張 姣 王建成

(上海城建職業(yè)學(xué)院土木與交通工程學(xué)院，上海 200432)

1 概述

我國應(yīng)用沉管法修建水底隧道雖然起步較晚，但發(fā)展較快。1972年，自香港修建了我國第一條跨港沉管隧道以來，沉管隧道法以不受天氣影響、不影響航運、穿越大跨度海峽等優(yōu)點，越來越廣泛地被我國隧道建設(shè)者所采用，隨著港珠澳大橋5.6 km沉管隧道的建成，標(biāo)志著我國沉管隧道技術(shù)從相對弱國發(fā)展成為國際隧道行業(yè)沉管隧道技術(shù)的領(lǐng)軍國家之一[1-3]。

但沉管隧道施工又具有很多潛在的風(fēng)險，若有較大的工程事故發(fā)生，會造成巨大的人員和財產(chǎn)損失[1]。如何對沉管隧道工程風(fēng)險因素進行分析與預(yù)防,是隧道建設(shè)的一個重要研究方向。越來越多的專家學(xué)者關(guān)注如何預(yù)防、降低沉管隧道工程中風(fēng)險事故的發(fā)生。通過大量的調(diào)研，對沉管隧道工程進行風(fēng)險辨識、分析，提出了相應(yīng)的風(fēng)險預(yù)防措施。

2 調(diào)研方案的設(shè)計

2.1 調(diào)研目的

通過調(diào)查研究了解沉管隧道勘察、設(shè)計、施工過程中風(fēng)險因素的現(xiàn)狀，辨識并分析沉管隧道工程風(fēng)險因素，提出相應(yīng)的預(yù)防措施，為以后沉管隧道工程建設(shè)提供理論和實踐依據(jù)。

2.2 調(diào)研的方法和對象

調(diào)研采取問卷調(diào)研法和專家訪談法，編制沉管隧道風(fēng)險因素調(diào)研表和專家訪談提綱，通過調(diào)研和走訪中交三航局、中交四航運局、中交四航院、上海建工(八大子公司)、上海建工集團股份有限公司海外事業(yè)部、上海建科監(jiān)理咨詢有限公司、上?；A(chǔ)工程集團有限公司、上海市政設(shè)計院等企業(yè)，回收問卷58份，有效問卷51份。

2.3 調(diào)研的內(nèi)容

主要內(nèi)容包括：1)貴單位名稱；2)貴單位承接過幾條沉管隧道工程；3)貴單位主要從事哪方面的沉管隧道工程建設(shè)；4)貴單位認為沉管隧道工程存在哪些風(fēng)險因素；5)貴單位認為我國沉管隧道施工有哪些不足。

專家調(diào)研訪談提綱：主要針對行業(yè)、企業(yè)專家，主要內(nèi)容包括：1)貴單位認為從事沉管隧道人才的關(guān)鍵能力(專業(yè)技術(shù)能力、應(yīng)變能力、事務(wù)能力、管理能力、創(chuàng)新能力)；2)為了適應(yīng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，沉管隧道的發(fā)展前景如何；3)您認為沉管隧道工程存在哪些風(fēng)險因素；4)您認為沉管隧道工程中的風(fēng)險因素有哪些預(yù)防措施。

3 沉管隧道風(fēng)險因素調(diào)研分析

按照圖1的調(diào)研分析步驟，首先整理調(diào)研問卷和專家訪談記錄，辨識沉管隧道的各種風(fēng)險因素[4]，在實際沉管隧道工程中，風(fēng)險因素是隨著工序的變化而發(fā)生改變的，要完全控制沉管隧道的風(fēng)險因素，需針對每一風(fēng)險因素提出預(yù)防措施。

4 沉管隧道風(fēng)險因素辨識

對沉管隧道的各種風(fēng)險因素進行辨識，如表1所示。

5 沉管隧道風(fēng)險預(yù)防措施

針對沉管隧道工程中潛在的各種風(fēng)險,應(yīng)及時提出相應(yīng)的各種風(fēng)險預(yù)防措施[5,6],避免可能發(fā)生的事故造成的巨大經(jīng)濟和人員的損失，沉管隧道工程各風(fēng)險因素預(yù)防措施如下：

1)勘察階段風(fēng)險的預(yù)防措施。

對現(xiàn)有的水文地質(zhì)資料進行查閱,結(jié)合綜合地質(zhì)勘查法,對附近潮水或氣象變化較大的區(qū)域進行詳細勘察,仔細查明隧道施工段的水文、地質(zhì)、氣象各種情況。

2)干塢施工風(fēng)險的預(yù)防措施。

干塢邊坡要進行抗滑穩(wěn)定性驗算，設(shè)置井點降水，要注意干塢抽水時邊坡的穩(wěn)定性；塢底要有足夠的承載力；塢口封閉階段干塢防汛體系獨立。

3)管段制作風(fēng)險的預(yù)防措施。

有效控制混凝土原材料的溫度，嚴(yán)格控制溫度裂縫；嚴(yán)格把關(guān)沉管混凝土的生產(chǎn)、澆筑、振搗、養(yǎng)護；加強管片預(yù)制的容重控制、幾何尺寸控制，要保證干舷和抗浮安全系數(shù)，壓載水箱使用較多，對稱布置在管段四角，能使管段保持平衡、平穩(wěn)的下沉。

4)沉管隧道浚挖風(fēng)險的預(yù)防措施。

根據(jù)地質(zhì)勘察資料，合理選用浚挖機械；浚挖作業(yè)應(yīng)分層、分段進行，確定水下基槽邊坡的穩(wěn)定性與合理坡率，確保基槽邊坡不失穩(wěn)，精挖時保證基底平整精度。

5)管節(jié)浮運風(fēng)險的控制措施。

制定浮運施工方案前必須先進行模擬試驗,并實測河床或海床寬度、潮水、流速、河水或海水重度、風(fēng)速、航運情況、波浪高度、天氣情況等，確定管節(jié)浮運的專用裝置。

表1 沉管隧道工程的風(fēng)險因素

6)管段沉放風(fēng)險的預(yù)防措施。

在沉放前，需根據(jù)不同的自然條件、航道條件、沉管本身的規(guī)模和設(shè)備條件，合理選擇沉放方式；在沉放、對接過程中，管段將不可避免地受到風(fēng)、浪、流等外力的作用，要保證沉放對接過程中管段的穩(wěn)定和抗浮能力。

7)管段連接風(fēng)險的預(yù)防措施。

采用水力壓接法，保證管段接頭不漏水；保證水力壓接接頭膠墊——GINA(吉那)尖肋形橡膠墊的材質(zhì)；壓接結(jié)束，拆除剛對接的兩道端封墻。

8)基槽及基礎(chǔ)風(fēng)險預(yù)防措施。

首先要進行詳細的地質(zhì)勘察，并結(jié)合試驗和精密儀器測量，為基槽的設(shè)計提供依據(jù),保證基槽設(shè)計的準(zhǔn)確性。當(dāng)采用地基爆破法開挖時,嚴(yán)格控制爆破危害效應(yīng)；根據(jù)實際工程使用正確的基礎(chǔ)處理方法,保證基礎(chǔ)的平衡性和整體性,降低基礎(chǔ)沉降。

9)隧道回填風(fēng)險的預(yù)防措施。

基槽開挖和管節(jié)沉放間隔的時間越短越好，可以防止基槽回淤；如有淤泥沉積時,需用專用設(shè)備清除；基礎(chǔ)處理結(jié)束后，在管段兩側(cè)和頂部進行覆土回填。

10)最終接頭[7]風(fēng)險的預(yù)防措施。

沉管隧道的最終接頭具有重量大、施工風(fēng)險高等特點，最終接頭與相鄰管節(jié)接觸，壓縮臨時止水帶形成密封結(jié)合腔；采用鋼管對撐方法防止水壓消失后GINA止水帶回彈，確保良好的密封性，滴水不漏。

6 結(jié)語

1)針對沉管隧道風(fēng)險因素的分析，對沉管隧道相關(guān)單位采用調(diào)研法和專家訪談法，通過調(diào)研分析的方法對沉管隧道的風(fēng)險因素進行辨識。

2)結(jié)合實際提出了針對沉管隧道工程風(fēng)險因素的防控措施以降低風(fēng)險，為沉管隧道工程事故預(yù)測提供理論依據(jù)，其中水文地質(zhì)勘察是非常重要的，直接影響管段的浮運、沉放、基槽的浚挖等施工工序，使工程方案更科學(xué)、更合理。

3)在施工期風(fēng)險因素是隨著工序的變化而發(fā)生改變的，即隨著時間而變化，不同工序風(fēng)險因素的發(fā)生概率也不相同，要完全控制施工期的風(fēng)險因素，需針對每一工序進行控制，在后期的風(fēng)險分析研究中還應(yīng)關(guān)注動態(tài)風(fēng)險因素，為更合理的沉管隧道工程方案的選取提供可靠的依據(jù)。