港珠澳大桥岛隧工程沉管安装抗浮稳定分析.pdf

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1、港珠澳大桥岛隧工程沉管安装抗浮稳定分析■吴晓武3[摘要]港珠澳大桥岛隧工程沉管隧道工程是目前世界上1.05；密度采用分层选取，海面0～-4m取均值1015kg/m，33建设规模最大、综合技术难度最高的海底沉管隧道工程，G水为压载水箱中压载水重量。-4～-7m取1021kg/m，-7m～槽底+1m取1022kg/m，3具有管节体量巨大、安装大水深、对接精度要求高等特点。G自包括管段结构自重、调节干舷混凝土重量、槽底+1m～槽底取1080kg/m（施工方清淤控制线）。管节水下安装特别是能否在大水深条件下（最深达45m）管顶及管内舾装件，在深

2、坞内称出。管节在各水深层分布体积及浮力如表3所示：进行安全、精准的对接，关系到整个岛隧工程的成败。G自=（V总-h×B×L）×ρ表3管节水下各层分布体积和浮力情况沉管安装施工风险因素很多，其中一个很大的风险就V总为包含调节干舷混凝土管节总体积，h为管是管节抗浮稳定性不足，导致管节突然起浮，造成安装失节干舷高度（深坞内测量），B为管节干舷部分平均败，给工程带来了巨大损失。尤其是在对接水力压接完成宽度，L为管节节段长度，ρ为深坞内海水密度。后，打开管节中廊道钢封门进行管节贯通测量时突然起浮，F浮沉管安装施工中，管节所受的海水浮力。可能导致管

3、节进水，造成巨大的人员安全事故。因此，沉考虑分析简捷，分析体积时忽略倒角对体积的L缆吊装缆及安装缆缆力合力，通过吊装缆和安管抗浮稳定分析非常重要。本文以港珠澳大桥沉管隧道E1影响，分析浮力时再减去倒角体积与海水密度1.015装缆绞车上设有的销轴传感器，缆力在操作室绞车管节为例，对沉管抗浮稳定分析进行了简要的介绍。的乘积（浮力会略大，抗浮偏安全）得到：控制柜上的显示屏上给出，实时监测，换算成竖向F浮’=（371.33+8669.63+36326.33+4610.93-力。[关键词]沉管安装抗浮稳定分析3.62×3.62×112.5×1.0

4、15+891×1.015-350.42×三、抗浮稳定分析过程1.02）/1000=49006.33t抗浮稳定分析参数主要来源为收集施工方资一、概述（2）分析结果料，另监理对干坞内及沉管沉放区海水密度进行了1.E1管节概述将相关数值及F浮’带入公式λ=(G水+G自)/（F浮监测，故本次分析采用两种方法：根据施工方实时港珠澳大桥沉管管节为两孔一管廊断面形式，+L缆）得出：数据资料进行分析；采用监理方监测的海水密度进标准断面高11.4m，下底宽37.95m，上底宽二次注水抗浮系数=1.027；行核算。30.71m，侧墙对称布置3.62m×3.

5、62m倒角（具体三次注水抗浮系数=1.057。1.采用施工方实时资料分析见图1）。E1管节长112.5m，与西人工岛暗埋段止监理计算的二次注水及三次注水抗浮系数均小（1）分析参数（见表1）推段对接，止推段对接端顶面高程-1.10m（1985国表1E1管节安装施工方采用相关参数于施工方计算的结果。家高程基准），坡度2.996%。四、实际工程经验及结论（1）采用监测不同水深处海水密度及分层计算海水浮力的方法分析抗浮稳定，更贴近实际工况，也更加安全稳妥，采用其进行校验能起到增加安全保障的作用。（2）海水密度取值对管节沉放时浮力计算影响较大，考

6、虑安全因素，宜保守选取。另需关注附近流域挖沙、抛填等水下施工作业对管节安装的影响，图1管节横断面图注：安装缆缆力在二次注水及管节着床工况数值非常小（个可能使沉放区海水泥沙含量增加导致海水密度突然2.管节浮运安装主要施工工艺流程位数），对抗浮系数计算的影响可忽略不计，故计算可不考增大，引起沉管浮力变大，给沉放安装带来危害。根据港珠澳大桥沉管浮运安装方案，管节浮运虑（3）抗浮稳定分析所采用的模型为静力分析模安装主要流程：沉放前准备工作→绞移就位→沉放（2）分析结果型，考虑可能的动力因素，及碎石基床可能存在回前舾装、检查→沉放→对接→测量调位

7、→最终压载3淤不均匀或其他原因，宜结合现场情况，适当地加海水密度取值为1020kg/m，将表中相关数值带→首批舾装件拆除→安装船撤离→锁定回填→剩余入公式λ=（G水+G自）/（F浮+L缆）得出：大压载水量，消除不利因素，提高抗浮稳定系数，舾装件拆除→管内施工→一般回填与护面回填→隧二次注水抗浮系数=1.035；确保管节沉放的可靠性、流畅性和安全性。道施工监测。三次注水抗浮系数=1.067。（4）管节着床后，锚机拉力、缆绳力均较小（在3.本次分析内容2.采用监理海水密度监测数据分析第三次注水量下锚机拉力为0），故抗浮系数主要影管节沉放具体

8、流程为：解除安装船与管节间的（1）分析参数（见表2）响因素为海水密度和压舱水箱注水量。半刚性连接→一次注水，消除干舷→二次注水至表2管节安装监理采用相关参数（作者单位：中铁大桥勘测设计院集团有限公司1.01