图4 管段系泊区锚固寄放图

　　为保证管段寄放时的安全，在管段的四角分别设置4个光闪警示灯及安全标志，以明示过往船舶提前做好避让措施，保证管段寄放的安全。

　　2.3施工校核

　　2.3.1钢缆受力校核

　　（1）管段浮运旋转过程中选择水流流速较小的时间段，通过实测浮运旋转阶段水流速度均不大于0.3m/s，计算选择0.3 m/s。管段旋转至与隧道轴线成45o 时，管段侧面和正面均受水流力作用，此时受力最大。

　　当管段纵轴平行及垂直于隧道轴线方向时, 按照《港口工程技术规范》计算，水流作用力为：

　　F纵= 75.2 kN

　　F横33.5 kN

　　采用牵引钢缆Φ28 mm，破断负荷409 kN，四条钢丝绳拖缆可以满足管段浮运旋转时两面迎流时最大受力为0.707×（F纵+F横）=76.85 kN，从而保证管段旋转时的安全稳定。

　　在水流流速0.2～0.5 m/s状态下，管段的纵、横向作用力，如表1所列。

　　 表1水流速度对管段的作用力

　　（2）管段寄放时，系泊锚固缆采用Φ72 mm钢丝缆，破断负荷3 000 kN。洲头咀水域最大水流速为0.89m/s,寄放时的最大迎流面积为370 m2。迎流面最大水流力为F横= 299 kN，故系泊锚固缆满足要求。

　　2.3.2卷扬机牵引力校核

　　根据管段浮运转体时的工程船舶布置图，管段在浮运转体过程中纵向和横向共有8道钢缆系固，每道钢缆与管段的夹角在变化过程中均不小于40o，每侧的牵引力为103 kN。

　　每台150 kN卷扬机钢缆与管段夹角由35o～50o，牵引力的数值见表2。

　　 表2150 kN卷扬机牵引缆与管段各角度牵引力

　　在水流流速为0.3 m/s作用下，两面迎流时最大水流力为76.85 kN，故卷扬机牵引力满足要求。

　　2.3.3地下锚块抗拉力计算

　　（1）地下锚块设计参数

　　L=2.5 m，B=1.6 m，H=1.7 m，锚块体积6.8 m3，锚块重量15.64 t，

　　锚块设计抗拉力150 kN。

　　（2）锚块的被动土压力

　　根据“朗金理论”计算，锚块埋设于砂土中所受到的水平被动土压力为160.82 kN。

　　（3）锚块与砂土面的摩擦力

　　取锚块与砂土面的摩擦系数0.30，则锚块与砂土面的摩擦力为46.92 kN。

　　（4）地下锚块的总抗拉力

　　锚块提供的总抗拉力为：F＝160.82 + 46.92 =207.74 kN

　　因此，锚块的实际抗拉力F实=207.74 kN＞锚块设计抗拉力F设=150.00 kN，故锚块设计满足使用要求。

　　2.3.4管段浮运时间及加压载水时间

　　（1）浮运时间：管段从坞口移至寄放区，距离为500 m，浮运速度为0.167 m/s，则需要50 min，转体需要20 min，在浮运过程中钢缆的替换需30 min，到位系泊需20 min，共计需要120 min。

　　（2）加压载水时间：管段到达寄放区后进行系泊锚固，系泊锚固完成后按设计要求进行压水作业，管段克服干舷压水和1.05抗浮系数压水共计约为2 200 t左右，2 200 t水压入水箱需要时间约为70 min。

　　由此可知，管段浮运时间及加压载水时间，共计约需190 min，而整个浮运到位及压水座底寄放时间计划为240 min，故满足要求。

　　3应用效果

　　管段浮运是沉管法隧道的一个关键节点工程，通常可用拖轮进行拖运施工，但采用拖轮方法受施工水域的限制，像本文介绍的广州洲头咀隧道E3、E4管段出坞，需要经过浮运-转体-浮运-寄放这样一个过程后才能将管段系泊于离岸边不到50 m的位置，如采用拖轮浮运就很难在这狭窄水域达到管段纵横方向的平衡及管段纵横调节受力满足要求，到位的准确性也难以掌控，而且拖轮成本也高。

　　因此，广州洲头咀隧道E3、E4管段采用在全程500 m的浮运-转体-浮运-寄放过程中不使用拖轮，而是在工程船舶定位后布置卷扬机及牵引点，地锚定位后布置卷扬机及牵引点，用钢缆绞拖牵引管段方式，牵引浮运过程中管段在主航道的位置定点进行一次90o转体，工艺方法包含了管段在水中的浮运、转体等全方位的移动运输。由于合理的牵引点布置及受力钢缆与管段的角度均满足设计要求，因此能准确将管段送到预定位置，误差在0.5 m以内，可操作性强，既安全又可靠。

　　4小结

　　本文论述的浮运方法在沉管隧道、大型构件的浮运上应用非常广泛，广州珠江隧道、仑头隧道、大学城隧道及浙江舟山隧道等都是用此方法进行沉管的浮运施工。

　　选择安全的潮位是保证管节浮运安全的首要条件，同时是对设备的性能和布置必须满足要求，并在水流流速的控制范围内浮运管段。管段浮运的全程都处于动态中，因此浮运必须实施全过程的测量监控，使管节在浮运过程中不致偏离规定航线，方能确保管节在水域河道狭窄的范围内顺利浮运就位。

　　参考文献

　　[1] 港口工程技术规范(JTJ 214-87) [S].

　　[2] 起重吊装技术手册[S].

　　[4] 机械设计手册(新编软件版)[M]. 2008.

　　[5] 水运工程质量检验标准(JTS257-2008) [S]

　　[6] 土质学与土力学 [M]. 北京: 科学出版社,2005.