沉管隧道工程风险因素分析及预防措施★

张 姣 王建成

(上海城建职业学院土木与交通工程学院，上海 200432)

1 概述

我国应用沉管法修建水底隧道虽然起步较晚，但发展较快。1972年，自香港修建了我国第一条跨港沉管隧道以来，沉管隧道法以不受天气影响、不影响航运、穿越大跨度海峡等优点，越来越广泛地被我国隧道建设者所采用，随着港珠澳大桥5.6 km沉管隧道的建成，标志着我国沉管隧道技术从相对弱国发展成为国际隧道行业沉管隧道技术的领军国家之一[1-3]。

但沉管隧道施工又具有很多潜在的风险，若有较大的工程事故发生，会造成巨大的人员和财产损失[1]。如何对沉管隧道工程风险因素进行分析与预防,是隧道建设的一个重要研究方向。越来越多的专家学者关注如何预防、降低沉管隧道工程中风险事故的发生。通过大量的调研，对沉管隧道工程进行风险辨识、分析，提出了相应的风险预防措施。

2 调研方案的设计

2.1 调研目的

通过调查研究了解沉管隧道勘察、设计、施工过程中风险因素的现状，辨识并分析沉管隧道工程风险因素，提出相应的预防措施，为以后沉管隧道工程建设提供理论和实践依据。

2.2 调研的方法和对象

调研采取问卷调研法和专家访谈法，编制沉管隧道风险因素调研表和专家访谈提纲，通过调研和走访中交三航局、中交四航运局、中交四航院、上海建工(八大子公司)、上海建工集团股份有限公司海外事业部、上海建科监理咨询有限公司、上海基础工程集团有限公司、上海市政设计院等企业，回收问卷58份，有效问卷51份。

2.3 调研的内容

主要内容包括：1)贵单位名称；2)贵单位承接过几条沉管隧道工程；3)贵单位主要从事哪方面的沉管隧道工程建设；4)贵单位认为沉管隧道工程存在哪些风险因素；5)贵单位认为我国沉管隧道施工有哪些不足。

专家调研访谈提纲：主要针对行业、企业专家，主要内容包括：1)贵单位认为从事沉管隧道人才的关键能力(专业技术能力、应变能力、事务能力、管理能力、创新能力)；2)为了适应产业结构的调整，沉管隧道的发展前景如何；3)您认为沉管隧道工程存在哪些风险因素；4)您认为沉管隧道工程中的风险因素有哪些预防措施。

3 沉管隧道风险因素调研分析

按照图1的调研分析步骤，首先整理调研问卷和专家访谈记录，辨识沉管隧道的各种风险因素[4]，在实际沉管隧道工程中，风险因素是随着工序的变化而发生改变的，要完全控制沉管隧道的风险因素，需针对每一风险因素提出预防措施。

4 沉管隧道风险因素辨识

对沉管隧道的各种风险因素进行辨识，如表1所示。

5 沉管隧道风险预防措施

针对沉管隧道工程中潜在的各种风险,应及时提出相应的各种风险预防措施[5,6],避免可能发生的事故造成的巨大经济和人员的损失，沉管隧道工程各风险因素预防措施如下：

1)勘察阶段风险的预防措施。

对现有的水文地质资料进行查阅,结合综合地质勘查法,对附近潮水或气象变化较大的区域进行详细勘察,仔细查明隧道施工段的水文、地质、气象各种情况。

2)干坞施工风险的预防措施。

干坞边坡要进行抗滑稳定性验算，设置井点降水，要注意干坞抽水时边坡的稳定性；坞底要有足够的承载力；坞口封闭阶段干坞防汛体系独立。

3)管段制作风险的预防措施。

有效控制混凝土原材料的温度，严格控制温度裂缝；严格把关沉管混凝土的生产、浇筑、振捣、养护；加强管片预制的容重控制、几何尺寸控制，要保证干舷和抗浮安全系数，压载水箱使用较多，对称布置在管段四角，能使管段保持平衡、平稳的下沉。

4)沉管隧道浚挖风险的预防措施。

根据地质勘察资料，合理选用浚挖机械；浚挖作业应分层、分段进行，确定水下基槽边坡的稳定性与合理坡率，确保基槽边坡不失稳，精挖时保证基底平整精度。

5)管节浮运风险的控制措施。

制定浮运施工方案前必须先进行模拟试验,并实测河床或海床宽度、潮水、流速、河水或海水重度、风速、航运情况、波浪高度、天气情况等，确定管节浮运的专用装置。

表1 沉管隧道工程的风险因素

6)管段沉放风险的预防措施。

在沉放前，需根据不同的自然条件、航道条件、沉管本身的规模和设备条件，合理选择沉放方式；在沉放、对接过程中，管段将不可避免地受到风、浪、流等外力的作用，要保证沉放对接过程中管段的稳定和抗浮能力。

7)管段连接风险的预防措施。

采用水力压接法，保证管段接头不漏水；保证水力压接接头胶垫——GINA(吉那)尖肋形橡胶垫的材质；压接结束，拆除刚对接的两道端封墙。

8)基槽及基础风险预防措施。

首先要进行详细的地质勘察，并结合试验和精密仪器测量，为基槽的设计提供依据,保证基槽设计的准确性。当采用地基爆破法开挖时,严格控制爆破危害效应；根据实际工程使用正确的基础处理方法,保证基础的平衡性和整体性,降低基础沉降。

9)隧道回填风险的预防措施。

基槽开挖和管节沉放间隔的时间越短越好，可以防止基槽回淤；如有淤泥沉积时,需用专用设备清除；基础处理结束后，在管段两侧和顶部进行覆土回填。

10)最终接头[7]风险的预防措施。

沉管隧道的最终接头具有重量大、施工风险高等特点，最终接头与相邻管节接触，压缩临时止水带形成密封结合腔；采用钢管对撑方法防止水压消失后GINA止水带回弹，确保良好的密封性，滴水不漏。

6 结语

1)针对沉管隧道风险因素的分析，对沉管隧道相关单位采用调研法和专家访谈法，通过调研分析的方法对沉管隧道的风险因素进行辨识。

2)结合实际提出了针对沉管隧道工程风险因素的防控措施以降低风险，为沉管隧道工程事故预测提供理论依据，其中水文地质勘察是非常重要的，直接影响管段的浮运、沉放、基槽的浚挖等施工工序，使工程方案更科学、更合理。

3)在施工期风险因素是随着工序的变化而发生改变的，即随着时间而变化，不同工序风险因素的发生概率也不相同，要完全控制施工期的风险因素，需针对每一工序进行控制，在后期的风险分析研究中还应关注动态风险因素，为更合理的沉管隧道工程方案的选取提供可靠的依据。