沉管隧道基槽开挖及设备

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1、沉管隧道基槽开挖及设备傅智伟(铁道部武汉工程机械研究所武汉430062)摘要简要介绍了沉管隧道基槽开挖的过程及所使用设备的特点，并对设备的使用提出了一些建议。关键词沉管隧道基槽开挖开挖设备定位测量仪 1概述穿越水域修建沉管隧道，面临的一个首要问题就是开挖疏浚沉管基槽。在水下开挖沟槽与在陆地上开挖有较大区别，由于水中难以观测，难度要大许多，特别是挖深较大的沉管基槽更是如此。与沉管基槽开挖相似的工程是航道疏浚和水底管线敷设工程，所以它们使用的设备大多相同。根据施工地段水文和地质情况的不同，沉管基槽对开挖方法和开挖设备的要求也

2、不尽相同。对于水深较浅、开挖地层较为软弱的泥、沙、土的地段，采用航道疏浚部门现有的一般设备即可开挖；对于水深较深地段，则需较特殊的或专门制作的挖深较大的设备；对于通过地层为岩石的地段，还需水下爆破才能进行开挖。除了开挖设备外，定位测量仪器也是施工设备必不可少的一部分，准确的定位测量是保障开挖顺利和工程施工质量的重要手段。此外，由于沉管隧道对地基处理要求较高，在基槽开挖时就必须考虑防淤和清淤的问题。在水下进行挖掘疏浚工程使用的挖泥船种类较多，有耙吸、铰吸、链斗、抓斗、铲斗、射流等多种形式的挖泥船。使用的定位、测量仪器有DG

3、PS接收机、微波定位仪、自动追踪型全站仪、经纬仪、水准仪、测深仪、测深水铊、声速剖面仪、潮位遥报仪、六分仪(较老式，近些年仍有使用)等。国内航道工程部门承接过国内外多项水下沟槽的开挖工程，其中包括沉管基槽的开挖工程。除了较深的沉管基槽需要调配大挖深的挖泥船外，其他方面均在正常范围之内。沉管基槽开挖的泥石方量多为几十万至几百万立方米，也属中等程度。2沉管基槽的开挖过程2.1通过非岩石类沉管基槽的开挖过程(1)对待挖表面的清理。主要是在测量好的待挖范围内清理石块、杂物等障碍物，用抓斗式挖泥船较适合。如两岸有妨碍定位测量的障碍

4、物也应一并清理，清理后用测深仪测深，以求大致反映出基槽的开挖全貌。(2)基槽切滩。这一阶段要借助定位测量仪器挖除高于水底自然轮廓的浅滩(亦即水中高地)。(3)基槽粗挖。根据所探明的地质情况，采用相适合的挖泥船进行粗挖。粗挖是指分层开挖基槽时每层的开挖深度较大，效率高，但精度较低的开挖。由于铰吸式挖泥船的效率高，一般进行粗挖可采用铰吸式挖泥船。采用抓斗式、链斗式、耙吸等其他种类的挖泥船亦可。(4)基槽精挖。这一阶段每层的开挖深度较小，速度稍慢，但开挖精度高。如果开挖地层地质条件许可的话，精挖采用自航耙吸式挖泥船较合适。在定

5、位测量仪器和电子计算机配合下，采用“白航耙吸式挖泥船电子图形控制系统”，耙吸式挖泥船可以高效率、高精度地开挖基槽。在每一层开挖完成之后应准确测深，为下一层的开挖做好准备，或确定基槽开挖是否已符合设计要求。将精挖放在临近管段沉放的时间进行还可减少成形后基槽中泥沙的淤积，减少清淤的工作量。如果选用抓斗式挖泥船进行精挖则应选用斗容稍小的挖泥船，因为斗容较小的挖泥船定位精度较高，可以使开挖的基槽成形更准确。2.2通过岩石类的沉管基槽的工序通过地层为岩石类的沉管基槽，其工序与通过地层为非岩石类的沉管基槽有所不同，大体上可以分为3步

6、。(1)借助定位测量仪器准确定出待开挖的范围，并设立标志。用挖泥船对待挖基岩表面进行清理，若清理表层泥沙可用耙吸船，并同时用测深仪测深，以了解待挖基槽的表面状况。(2)利用炸礁船按设计要求在基岩上钻孔，装填炸药，将基槽深度范围内的岩石炸开。然后，用抓斗式挖泥船将炸碎的砂石清除。如果岩石深度大，还应分层爆破。开挖结束后，可用钻船探摸法测深，若发现探摸的断面标高未达到设计深度，可用钻进法来判断该断面的实际情况，较易钻进的可视为漏挖处理，较难钻进的可用局部爆破法作补炸处理。(3)用探杆配合经纬仪、水准仪、测深仪进行平面和水深测

7、量，以最后确认基槽开挖是否符合设计要求。3国内两座沉管隧道的基槽开挖3.1甬江沉管隧道的基槽开挖宁波甬江沉管隧道1995年建成通车，是我国首座在软土地基上建成的沉管隧道。甬江隧道基槽通过淤泥和淤泥质土层，设计底标高为-16.55m，底宽15m，开挖边坡分别为：1：3、1：5、1；7，并向上、下游延伸，变坡间各设3m平坡护道。隧道基槽长420m，共沉放5节管段，管段外径为11.9×7.65m，管段长分别为80m、85m。根据隧址地质情况、工期要求和挖泥船的性能，采用抓斗和链斗式挖泥船相结合的方式。主要设备以抓斗式挖泥船为主

8、，计有13m3、8m3、4m3、2m3抓斗式挖泥船，其中8m3挖泥船最大挖深20余米，为主要挖泥船；13m3挖泥船最大挖深为50m。另外还配备有500m3对开式泥驳，1000马力拖轮。为了减少成形基槽的敞留时间，以减少回淤，基槽精挖分区段与管段沉设交替进行。为了使基槽边坡稳定后能符合设计要求，边坡施工亦采用分层作业法