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沉管“战淤”记

发布时间:2022-11-07阅读次数:

襄阳市襄江大道鱼梁洲隧道水上工区经理王金绪有个习惯,每完成一节沉管沉放对接后,就发一条朋友圈。

2021年5月1日,时隔近两个月,他再次更新朋友圈:一路走来,兄弟们有过右,有过左,最终蹚平万难重回正轨,总结提高始终在路上,赶在“五一”前完成毫米级对接,向祖国献礼!短短几行字,透露出中交二航局项目团队此次沉放对接的艰辛。

根据计划,单节沉管浮运安装工期大约是26天。开年以来,项目团队已先后于2月9日、3月9日完成E6、E5管节对接,一节更比一节稳的节奏,让大家对后面的施工充满信心。

进入4月,雨季比以往来得早。

4月8日,长120.5米、宽31.2米、高9.2米、重达3.4万吨,相当于一艘小型航母的E4管节,即将沉放对接。上午11时,沉放驳吊放沉管开始下沉,一切看起来与前两次无异,直到下午3时30分,沉放缆索的拉力值下降,而此时GPS监测数据显示,管节实际下沉高度并未达到目标标高,这意味着沉管发出提前触底的信号,后续对接工作将可能无法进行。

“这可不是好预兆。”身处中控室的王金绪心情瞬间跌落谷底。不久,下水探摸情况的潜水员进一步印证了事情的严重性:在E4管节底面与最终沉放的基床间发现淤泥沉积,平均厚达10厘米,E4管节与拟对接的E5管节对接接头垂直方向错台达10厘米,这远超设计及规范允许的对接精度要求。

沉管基床遭遇异常回淤。

鱼梁洲隧道采用先铺法沉管基床施工工艺,在该工艺条件下,影响沉管水下安装精度的因素主要有五个方面:沉管预制成品结构尺寸、沉管基槽成槽质量、沉管基床整平质量、沉管沉放安装操作工艺、沉管安装期间基槽回淤量。

就基槽回淤量而言,前期当地水文条件分析显示,受下游崔家营航电枢纽大坝影响,位于库区的沉管隧道所处河床,泥沙将以纵向缓慢淤积为主。项目团队判断,回淤不会对工程产生较大影响,只需基床整平前后,定期对槽底回淤量进行监测,若回淤量较大,进行清淤即可。

因此,在基槽开挖、基床整平阶段,项目团队都通过选取合适点位放置回淤盒,并间隔相应天数分别取出检测,来对基床回淤情况进行持续监测。而E4管节在3月19日至4月6日的基床整平阶段,经过持续监测,最大回淤量仅为1.9厘米,完全满足设计要求。项目团队由此判断,回淤对沉管安装并不具有足够的攻击力。

然而两天后,E4管节下沉却遭遇回淤“突袭”,导致错位的管节无法精准对接。王金绪等人在沉默片刻后,随即展开热烈讨论。

有人提出,可尝试主动释放缆索拉力,让沉管继续沉放,通过沉管压力,迫使管底淤泥向四周扩散或沉入基床卵石垄沟内,从而使沉管达到沉放标高,满足对接精度要求。但这个方案,却隐藏着不可逆转的风险。

原来,正常情况下,沉管基床的卵石垄沟因有空隙,可保证沉管通过浮力再次浮起;但此时基床上粘有一层厚厚的淤泥“垫子”,真空效应将产生强大吸力,同时加上深达25米的水压,沉管完全触底后,将可能发生提不起来的严重问题。

可是,提起沉管重新下放,又意味着近百人近一个月来为这次沉放所做的努力将付之东流,面对艰难抉择,指挥团队必须迅速决策。

思考再三,现场总指挥、项目负责人孙晓伟态度坚决:提起沉管,清淤后再对接!

这一决定虽然不易,却为现场低迷情绪踩下了“急刹车”。当天下午5时30分,E4管节基床清淤方案讨论会召开。

“会议目标很清晰,分析回淤原因,确定应对措施。”王金绪介绍说。会议讨论后决定,为保证已安装的E5管节安全,对E4管节与E5管节对接处的3排基床卵石垄采用单管气举泵吸泥,其他部位采用抓斗船清淤。值得一提的是,项目团队及时调整了回淤监测思路,要求水上工区及测量室在后续基床施工中强化测绳、声呐、多波束等标高监测手段的应用频次和校核基准,为沉管高精度安装提供更强保障。

次日,针对短期内基床局部急剧回淤原因的专题研究,与现场清淤同步展开。实际上,基床回淤问题常被戏称为“影响沉管工程的一门玄学”,是公认的世界级难题。此前,港珠澳大桥岛隧工程E15管节也曾因回淤量陡增,导致沉管安装受阻。最终,通过大量数据分析,判断主要来源是伶仃岛海域采砂洗砂产生的悬浮物。

E4管节的回淤“玄学”又如何破解?

在经过一周不分日夜的现场查勘、取样检测,并建立模型对数十组数据进行分析比对后,项目团队终于探明回淤成因。原来,由于E4管节所在的东汊沉管区域位于唐白河与汉江交叉口处,4月连续阴雨天气及4月7日的雨势猛增,导致唐白河水从上游携带大量泥沙,在流入东汊沉管河段时,因水域突然扩宽,水流流速急剧减小,造成泥沙在东汊沉管河段淤积,基床局部形成急剧回淤。这一结论也为即将在持续强降水和汉江特大汛情下沉放的后续管节有针对性地加强回淤监测,提供了有效预警。

但这并不是项目团队对抗回淤挑战的终点。

“我们在清淤操作中发现,气举泵的单点式吸泥和抓斗船的粗放式抓泥,在吸泥效果和效率上都有改善空间。”王金绪表示,为此项目团队协同二航局技术中心迅速开展科技攻关,用时半个月自主研发出清淤平台。这个由底部钢管作业平台、可移动小车、气举泵三部分组成的“回”形平台,可精准定位与覆盖单节沉管基床范围,并通过移动小车上设置的联排式气举泵,实现纵横双向高效吸泥。虽然该平台因为研发周期,未能在此次清淤中一展身手,但却为后续沉管基槽清淤提供了更优方案,并已申请两项发明专利、一项实用新型专利。

查找回淤来源、探索应对策略、挑战对接精度,4月30日下午6时,再次出征的E4管节成功在汉江水下25米深处“安家”,对接精度高达7毫米,远低于设计规定的2厘米,真正达到毫米级对接。(张延涵)

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