南昌红谷隧道临江富水砂层干坞基坑防渗墙施工技术

南昌红谷隧道干坞基坑深16 m,临赣江最近距离仅15 m,水位变化幅度达3-13 m,砂层渗透系数达120 m/d,防渗体系施工处于工期关键线路,防渗体系施工质量是实现基坑开挖、沉管预制、浮运、沉放等工期目标的重要保证。文章通过对塑性混凝土配合比、槽壁加固、成槽工艺、泥浆性能指标、清孔换浆、混凝土浇筑及墙体检测等的思考,提出了临江富水砂层干坞基坑防渗墙施工中三轴搅拌桩槽壁加固、配合比试配验证、＂两钻两抓＂成槽工艺、超声波仪成槽检验、高密度电法墙体检测以及膨润土泥浆性能指标、加强混凝土过程控制等主要施工方法和技术措施。通过在南昌红谷隧道临江富水砂层干坞基坑中的应用,证明塑性混凝土防渗墙止水防水效果非常好,为基底处理及沉管预制施工创造了良好的条件。

中国沉管法隧道典型工程实例及技术创新与展望

结合中国几例典型沉管法隧道工程,详细介绍中国沉管法隧道在基槽开挖与航道疏浚、干坞建设、管节预制、管节浮运、管节系泊、管节沉放、接头处理和基础处理等关键技术的应用现状。以在内河中游径流河道中修建的南昌红谷隧道和在外海修建的港珠澳大桥岛隧工程海底隧道为例,对在江河和海洋中修建沉管隧道的关键技术创新进行总结,包括:南昌红谷隧道管节浮运与沉放、管节沉放基础差异沉降控制、水下立交接线实现过江通道与沿线路网全互通快速衔接、水下空间开发与修建避难疏散大厅等关键修建技术创新,港珠澳大桥岛隧工程沉管法隧道干坞建设、管节预制、管节沉放和基础处理等关键修建技术创新。结合目前中国修建沉管法隧道涌现出的新技术、新工艺和新设备,从沉管隧道的拓展形式、行业领域突破、助推城市建设和江河湖海沿线城市交通需求的增加等方面展望未来沉管法隧道的发展趋势。

大型内河沉管隧道基础灌砂模型试验及效果检测技术研究

对某大型内河沉管隧道基础灌砂足尺模型试验进行详细阐述,应用冲击映像法、全波场无损检测法相结合的方式对试验模型中不同工况下灌砂前、灌砂过程中以及灌砂后的效果进行测试,对模型试验中不同工况下各项测试数据及结果进行系统分析,对沉管隧道基础灌砂工艺与灌砂效果进行评价。此外,介绍该大型内河沉管隧道基础灌砂效果现场监测内容及具体实施方法,基于先期施工各管段基础灌砂现场监测、潜水探摸及管段后续沉降监测结果,对大型内河沉管隧道基础灌砂效果现场检测及处理技术进行系统的研究。主要研究结论如下:1)冲击映像法可以监测砂积盘的生成及发展过程,可以较准确地判断灌砂填充状况和快速检测混凝土底板下部灌砂填充状态,是沉管隧道基础灌砂效果评价的有力手段,是动态把握灌砂过程、实时追踪施工过程的砂液变化的有力手段。2)已施工管段现场沉降量观测结果显示,沉管隧道E1—E6各管段已灌砂基础的承载力均满足设计要求,证明冲击映像法可以作为沉管隧道基础灌砂检测评定方法。

红谷沉管隧道管节大体积混凝土温控与防裂技术

红谷双向6车道沉管隧道管节具有横断面尺寸大且结构形式复杂、一次浇筑混凝土体量大、内外温差及温度应力大和防渗抗裂性能要求高的特点。针对这些特点首先通过水化放热性能试验和小圆环开裂试验优选了胶凝材料体系,进而通过力学性能、耐久性能及抗渗性能试验确定了低热低收缩的混凝土配合比,然后开展现浇试块和管段的温度测试,分析大体积混凝土内温度变化规律和冷却水管的降温作用,并结合温控测试与信息化施工技术指导了后续管段预制中冷却水管的布置及相关温控防裂措施的动态部署。最后结合试验分析结果与现场施工环境,形成了管节混凝土入模温度控制、分段分次分节浇筑和快插慢拔捣固工艺、循环冷却水管通水时间和管节拆模时间控制、管节各部位针对性养护措施等贯穿管节预制全过程的防裂技术,确保了沉管管节大体积混凝土的防裂抗渗性能。

红谷隧道围堰塑性混凝土防渗墙抗渗性能分析

为探讨运行环境下塑性混凝土防渗墙工作性能,获取合理的设计参数取值,以红谷隧道围堰工程为背景,结合典型断面建立渗流数值模型,分析塑性混凝土防渗墙渗透系数k和厚度d以及围堰水头hr变化下共11种工况的围堰渗流性状。结果表明:随着渗透系数k的减小,围堰内单宽渗流量Q随之减小,且变化速率逐渐降低,而防渗墙内水力坡降峰值Js基本保持不变;随着防渗墙厚度d的增大,围堰内Q值和Js值均随之减小,且变化速率逐渐降低;随着围堰水头hr的下降,围堰内Q值和Js值均随之线性降低。分析得到兼具良好防渗能力和经济效益的渗透系数k和厚度d的设计取值,并提出满足设计要求的塑性混凝土施工配合比。最后,通过高密度电法和围堰内外水位动态监测对塑性混凝土防渗墙的防渗效果进行检测和评价,验证设计和施工参数的合理性。

红谷隧道赣江段河床冲刷数值模拟

鉴于工程所属河段水流、河床变化的复杂性,采用平面二维水沙数值模型,对红谷隧道赣江段河床冲淤进行了模拟分析。计算分析各种流量工况下隧道线上下游流场分布和河床冲刷情况;针对最不利水文工况时的工程河段水文条件,开展隧道断面河床最大冲刷深度数值模拟研究,结果可为赣江红谷隧道河段工程设计提供参考。

南昌红谷隧道管节浮运监控技术研究

南昌红谷隧道是我国目前内河最大的隧道工程,浮运过程要经过3座大桥,且航道宽度只有70 m,水流情况复杂,这些都对浮运作业增加了难度。本文在计算沉管浮运中所受水流力的基础上,针对出坞、顺河流浮运和回旋区调头3种不同情况,制定了2种编队方案。根据工程实际需要,设计了浮运监控系统软件结构,采用C#和WFP技术实现了系统。在管节和拖轮上配置了RTK GPS、DGPS和惯导等导航设备,将浮运编队的实时位置信息显示给指挥人员,对管节出坞、过桥和回旋区调头等监控方法进行了详细描述,并实现了远程终端同步实时显示。目前已经完成了南昌红谷隧道多节沉管的浮运,实践表明系统稳定可靠,形象直观,今后可以应用到同类工程中。

南昌红谷隧道管段浮运过程风险节点数值模拟及分析

红谷隧道是目前国内第一座在流速大、水位落差大的江河中部用沉管法修建的隧道,浮运施工难度大。为确保管段及邻近建筑物在浮运过程中的安全,需要对管段浮运过程中的风险节点进行分析。采用数值模拟的方法对管段浮运过程中各风险节点的管段所受水流力进行分析,计算软件采用Fluent,计算模型基于RNGκ-ε紊流模型,管段上的水流阻力可通过计算软件直接提取。根据数值模拟结果,结合浮运施工方案中设备拖航能力,对浮运施工方案提出建议,其中管段浮运出坞流速要求低于0.6 m/s,管段浮运出坞后转体流速要求低于0.8 m/s,管段浮运过南昌大桥流速要求低于1.0 m/s;而原施工方案中回旋区转体存在风险,经优化方案后,新回旋区流速能满足管段转体与系泊要求。

沉管隧道管段浮运中的水流阻力性能及其在回旋区转体的流速流场模拟分析

南昌红谷隧道沉管浮运过程存在2个关键的风险控制点,分别为浮运过南昌大桥及回旋区转体,在这2处水流流向及流速复杂,浮运施工风险非常高。为校核浮运方案的合理性,需对管段浮运过程中水流阻力性能进行分析,以保证浮运安全。基于Fluent和MIKE流体计算软件,通过数值模拟的方法对沉管管段在2个关键风险控制点中所受水流阻力进行分析。对于管段浮运过南昌大桥过程,得到了管段所受水流阻力大小及其变化情况;对于回旋区转体过程,先对水阻力系数Cw进行率定使其适用于本工程,再通过数值模拟得到不同水文条件下的回旋区流场,两者结合得到管段所受水流阻力大小。以期为复杂边界条件下管段水流阻力计算提供一套方法,计算结果为隧道管段浮运方案的制定提供参考。

红谷沉管隧道GINA止水带数值模拟分析

沉管隧道接头结构复杂,相对于预制管段,管段接头是沉管隧道的薄弱环节。管段的不均匀沉降会导致接头处的张开与错动,引起GINA止水带的变形,造成接头防水能力的降低甚至丧失,从而对隧道的安全运营造成极大的危害。采用有限单元法针对沉管接头GINA止水带进行建模,对多工况下GINA止水带的受力变形机制进行系统化研究,以期对沉管隧道接头的防水设计和施工提供参考。主要结论如下:1)运营工况下,GINA的压缩量不宜小于90 mm,接头张开量不宜大于35 mm;2)设计条件下管节相对水平错动20 mm,相对竖向错动35 mm时,不会影响GINA止水带功能;3)运营工况下,GINA止水带两肩部的差异变形对其止水功能影响较小。

PPP融资模式在城市基础设施工程中的应用研究——以南昌市红谷隧道工程为例

PPP建设模式具有减轻政府财政压力、提高项目建设和运营效率、风险共担等优点,可为城市基础设施提供重要的资本及专业支持,拓宽社会资本投资渠道。以南昌市首个采用PPP建设模式的城市基础设施项目——南昌市红谷隧道工程为例,分析在该融资模式下城市基础设施工程建设和运营期的效果以及存在的问题。结果表明:将PPP模式运用于红谷隧道工程中,可有利推动项目的建设,使得项目在投资、进度和质量等方面得到很好的控制,同时,在运营阶段也取得很好的效果。

沉管隧道健康状态评价中权重确定的主—客观融合方法

结合主观赋权法和客观赋权法的特点,采用改进的层次分析法——乘积标度法和熵权法相融合,发挥了层次分析法——乘积标度法的灵活性和熵权法能够表征指标包含信息量大小的优点,建立了既能发挥主观经验知识又能结合客观数据分析的主—客观融合的赋权方法;利用建立的红谷隧道健康状态评价模型的层次结构,充分考虑环境作用、结构应力、结构变形、裂缝和渗漏水的因素,并根据某隧道健康监测数据进行权重分析研究。结果表明本文提出的方法取得了较好的效果,对沉管隧道健康状态评价过程中指标权重的确定具有指导意义。

南昌红谷隧道管节沉放安装可视化监测技术

为了在保证管节安装精度的同时加快管节安装速度,以红谷隧道管节沉放安装为例,采用一种可视化监测系统,在全站仪测量法及GPS测量法的基础上,通过计算机采集处理测量数据,形成可视化模型,并实时反映在终端屏幕上供指挥人员参考。经实测数据与理论精度计算对比表明,可视化监测系统在其精度满足管节沉放安装要求的同时,具有高效、直观的特点,可有效加快管节安装速度。

冲击映像法在沉管隧道基础灌砂监测中的应用

在沉管隧道工程中,采用无损检测技术对基础灌砂施工效果实施实时、经济、有效的监测,是施工监测必须要解决的难题。本文结合南昌红谷隧道监测实例,系统地介绍了冲击映像法在基础灌砂施工中的应用情况,包括测线布设、数据采集、分析与评定方法、监测结果以及相关的结论与施工建议。监测结果表明:冲击映像法能够对基础灌砂效果进行实时有效地评判,是一种新的基础灌砂施工监测与灌砂效果评价方法。

南昌红谷水下互通立交隧道通风排烟组织研究

为研究水下多匝道互通立交隧道的通风排烟特性,及时有效地排除隧道内烟气,以南昌红谷隧道为工程背景,应用CFD技术和现场试验的方法,对火灾时纵向排烟条件下不同纵坡和火源位置的烟气蔓延特性进行研究,分析坡度、火源与匝道位置等多因素耦合对烟气蔓延特性的影响。主要结论如下:1)隧道东岸进口匝道排烟临界风速需大于2.5 m/s,各匝道射流风机均应开启,以保证匝道间分岔部位无串烟现象;2)东岸出口匝道曲度大,隧道阻力较大,排烟临界风速为3.0~3.5 m/s时控烟效果较好,并宜选择流线顺畅、烟气流程较短的匝道进行排烟;3)根据进出口匝道烟气蔓延特性的差异和相应试验条件下测算的排烟时间,提出对应的排烟策略,调整风机原设计的运行模式,以达到优化排烟气流组织、提高排烟效率的目的。

沉管隧道基础灌砂管底压力的监测试验研究

为确保沉管隧道的工程质量,对沉管隧道基础灌砂施工进行实时监测十分必要。通过沉管隧道等比例灌砂模型试验,探索一种新的基础灌砂施工的实时监测方法——基于管底压力监测系统及其分析方法,并对不同工况下灌砂过程中管底压力的变化状况进行研究。研究表明:1)最先灌砂孔在灌砂过程中不同方位同间距的底板压力呈现完全类似的变化规律,底板压力呈波浪型起伏而逐渐增大,该变化对应砂积盘的形成与消散状况;2)结合观察窗的观测结果,可确定砂积盘扩展的压力门槛值;3)先期灌砂孔对后期灌砂孔的底板压力影响明显,致使其不同方位底板压力变化更大、更复杂,后期灌砂砂积盘形成的压力大于前期灌砂砂积盘所形成的压力。