一种沉管隧道最终接头及其岸边干作施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种岸边干作沉管隧道最终接头的施工方法，包括：沉管隧道最末一节沉放就位，阻浆带和橡胶止水条处理完毕后，安装临时钢围堰，沉管段最末一节与两侧地下连续墙、岸壁的围护结构交接位置处浇筑水下混凝土，在相邻两块临时钢围堰之间灌注防水混凝土并注浆封闭；临时钢围堰两侧的水下混凝土达到强度后，抽去临时钢围堰与岸壁之间的滞水,根据水位下降高度，进行临时斜撑的安装。临时斜撑焊接在临时钢围堰上，架设顶板、底板钢支撑，连接沉管段最末一节与岸边暗埋段之间的间隙干作最终接头，浇筑混凝土，将沉管段最末一节与岸边暗埋段连成整体。本发明保证了在水深较深的区域施工最终接头的结构整体性和施工质量，有效地降低施工风险。
【专利说明】一种沉管隧道最终接头及其岸边干作施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种沉管隧道中接头的处理方法，尤其涉及一种沉管隧道最终接头的设置方法。
【背景技术】
[0002]沉管隧道最终接头为最后一节管段沉放完毕后，通常会留下一定的间隙，该间隙可以位于管段与管段之间、管段与岸上暗埋段之间、管段与岸上通风井之间的结构封闭。
[0003]最终接头的位置、构造和施工方法的选择，涉及多方面的因素。按施工方法划分，主要有四种最终接头型式:干作施工方法、止水板方式、接头箱体方式、V型(楔形)箱体方式。
[0004]干作施工方式的接头是在岸边段与沉管间排水后施工，所以水下作业量比较小，接头的施工质量比较高；该施工方法主要的缺陷是:必须处理好坞口的封堵和管段的止退问题，所以只适用于水深较浅，海水日潮差较小，回淤小且抗震等级较低的地区。
[0005]止水板方式的接头是在水下施工，在相邻两节管段最终接头之间架设临时支撑，安装临时钢围堰，再抽去最终接头间的水，拆除端封墙，连接最终接头之间的钢筋，浇筑混凝土。该施工方法的不足之处是:因为是水下施工，封堵防水非常困难，止水设计往往是工程中的难点，如果止水失败则无法实现最终接头。不适合高回淤区，特别干坞建造于隧道轴线处。
[0006]接头箱体方式是将管节的断面设置成斜面，最终管节与最终接头合二为一，减少了专门接头，可以用常规设备进行安装。该施工方法主要的缺陷是:需要对沉管接口进行精密测量，工厂预制，水下工作少，不适用于水深较深的情况。
[0007]V型(楔形)箱体方式是将V型块体插入沉管隧道最终连接部，利用块体自重和楔形水力压接原理即V型块体顶底面的水压力差，使得预设在已沉管节端面上的GINA充分压缩，实现完全防水效果，为完成最终接头提供干施工条件。该施工方法主要的缺陷是:V形块箱体方式的关键是需要对最终接头进行高精度测量，为接头端面定位提供依据。对施工队伍要求较高，对各种测量仪器要求高，一旦出现偏差无法弥补。
[0008]对于在水深比较浅的区域施工最终接头，常用的是干作施工方式和止水板方式二种施工工艺。目前，国内已建成通车的沉管隧道最终接头的施工方法也主要是干作施工方式和止水板方式二种施工工艺。
【发明内容】
[0009]针对上述现有技术，本发明提供一种沉管隧道最终接头的岸边干作施工方法，保证了在水深比较深的区域施工最终接头的结构整体性和施工质量，通过有效的施工措施和检测手段，能有效地降低施工风险，并节约了工程投资。
[0010]为了解决上述技术问题，本发明一种沉管隧道最终接头结构，包括设置在沉管段最末一节与岸边暗埋段之间顶部位置的顶板钢支撑，设置在沉管段最末一节与岸边暗埋段之间底部位置的底板钢支撑，所述沉管段最末一节的下面设置有阻浆带，所述沉管段最末一节的上面自下而上依次设有牛腿、橡胶止水条、临时钢围堰和导向槽，所述临时钢围堰和导向槽之间设有第一定位块和第二定位块，所述导向槽与第一定位块焊接；所述临时钢围堰与第二定位块焊接；所述临时钢围堰包括第一预埋钢板，所述沉管段最末一节和临时钢围堰的外侧安装有第一止水钢板、后浇水下混凝土、第二止水钢板和地下连续墙，所述地下连续墙内设有第二预埋钢板；所述临时钢围堰和第一止水钢板焊接，所述第二预埋钢板与第二止水钢板焊接；所述第一预埋钢板与第二预埋钢板角隅设有预埋式注浆管；所述临时钢围堰包括上部隔舱和下部隔舱，所述上部隔舱和下部隔舱内均分别包括若干个封闭梁格，所述封闭梁格上设置通气孔和注水孔；所述临时钢围堰与地下连续墙和岸壁之间分别焊接有多道临时斜撑，每道临时斜撑均由间距为2?3m多个钢支撑构成，每个钢支撑与两边的临时钢围堰与地下连续墙和岸壁之间呈45度，每道临时斜撑中焊接有多个工具柱，工具柱的间距为6?10m。
[0011]本发明一种用于岸边干作沉管隧道最终接头的临时钢围堰的制作方法，将临时钢围堰分为多块围堰，每块围堰的制作步骤是:在一钢板框构内用横纵交错的梁形成多排多列封闭梁格，将钢板框构分为相互独立的上部隔舱和下部隔舱，所述上部隔舱内同一列的封闭梁格是贯通的，所述下部隔舱内同一列的封闭梁格是贯通的，位于所述上部隔舱和下部隔舱顶部的一排封闭梁格均分别设有注水孔和通气孔。
[0012]本发明一种岸边干作沉管隧道最终接头的施工方法，包括以下步骤:
[0013]步骤一、待沉管隧道的沉管段最末一节沉放就位、阻浆带处理完毕后，在沉管段最末一节上方并列的设置两条橡胶止水条，所述橡胶止水条的材质为氯丁橡胶，橡胶止水条的断面为多孔梯形；根据沉管段最末一节的宽度，确定需要使用如权利要求所述临时钢围堰的分块个数；
[0014]步骤二、安装临时钢围堰:通过注水孔不断地向一块围堰下部隔舱内注水注浆，使该块围堰竖立在水中并缓慢下沉至导向槽，该块围堰的安装位置基本就位，再向其下部隔舱内注满水，使该块围堰竖放到导向槽内，并焊接第一定位块和第二定位块，至此，该块围堰定位安装完毕；同理，安装下一块围堰，在两块围堰、之间填充橡胶止水条，用钢丝绳拉紧定位安装好的两块围堰、，使橡胶止水条充分压紧；以此类推，安装所有围堰，形成临时钢围堰；
[0015]步骤三、临时钢围堰安装就位后，将第一止水钢板与第一预埋钢板焊接，将第二止水钢板与第二预埋钢板焊接，在沉管段最末一节与两侧地下连续墙、岸壁的围护结构交接位置处浇筑水下混凝土，以形成临时止水、防汛体系；然后，在相邻两块临时钢围堰的之间灌注C素混凝土防水封闭，通过预埋式注浆管注浆封闭；临时钢围堰两侧的水下混凝土达到强度后，抽去临时钢围堰与岸壁之间的滞水，抽水过程中，根据水位下降高度，进行临时斜撑的安装；临时斜撑焊接在临时钢围堰上，架设顶板钢支撑和底板钢支撑，连接沉管段最末一节与岸边暗埋段之间的间隙干作最终接头，浇筑混凝土，将沉管段最末一节与岸边暗埋段连成整体。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0017]由于本发明所形成的最终接头属于岸边干作接头，使最终接头的结构整体性和施工质量得到了保证；且由于是在岸上施工，能够通过有效的施工措施和检测手段，可以有效地降低施工风险，并节约工程投资。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明所形成的沉管隧道最终接头的结构示意图；
[0019]图2是图1中A-A剖切位置的剖面图；
[0020]图3是图1中B-B剖切位置的剖面图；
[0021]图4是本发明中保护支撑构造示意图；
[0022]图5是图2中C-C剖切位置的剖面图；
[0023]图6是图5中D-D剖切位置的局部剖面图。
[0024]图中:
[0025]1-沉管段最末一节 2-海水/河水/湖水 3-最终接头
[0026]41-顶板钢支撑 42-底板钢支撑 5-临时钢围堰
[0027]6-临时斜撑7-工具柱8-滞水
[0028]9-岸边暗埋段10-牛腿11-橡胶止水条
[0029]12-阻浆带131-第一止水钢板 132-第二止水钢板
[0030]14-预埋 式注浆管 151-第一预埋钢板 152-第二预埋钢板
[0031]16-地下连续墙 17-岸壁18-水下混凝土
[0032]191-第一定位块 192-第二定位块 20-导向槽
[0033]21-上部隔舱22-下部隔舱23-通气孔
[0034]24-注水孔25-封闭梁格
【具体实施方式】
[0035]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细地描述。
[0036]如图1所示，本发明一种沉管隧道最终接头结构，包括设置在沉管段最末一节I与岸边暗埋段9之间顶部位置的顶板钢支撑41，设置在沉管段最末一节I与岸边暗埋段9之间底部位置的底板钢支撑42，所述沉管段最末一节I的下面设置有阻浆带12，所述沉管段最末一节I的上面自下而上依次设有牛腿10、橡胶止水条11、临时钢围堰5和导向槽20，所述临时钢围堰5和导向槽20之间设有第一定位块191和第二定位块192，如图5所示，所述临时钢围堰5与第一定位块191焊接，所述导向槽20与第二定位块192焊接。
[0037]所述临时钢围堰5包括第一预埋钢板151，所述沉管段最末一节I和临时钢围堰5的外侧安装有第一止水钢板131、后浇水下混凝土 18、第二止水钢板132和地下连续墙16，所述地下连续墙16内设有第二预埋钢板152 ;所述临时钢围堰5和第一止水钢板131焊接，所述第二预埋钢板152与第二止水钢板132焊接；所述第一预埋钢板151与第二预埋钢板152角隅设有预埋式注浆管14 ;如图2和图3所示。
[0038]如图5和图6所示，所述临时钢围堰5包括上部隔舱21和下部隔舱22，所述上部隔舱和下部隔舱内均分别包括若干个封闭梁格25，所述封闭梁格25上设置通气孔23和注水孔24。本实例中的临时钢围堰分为3块，每块的制作步骤是:如图2和图4所示，在一钢板框构内用横纵交错的梁形成多排多列封闭梁格25，将钢板框构分为相互独立的上部隔舱21和下部隔舱22，所述上部隔舱21内同一列的封闭梁格是贯通的，所述下部隔舱22内同一列的封闭梁格25是贯通的，位于所述上部隔舱21和下部隔舱22顶部的一排封闭梁格均分别设有注水孔24和通气孔23，作用是注水使临时钢围堰下沉至指定高度，产生气体通过通气孔24排出。
[0039]如图4所示，所述临时钢围堰5与地下连续墙16和岸壁17之间分别焊接有多道临时斜撑6，每道临时斜撑6均由间距为2?3m多个钢支撑构成，每个钢支撑与两边的临时钢围堰5与地下连续墙16和岸壁17之间呈45度，每道临时斜撑6中焊接有多个工具柱7，工具柱7的间距为6?10m。
[0040]上述沉管隧道最终接头的形式适用于干坞建造在隧道轴线处、最终接头位于深覆土段等情况，改进以往岸边干作最终接头施工方案的不足和缺陷。主要解决了如下关键问题:(I)深覆土段岸边处施工干作最终接头的形式(2)最终结构临时围堰的结构形式(3)临时围堰与管段及周边护岸之间的整体连接和止水构造(4)深水基坑围堰抽水内支撑形式。
[0041]下面是岸边干作沉管隧道最终接头的实例，如图1所示，沉管段最末一节I与岸边暗埋段9之间是最终接头3，沉管段最末一节I在海水/河水/湖水2下，岸边暗埋段9在滞水8下；顶板钢支撑41位于最终接头3上部，支撑沉管段最末一节I与岸边暗埋段9上部；底板钢支撑42位于最终接头3下部，支撑沉管段最末一节I与岸边暗埋段9下部。
[0042]如图1、图2和图3所示，沉管段最末一节I其下是阻浆带12，其上是橡胶止水条11，橡胶止水条11上是临时钢围堰5，按实际尺寸，该临时钢围堰5共分51、52、53三部分，每块围堰51、52、53之间压紧橡胶止水条11 ;沉管段最末一节I与临时钢围堰5外侧安装第一止水钢板131，第一止水钢板131与临时钢围堰5内的第一预埋钢板151焊接在一起；第一止水钢板131的外侧是后浇水下混凝土 18，后浇水下混凝土 18外侧是第二止水钢板132，第二止水钢板132外侧是地下连续墙16，地下连续墙内有第二预埋钢板152，第二预埋钢板152与第二止水钢板132焊接在一起。两块预埋钢板151和152角隅是预埋式注浆管14。
[0043]如图1和图5所示，沉管段最末一节I其上是牛腿10、导向槽20、临时钢围堰5 ;牛腿10、导向槽20与沉管段最末一节I 一起制作完成，牛腿10和导向槽20之间放置临时钢围堰5，临时钢围堰5与牛腿10之间、临时钢围堰5与沉管段最末一节I之间均分别设置橡胶止水条11，以达到止水作用；临时钢围堰5与导向槽20之间放置有第一和第二定位块191、192，第一定位块191与导向槽20焊接在一起，第二定位块192与临时钢围堰5焊接在一起，两块定位块191、192之间焊接，并与临时钢围堰5底齐平，起着安装定位的作用。
[0044]如图4、图5和图6所示，每块围堰51、52和53均分成上部隔舱21和下部隔舱22，每个隔舱分割成若干个封闭梁格25，封闭梁格25上设置通气孔23及注水孔24，作用是注水使临时钢围堰下沉至指定高度，产生气体通过通气孔24排出。临时钢围堰5与地下连续墙16、岸壁17之间设置两道临时斜撑6，临时钢围堰5与临时斜撑6焊接，临时斜撑6与地下连续墙16、岸壁17焊接在一起；临时斜撑6呈45度，2?3m —道，在临时斜撑6之间6?IOm间距设置工具柱7。工具柱7与临时斜撑6焊接在一起。
[0045]上述岸边干作沉管隧道最终接头的施工方法，包括以下步骤:
[0046]步骤一、待沉管隧道的沉管段最末一节I沉放就位、阻浆带12处理完毕后，在沉管段最末一节I上方并列的设置两条橡胶止水条11，所述橡胶止水条11的材质为氯丁橡胶，橡胶止水条11的断面为多孔梯形，其主要作用既可挡住外围的灌砂进入沉管段基底，同时也可以防止沉管基底水下注浆溢流；根据沉管段最末一节I的宽度，本实施例中临时钢围堰的分块个数为三块。
[0047]步骤二、将临时钢围堰5分成三份围堰51、52、53，如图2所示，将每块围堰51、52、53分成若干封闭梁格25后，四周采用20mm钢板进行封闭，中间部位的封闭梁格25采用IOmm厚钢板封闭。将一块围堰51分成上部隔舱21、下部隔舱22，通过注水孔24不断向其中的下部隔舱22注水注浆，并按需要增加需要注水注浆的封闭梁格的数量，使该块围堰51能在水中竖立，并缓慢下沉至导向槽20，该块围堰51安装位置基本就位后，再向其下部隔舱22内全部注水，以使该块围堰51克服水浮力，能顺利竖放到位，依次焊接第一、第二定位块191、192以保证其能准确到位，围堰51定位安装完毕；同理，围堰52定位安装完毕，在两块围堰51、52之间填充橡胶止水条11，用钢丝绳拉紧两块围堰51、52，使围堰51与围堰52之间橡胶止水条11充分压紧。围堰53定位安装完毕，用钢丝绳拉紧围堰52、53，使围堰52与围堰53之间橡胶止水条11充分压紧，从而形成了整个临时钢围堰5。
[0048]步骤三、临时钢围堰安装就位后，将第一止水钢板131与第一预埋钢板151焊接，将第二止水钢板132与第二预埋钢板152焊接，在沉管段最末一节I与两侧地下连续墙16、岸壁17的围护结构交接位置处浇筑水下混凝土 18，以形成临时止水、防汛体系；然后，在临时钢围堰5的相邻两块围堰51和52、52和53之间灌注C20素混凝土防水封闭，通过预埋式注浆管14注浆封闭；临时钢围堰5两侧的水下混凝土 18达到强度后，抽去临时钢围堰5与岸壁17之间的滞水8，抽水过程中，根据水位下降高度，进行临时斜撑6的安装。临时斜撑6焊接在临时钢围堰5上，架设顶板钢支撑41和底板钢支撑42，连接沉管段最末一节11与岸边暗埋段9之间的间隙干作最终接头3，浇筑混凝土，将沉管段最末一节I与岸边暗埋段9连成整体。
[0049]尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
【权利要求】
1.一种沉管隧道最终接头结构，其特征在于， 包括设置在沉管段最末一节(I)与岸边暗埋段(9)之间顶部位置的顶板钢支撑(41)，设置在沉管段最末一节(I)与岸边暗埋段(9)之间底部位置的底板钢支撑(42)，所述沉管段最末一节(I)的下面设置有阻浆带(12)，所述沉管段最末一节(I)的上面自下而上依次设有牛腿(10)、橡胶止水条(11)、临时钢围堰(5)和导向槽(20)，所述临时钢围堰(5)和导向槽(20)之间设有第一定位块(191)和第二定位块(192),所述导向槽(20)与第一定位块(191)焊接；所述临时钢围堰(5)与第二定位块(192)焊接； 所述临时钢围堰(5)包括第一预埋钢板(151)，所述沉管段最末一节(I)和临时钢围堰(5)的外侧安装有第一止水钢板(131)、后浇水下混凝土(18)、第二止水钢板(132)和地下连续墙(16)，所述地下连续墙(16)内设有第二预埋钢板(152);所述临时钢围堰(5)和第一止水钢板(131)焊接，所述第二预埋钢板(152)与第二止水钢板(132)焊接；所述第一预埋钢板(151)与第二预埋钢板(152)角隅设有预埋式注浆管(14); 所述临时钢围堰(5)包括上部隔舱(21)和下部隔舱(22)，所述上部隔舱和下部隔舱内均分别包括若干个封闭梁格(25)，所述封闭梁格(25)上设置通气孔(23)和注水孔(24)； 所述临时钢围堰(5)与地下连续墙(16)和岸壁(17)之间分别焊接有多道临时斜撑(6)，每道临时斜撑(6)均由间距为2~3m多个钢支撑构成，每个钢支撑与两边的临时钢围堰(5)与地下连续墙(16)和岸壁(17)之间呈45度，每道临时斜撑(6)中焊接有多个工具柱(7)，工具柱(7)的间距为6~10m。
2.一种用于岸边干作沉管隧道最终接头的临时钢围堰的制作方法，其特征在于，将临时钢围堰分为多块围堰，每块围堰的制作步骤是:在一钢板框构内用横纵交错的梁形成多排多列封闭梁格(25)，将钢板框构分为相互独立的上部隔舱(21)和下部隔舱(22)，所述上部隔舱(21)内同一列的封闭梁格(25)是贯通的，所述下部隔舱(22)内同一列的封闭梁格是贯通的，位于所述上部隔舱(21)`和下部隔舱(22)顶部的一排封闭梁格均分别设有注水孔(24)和通气孔(23)。
3.—种岸边干作沉管隧道最终接头的施工方法，包括以下步骤: 步骤一、待沉管隧道的沉管段最末一节(I)沉放就位、阻浆带(12)处理完毕后，在沉管段最末一节(I)上方并列的设置两条橡胶止水条(11 )，所述橡胶止水条(11)的材质为氯丁橡胶，橡胶止水条(11)的断面为多孔梯形；根据沉管段最末一节(I)的宽度，确定需要使用如权利要求2所述临时钢围堰的分块个数； 步骤二、安装临时钢围堰:通过注水孔(24)不断地向一块围堰下部隔舱(22)内注水注浆，使该块围堰(51)竖立在水中并缓慢下沉至导向槽(20)，该块围堰(5)的安装位置基本就位，再向其下部隔舱(22)内注满水，使该块围堰(51)竖放到导向槽(20)内，并焊接第一定位块(191)和第二定位块(192)，至此，该块围堰(51)定位安装完毕；同理，安装下一块围堰(52)，在两块围堰(51、52)之间填充橡胶止水条(11)，用钢丝绳拉紧定位安装好的两块围堰(51、52)，使橡胶止水条(11)充分压紧；以此类推，安装所有围堰，形成临时钢围堰(5)； 步骤三、临时钢围堰安装就位后，将第一止水钢板131与第一预埋钢板151焊接，将第二止水钢板132与第二预埋钢板152焊接，在沉管段最末一节(I)与两侧地下连续墙(16)、岸壁(17)的围护结构交接位置处浇筑水下混凝土(18)，以形成临时止水、防汛体系；然后，在相邻两块临时钢围堰的之间灌注C20素混凝土防水封闭，通过预埋式注浆管(14)注浆封闭；临时钢围堰(5)两侧的水下混凝土(18)达到强度后，抽去临时钢围堰(5)与岸壁(17)之间的滞水(8)，抽水过程中，根据水位下降高度，进行临时斜撑(6)的安装；临时斜撑(6)焊接在临时钢围堰(5)上，架设顶板钢支撑(41)和底板钢支撑(42)，连接沉管段最末一节(O I与岸边暗埋段(9)之间的间隙干作最终接头(3)，浇筑混凝土，将沉管段最末一节(I)与岸边暗埋段(9)连成 整体。
【文档编号】E02D29/16GK103741725SQ201410022773
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日
【发明者】王艳宁, 沈超, 曹景, 刘文江, 刘旭锴, 张兴业, 黄思勇, 华龙海, 袁有为, 贺春宁, 陈鸿, 青二春, 马琳, 史庆春, 熊刚, 刘博海, 曹红, 李宏祥, 孟庆祥, 张耀东 申请人:天津市市政工程设计研究院, 上海市隧道工程轨道交通设计研究院