智能时代下的沉管法施工:数字化监测与自动化控制技术革新

水下交通通道建设正迎来智能化变革。作为海底隧道与过江通道的关键施工方法，沉管法在数字化监测与自动化控制技术的深度融合下，其施工效率、精度与安全性实现了革命性提升。

一、沉管法施工的核心优势

沉管法施工的核心流程是在预制场完成隧道管段制作，经浮运、定位后，加载下沉至设计标高，最终完成水下连接。相较于其他工法，它具有对周边环境影响小、施工速度快、地质适应性强等显著优势。

二、传统施工面临的挑战

在智能化技术应用前，沉管施工高度依赖人工经验与简易仪器，面临诸多瓶颈：

• 浮运定位难：受水流、风浪影响，管段位置与姿态控制精度不足，常需耗费大量时间进行后期调整，拖慢整体进度。

• 沉放控制风险高：下沉速度、倾斜度等关键参数无法被全面实时掌握，主要依靠人工判断，施工安全风险较大。

三、数字化监测技术的全面赋能

智能时代通过数字化监测，为施工装上了“智慧之眼”。

1. 传感器网络的精密感知
高精度位移、压力等传感器被广泛布置于管段关键部位，能实时捕捉毫米级三维位移及水压、土压力变化。例如在深中通道等工程中，密集的传感器网络为在复杂海况下掌握沉管状态、评估结构安全提供了精准数据基础。

2. 物联网实现数据实时汇聚
借助物联网技术，现场数以千计的传感器数据得以实时、稳定传输至中央数据处理中心。这种全面的数据采集与传输网络，构成了后续智能分析与决策的数据基石。

3. 数据可视化与智能分析
通过对海量监测数据进行大数据挖掘与建模分析，施工方可预测管段运动与受力趋势。分析结果通过三维模型、动态图表等可视化形式直观呈现，使管理人员能一目了然掌握全局，实现快速、科学的决策。

四、自动化控制技术的精准执行

自动化控制技术构成了施工的“智能之手”，将精准规划转化为精准执行。

1. 浮运过程的自动循迹
以“一航津安1”号一体船为代表，其配备的自动循迹系统能依据预设航线与实时环境数据，自动调整航向与推力，将沉管精准浮运至指定地点，大幅提升了航迹控制精度与安全性。

2. 沉放对接的自动调控
自动压载水控制系统能根据实时参数调节水量，实现管段匀速、平稳下沉。自动化管节拉合系统则能精确控制对接力度与位置，确保连接的密封与稳定，使沉放对接精度进入厘米级时代。

3. 多设备智能协同
施工船舶、起重设备、定位系统等通过统一控制系统实现智能联动。在预设流程指挥下，各设备自动协同作业，极大减少了工序衔接时间和人工干预，提升了整体效率与可靠性。

五、技术革新带来的综合效益

• 效率显著提升：自动化浮运、协同作业大幅缩短了关键环节作业时间，有力保障了如深中通道等超级工程的工期。

• 精度与质量飞跃：高精度监测与控制将管段对接误差控制在极小范围，从源头降低了渗漏风险，提升了隧道长期耐久性。

• 安全根本性增强：实时监测能及时预警位移、受力异常；自动化控制减少了人员在危险环境下的暴露与人为失误，构筑了坚实的安全屏障。

六、未来展望

随着技术持续演进，沉管法施工的智能化程度将不断深化：

• 传感器将向更微型化、高精度化发展，感知维度将更加全面。

• 人工智能与机器学习技术将进一步融入，实现施工方案与控制参数的自主优化与智能决策。

• 5G等新一代通信技术将保障海量数据更稳定、高效的传输，为远程集中监控与管理提供强大支持。

结语

数字化监测与自动化控制技术的融合，正引领沉管法施工迈向一个更安全、精准、高效的新时代。这不仅重塑了现有水下工程的建设范式，也为应对未来更复杂的交通基础设施挑战奠定了坚实的技术基础。