[01602714]海上长距离沉管隧道贯通测控技术研究与应用

课题依托工程为港珠澳大桥岛隧工程。港珠澳大桥沉管隧道是我国建设的第一条外海沉管隧道,也是目前世界上唯一的深埋沉管隧道,隧道全长6.7公里,全部采用沉箱预制搭建,管节安装过程中,需确保最终接头贯通的质量技术要求。港珠澳大桥沉管隧道地处外海环境,深水深埋、距离长、管节体量大、管节数量多等特点,使得测量控制的作业难度大,测量风险高,且管节安装要求的窗口时间短。在深水深槽、大径流、强回淤,甚至与强台风抢时间的恶劣环境下,从保障最终接头贯通准确性、规避测量风险等方面考虑,开展了海上长距离沉管隧道贯通测控技术研究,并在港珠澳大桥岛隧工程中得到成功应用。 课题的主要研究内容及技术经济指标有：（1）研究提出了一套沉管施工精密安装的线形控制方法,把陆地隧道横向贯通测量控制的限差技术指标150mm提高到了50mm;（2）研究提出了沉管安装“首端相对定位+尾端绝对定位”的组合测控技术;（3）首创建立了“双线形联合锁网”的布测方法,形成了一套超长沉管隧道高精度贯通测控技术;（4）研究提出了利用“测量塔”实施海上长距离沉管隧道的分段投点进行高精度安装的方法;（5）研究了外海深水沉管安装测控的风险管理方法,建立并完善了测控风险管控体系。结合依托工程,从理论分析研究,到陆地1:1模拟试验和工程分阶段验证,最终确保了沉管隧道的精准贯通。 经研究,课题攻克了海上长距离沉管隧道贯通测控的关键技术难题,主要自主创新内容有： （1）通过沉管拉合运动机理及趋势分析与安装定位技术、贯通测控技术、线形控制技术研究,开创性提出并实现了海上长距离沉管隧道免精调安装测控,改变了国内外沉管先安装再通过贯通测量进行精调的传统沉管安装方法,解决了长距离沉管隧道高精度免精调安装的技术难题,填补了长距离沉管隧道此领域的技术空白。 （2）首次研究提出基于单测量塔的沉管管节尾端绝对定位方法,创新提出了海上长距离沉管安装的“首端相对定位+尾端绝对定位”的组合测控方法,形成了一种浮态条件下标准化标定及检校方法,攻克了外海深水超长沉管安装免精调的测控难题。 （3）通过理论分析结合现场数据反演,首次揭示了沉管着床后拉合对接和水力压接过程的受力及运动机理,实现了对管节安装过程中运动趋势、方向及量值的精确预测,采用尾端精确定位、预偏控制等方法,实现了管节尾端的精准控制。 （4）首次建立了“双线形联合锁网”的布测方法,形成了一套长距离沉管隧道高精度贯通测控技术,实现了6.7 km沉管隧道最终轴线偏差为0.8～2.6 mm的贯通精度;首次研究提出了海上长距离沉管隧道通过分段投点进行高精度安装的方法。 （5）研究了沉管施工全过程线形控制技术,创新建立了设计、预控、拟合、调整的全过程线形控制管理体系,为沉管隧道安装线形控制及顺利对接贯通奠定了基础。 本课题研究成果经专家验收后在港珠澳大桥岛隧工程中得到成功应用。经科技查新,多项技术属首创。成果引领了行业技术发展,推动了行业科技进步,填补了领域技术空白。