况,现场采用了台车预拼流水线装配的方式,用45天的时间完成了4000吨台车的拼装。在台车跨坞转运方面,项目部采用无拆卸整体吊装和减震运输的方式,节省了拆安时间3个月。
沉管浮运八千多米后下沉对接
沉管分批于2015年和2016年的两个丰水期内浮运至隧址。
管节从干坞绞拖出坞后,采用6艘4200马力全回转拖轮接拖,组成编队拖航。拖航编队先后穿越生米大桥、朝阳大桥、南昌大桥三座大桥,距离长达8.65公里,到达回旋区后再调头转向进入隧址,进行二次舾装、沉放、安装。浮运过程中特别困难的是穿越南昌大桥。南昌大桥主航道净宽63米,拖轮与管节宽度之和就达50余米。航行中,管节及拖轮外侧距桥墩均不足7米,在汛期江水大流速下作业,存在极大安全隐患。项目部积极与建设单位、地方海事部门、交管部门等单位联系,征求他们意见,精心编制施工方案,并在通行每座大桥时进行安全警戒,尤其通过南昌大桥时进行临时交通管制,保障了作业安全。
管节浮运及沉放前,需进行沉管基槽开挖及8.65公里浮运航道浚挖作业。其中基槽最大入岩深度为10米,水下炸礁约有40万立方米、航道及基槽土石方开挖总量为500多万立方米。由于工程量巨大,并且施工过程中受航道影响,需要封航警戒次数多、范围大,工期极为紧张。为满足在2015年丰水期内6个管节的沉放,2014年12月2日,项目部打响了赣江隧址基槽水下作业攻坚战。施工期间,每日实施两次爆破的做法,在国内城市工程建设中非常少见。同时,项目部先后克服了桥下水下桩头拆除难、航道回淤量大等困难,在浮运航道浚挖作业中组织大型船用设备分4段平行作业,加快了浮运航道的施工进度,于2015年6月23日实现了千里赣江首节沉管沉放。
管节间连接是重要工序。项目部江中分部副总工程师陈旺介绍:“管节两端均设置钢端壳,其中一端安装从国外进口的GINA止水带。通过千斤顶拉合,管节之间形成初步止水。然后通过抽排接头水方式,让首尾端形成水力压差,使管节得到水力压接,从而完成管节水下对接。最终,止水带由原来的27.5厘米厚压缩为15厘米,压缩值达12.5厘米。”
沉管采取双向沉放方式。E1~E10管节由西向东沉放,E12~E11由东向西沉放。E11管节沉放后,将在E10至E11管节间留下2.5米的水下最终接头,最后进行潜水员水下安装钢封板和接头结构钢筋混凝土浇筑作业。
经过7个半小时的作业,E11管节精准下沉到位。在现场全程指挥的项目部总工程师李志军兴奋地告诉笔者:“完全精准对位,在常规隧道施工中这样的精度也是少见的。轴线误差仅11毫米,而允许值在35毫米。”负责隧道设计的中铁六院隧道院项目负责人邢运辉也在一旁赞叹:“太完美了!”
彭再勇介绍:最后一节管节的成功沉放,标志着南昌红谷隧道主体工程完工,隧道预计11月份实现贯通,为实现2017年6月隧道通车目标提供了坚实的保障。
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