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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.1.1 沉管隧道历史回顾1

1.1.2 港珠澳大桥沉管隧道施工技术难点3

1.2 沉管隧道施工技术发展4

1.2.1 国内外典型工程介绍4

1.2.2 管节安装过程结构受力、稳定性分析技术6

1.2.3 管节沉放过程测量定位技术7

1.2.4 管节寄放、浮运和沉放施工工艺9

1.2.5 管节垫层铺设工艺10

1.2.6 管节回填覆盖施工工艺12

1.3 本书情况介绍13

1.3.1 编写背景13

1.3.2 本书主要内容14

本章参考文献15

第2章 沉管施工环境条件分析与选择17

2.1 国内外沉管隧道施工环境条件17

2.1.1 中国广州洲头咀隧道17

2.1.2 中国上海外环隧道18

2.1.3 韩国釜山—巨济隧道18

2.1.4 日本多摩川、川崎沉管隧道19

2.1.5 日本京叶线台场沉管隧道19

2.1.6 土耳其博斯普鲁斯海峡沉管隧道20

2.2 气象水文影响分析和统计21

2.2.1 环境参数影响分析21

2.2.2 气象水文资料统计分析23

2.2.3 港珠澳大桥施工海域气象水文条件25

2.3 环境参数敏感性分析29

2.3.1 风参数敏感性分析30

2.3.2 波浪参数敏感性分析30

2.3.3 水流参数敏感性分析34

2.3.4 环境参数耦合影响分析35

2.4 管节作业水文气象窗口条件分析36

2.4.1 管节施工气象水文限制条件36

2.4.2 管节施工作业窗口长度37

2.4.3 管节安装施工作业保证度分析38

2.5 本章小结42

本章参考文献42

第3章 管节施工物理模型试验研究43

3.1 管节安装施工模型试验技术现状43

3.1.1 水力模型试验43

3.1.2 物理模型试验44

3.2 试验相似准则及参数换算46

3.2.1 相似准则46

3.2.2 参数换算方法49

3.3 试验模型设计与制作50

3.3.1 试验缩尺比选取50

3.3.2 试验模型制作51

3.3.3 测量传感器预置53

3.3.4 环境荷载标定54

3.4 模型试验方法55

3.4.1 管节水动力学参数试验原理及方法55

3.4.2 沉放基槽内流场试验方法56

3.4.3 浮运过程物理模型试验方法56

3.4.4 沉放过程物理模型试验方法60

3.5 应用实例61

3.5.1 水动力学参数模型试验61

3.5.2 基槽内流场试验62

3.5.3 浮运过程物理模型试验64

3.5.4 沉放过程物理模型试验68

3.6 本章小结75

本章参考文献76

第4章 管节施工数值仿真分析技术77

4.1 基于势流理论的管节施工数值仿真分析方法77

4.1.1 势流理论简介77

4.1.2 管节三维数值仿真分析模型82

4.1.3 波浪作用下的管节水动力频域分析方法84

4.1.4 管节浮运状态分析方法88

4.1.5 管节沉放状态分析方法94

4.2 管节施工窗口预报与管节稳定性控制系统开发96

4.2.1 决策算法96

4.2.2 基于C＃语言软件平台开发99

4.3 应用实例103

4.3.1 港珠澳大桥沉管隧道管节施工窗口预报与管节稳定性分析103

4.3.2 洲头咀沉管隧道管节施工窗口预报系统研发及应用111

4.4 本章小结115

本章参考文献116

第5章 沉管测量定位技术118

5.1 测量定位理论方法118

5.1.1 测量定位方法的原理及特点118

5.1.2 数据处理和误差分析模型123

5.1.3 环境因素的影响及改正／削弱方法137

5.2 坐标系统及其相互转换方法研究145

5.2.1 坐标系统的定义方法研究145

5.2.2 坐标系统间转换模型构建146

5.3 测量定位方法综合分析及最优组合方法确定148

5.3.1 定位方式、适用对象和作用距离148

5.3.2 同一施工阶段不同方法的定位精度150

5.3.3 沉管不同施工阶段拟采用的定位方法151

5.4 本章小结152

本章参考文献153

第6章 沉管测量定位工艺154

6.1 测量设备安装工艺154

6.1.1 管节浮运GPS RTK定位系统154

6.1.2 测量塔全站仪定位系统和测量塔GPS定位系统155

6.1.3 水下拉线测距测向定位系统156

6.1.4 水下声呐阵列定位系统158

6.1.5 声呐差分测距定位系统158

6.1.6 光纤罗经安装159

6.2 测量定位控制方法研究160

6.2.1 控制点布设及控制测量160

6.2.2 管节沉放安装测量控制161

6.2.3 测量定位精度控制166

6.3 管节沉放对接软件系统研制168

6.3.1 软件系统架构168

6.3.2 通信子系统设计与研制169

6.4 应用实例174

6.4.1 复杂环境下沉管安装的测量定位体系构建174

6.4.2 测量定位体系的现场测试试验181

6.5 本章小结191

本章参考文献192

第7章 管节垫层铺设施工工艺193

7.1 沉管隧道基础处理方法现状193

7.2 国内外沉管隧道垫层先铺法施工方法现状194

7.2.1 国外垫层先铺法施工方法194

7.2.2 国内基础整平工艺技术194

7.3 碎石铺设整平船简介197

7.3.1 整平船技术规格要求197

7.3.2 抛石整平系统199

7.4 应用实例202

7.4.1 港珠澳大桥垫层施工特点难点202

7.4.2 垫层施工工艺流程204

7.4.3 垫层施工作业条件分析205

7.4.4 垫层材料要求209

7.4.5 岛隧结合部垫层铺设工艺209

7.4.6 中间段垫层铺设工艺210

7.4.7 基床回淤与清淤处理219

7.4.8 应用效果221

7.5 本章小结222

本章参考文献222

第8章 管节寄放、浮运和沉放施工工艺223

8.1 管节寄放施工工艺223

8.1.1 国内外管节寄放施工工艺现状223

8.1.2 管节寄放布置227

8.1.3 管节坞内横移231

8.1.4 管节寄放系泊233

8.1.5 管节临时通道布设234

8.2 管节浮运施工工艺235

8.2.1 国内外管节浮运施工工艺现状235

8.2.2 管节二次舾装238

8.2.3 管节浮运布置239

8.3 管节沉放施工工艺241

8.3.1 国内外管节沉放施工工艺现状241

8.3.2 管节系泊施工243

8.3.3 管节沉放施工248

8.3.4 管节轴线调整施工252

8.4 港珠澳大桥沉管隧道施工方案研究254

8.4.1 管节寄放施工255

8.4.2 管节浮运施工256

8.4.3 管节沉放施工257

8.5 本章小结259

本章参考文献259

第9章 管节回填覆盖施工工艺261

9.1 管节回填覆盖目的261

9.2 管节回填覆盖技术要求262

9.2.1 总体要求262

9.2.2 回填材料262

9.2.3 回填方法262

9.2.4 船机配置要求263

9.2.5 施工区段划分263

9.2.6 施工流程及质量验收标准264

9.3 应用实例264

9.3.1 岛头段管节锁定回填265

9.3.2 中间段管节锁定回填266

9.3.3 岛头段管节一般回填268

9.3.4 中间段管节一般回填269

9.3.5 护面层回填269

9.3.6 应用效果269

9.4 本章小结269

本章参考文献270

索引271