一种沉管半刚性节段接头防水体系及其水密检漏方法与流程

本发明涉及沉管隧道技术领域，特别涉及一种沉管半刚性节段接头防水体系及其水密检漏方法。

背景技术：

港珠澳大桥沉管隧道共33个管节，每个标准管节由8个节段组成，节段之间采用半刚性连接的方式进行连接。

半刚性连接的主要工作机理为：对管节全部进行预应力筋张拉，然后分节段绑扎制作钢筋笼并进行浇筑，同时绑扎相邻的下一节段钢筋笼，在两个节段之间使用可适当错位的套筒进行连接，当前一节段浇筑的混凝土强度达到一定程度后，转移模板到下一节段进行混凝土浇筑，当全部节段浇筑完成并达到设计强度后，剪断之前张拉的预应力筋，使每个节段之间形成介于刚性连接和柔性连接之间的半刚性连接状态。

在制作这种由每个节段半刚性连接形成的管节时，由于对每个节段分别进行浇筑，使得节段与节段之间存在接缝（接缝宽度约5mm），为了避免因存在接缝而产生漏水的问题，需要采取防水措施进行防水，所以，防水措施至关重要，直接影响到管节的使用寿命和整个隧道工程的防水质量。并且，采取防水措施后，并没有对应的检测方法来测试该防水措施是否到位，不能确保该防水措施一定有效，只有当沉管放入海底进行安装时，才能发现是否存在渗漏，防水措施是否发挥作用，但是，一旦发生渗漏就相当严重，因为没有任何方法可以进行补救，将对沉管造成毁灭性的破坏。因此，必须在制作每个管节时，就必须严格保证节段与节段之间不会渗水。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对沉管隧道中每个管节中相邻两个节段之间存在浇筑接缝，进而导致相邻两个节段之间出现漏水的问题，提供一种沉管半刚性节段接头防水体系及水密检漏方法，该防水体系通过在两个节段之间布置多个防水带，从而形成有效的节段接头防水体系，保证节段接头处不会发生漏水的问题，同时，通过水密检漏方法，对防水体系进行模拟水密实验，确保防水体系在使用过程中万无一失，不会发生渗漏，为工程质量提供可靠的科学保证。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种沉管半刚性节段接头防水体系，包括安装在两个相邻节段之间的第一防水带和第二防水带，所述第一防水带和第二防水带均为沿沉管节段周向布置的封闭环状结构，所述第一防水带和第二防水带之间留有间隙，并形成封闭的环形腔体，所述第一防水带位于第二防水带内侧。

本方案采取设置第一防水带和第二防水带形成防水体系的方式，保证了两个相邻节段之间具有较好的防水效果，达到防水要求，比采用单一的防水措施更加可靠、安全。

第一防水带和第二防水带之间留有间隙，形成轴心与沉管轴心相同的密闭环形腔体结构，通过往该封闭腔体结构内注水加压的方式，模拟沉管放置在海水中的工况，从而能进行水密试验，同时检测到第一防水带和第二防水带的防水效果，因为任何一个防水带发生渗漏时，都能在水密试验中得到体现，确保防水体系处于良好的防水状态，从而解决了现有技术中无法在预制沉管时检测防水措施是否有效的问题。

优选的，两个所述相邻节段的端部设置有安装组件，所述第一防水带通过安装组件连接在两个相邻节段内壁。

安装组件沿节段端部的内壁环形设置，并且对接的两个节段端部均设置有安装组件，使第一防水带通过安装组件分别与两端的节段连接，达到防水效果。

优选的，所述安装组件布置于凹槽内，该凹槽开设在管节端部的内壁上。

采取这种方式，使得第一防水带安装后，其位置低于管节内壁的平面位置，不会对沉管内部行车及相关设备的布置造成影响，能对第一防水带进行隐形布置。

优选的，所述安装组件包括预埋件和用于和所述预埋件连接的配套件，预埋件包括用于安装第一防水带的面板，该面板连接有翼缘板，所述翼缘板沿节段径向方向延伸，预埋件还包括穿过面板与所述配套件连接的锚筋。

所述配套件包括用于将所述第一防水带夹持在面板上的夹持件，还包括用于配套设置在锚筋上的连接螺母，用于紧固夹持件，安装时，依靠夹持件和面板之间的间隙将第一防水带夹持固定，使得锚筋与所述第一防水带避开，有效保护第一防水带，所述夹持件与第一防水带贴合面上还连接有压条和垫条，所述压条和垫条分别位于所述锚筋两侧，所述压条位于布置第一防水带一侧，所述垫条位于相对另一侧。

通过设置预埋件和配套件，使配套件中的夹持件对第一防水带夹持固定，在预埋件中预先布置有用于连接螺母紧固的锚筋，使夹持件得到预紧力后将第一防水带牢固夹紧，从而达到止水效果，所述锚筋避开第一防水带，对第一防水带起到较好的保护作用，保护第一防水带具有完好性。

优选的，所述第一防水带为ω形防水带或m形防水带。

所述ω形防水带或m形防水带开口侧的两端分别连接在两个相邻节段的端部，从而实现防水的目的。

优选的，所述第二防水带的截面为长条状，且截面两端分别预埋在相邻两个节段中。

采取上述方式，使防水带的两端均布置在管节中，与管节内的混凝土结合为一体式结构，从而使防水带的两侧完全隔离，起到较好的防水效果。

优选的，所述第二防水带大致布置在管节厚度的中部位置，且该第二防水带预埋在管节内的部位上设置有突起部。

在第二防水带预埋在管节内的部位上设置突起部，可以增大第二止水带与管节之间的结合力，避免第二防水带在使用过程中发生脱落、分离的问题。

优选的，所述第二防水带预埋在两侧管节内的部分倾斜向上布置。

由于第二防水带的两端预埋在管节内，在浇筑该部位的混凝土时，容易产生气泡，从而使得混凝土浇筑不彻底，形成不饱满部位和空腔，影响第二防水带的防水功能，而采取这种将预埋部分倾斜向上布置的方式，便于气泡的排除，当混凝土浇筑至第二防水带的部位时，第二防水带不会形成气泡和空腔，保证气体全部排除，提高浇筑质量，使防水效果更好。

优选的，所述第二防水带为中埋式可注浆止水带。

优选的，两个所述相邻管节之间还设有封闭环状的第三防水带，所述第三防水带布置在节段接缝内，且靠近相邻两个节段的端部外侧。

优选的，所述第三防水带为纤维防水带，且在节段接缝部位及其两侧的节段外壁上喷设有聚脲层。

采取上述方式，对节段接缝的防水性能进一步提高，保证在节段接缝处不会发生渗水的问题。

优选的，两个所述相邻节段的内壁上预埋有多个注浆管，多个所述注浆管避开第二止水带并连通至第二防水带和第三防水带的浇筑空腔内。

通过布置在第二防水带和第三防水带的浇筑空腔内预埋注浆管，对第二防水带和第三防水带之间进行注浆，从而进一步提高节段接缝的防水性能，保证节段接缝不会发生渗漏的问题。

对应地，本发明还提供了一种沉管半刚性节段接头的水密检漏方法，包括以下步骤：

a、注水，往密封的环形腔体内注水，注水压力与沉管工作状态下受到的外界海水压力大致相同；

b、保压，保压时间不少于3个小时；

c、检查节段漏水情况和环形腔体内压力变化情况，当漏水或压力下降时，进入步骤d；当未发现漏水且压力保持不变时，进入步骤d′；

d、确定渗漏点，并进入步骤d′，完成d′后对渗漏点进行处理；

d′、排水，排出环形腔体内的试验用水。

采取上述方式，能有效检测到第一防水带和第二防水带的渗漏情况，通过对密封腔体进行水密试验，及时确认节段接头的密封性能，当发生渗漏时，能及时发现和确认渗漏点，并采取相应的补救措施，本方案很好地验证了节段接头止水效果，对外海预制沉管节段接头防水体系的验证有重大价值和意义。

优选的，所述环形腔体上设置有至少两根预埋管，所述预埋管连通密封腔体并延伸至沉管内部空间，包括预埋在沉管顶板上的第一预埋管和预埋在沉管底部的第二预埋管。

采取上述方式，便于对环形密封腔进行注水和排水，注水时，通过第一预埋管将密封腔内的空气排净，使密封的环形腔体内充满水，排水时，通过第一预埋管与外界连通，使密封的环形腔体内的水及时排净。

优选的，沉管底部还预埋有连通密封腔体和沉管内部的第三预埋管。

优选的，所述第一预埋管、第二预埋管和第三预埋管为直径160mm的不锈钢钢管。

优选的，所述预埋管的中部连接有用于固定其自身的支撑筋。

优选的，所述步骤b中，具体包括以下步骤：

b1、打开第一预埋管；

b2、从第二预埋管进行注水，直到水流从第一预埋管不不间断流出；

b3、关闭第一预埋管，继续从第二预埋管往密封的环形腔体注水至压力与外界海水压力相对应；

b4、停止注水，并关闭第二预埋管。

当环形腔体上设置有预埋在沉管顶板上的第一预埋管和预埋在沉管底部的第二预埋管时，按照上述步骤进行注水，能将密封腔体内的空间灌注满，便于发现渗漏情况。

优选的，所述步骤d′中，具体包括以下步骤：

d′1、打开第一预埋管；

d′2、打开第二预埋管进行排水，直到排净；

d′3、永久关闭第一预埋管和第二预埋管。

当环形腔体上设置有预埋在沉管顶板上的第一预埋管和预埋在沉管底部的第二预埋管时，按照上述步骤进行排水，能将密封腔体内的水流排净；永久关闭预埋管，使第一防水带和第二防水带发挥防水、止水效果。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、采取设置第一防水带、第二防水带和第三防水带形成防水体系的方式，保证了两个相邻节段之间具有较好的防水效果，达到防水要求，比采用单一的防水措施更加可靠、安全；

2、通过往第一防水带和第二防水带之间的密封腔体内注入水，能有效检测到第一防水带和第二防水带的渗漏情况，通过对密封腔体进行水密试验，及时确认节段接头的密封性能，当发生渗漏时，能及时发现和确认渗漏点，并采取相应的补救措施，本方案很好地验证了节段接头止水效果，对外海预制沉管节段接头防水体系的验证有重大价值和意义；

3、通过设置第一预埋管和第二预埋管，便于对环形密封腔进行注水和排水，注水时，通过第一预埋管将密封腔内的空气排净，使密封的环形腔体内充满水，排水时，通过第一预埋管与外界连通，使密封的环形腔体内的水及时排净。

附图说明

图1为本发明的沉管半刚性节段接头防水体系的结构示意图。

图2为沿图1中a-a线的剖面图。

图3为沿图1中b-b线的剖面图。

图4为沿图1中c-c线的剖面图。

图5为沿图1中d-d线的剖面图。

图6为图2中e处的局部放大图。

图中标记：1-第一防水带，2-第二防水带，21-突起部，3-第一节段，4-第二节段，5-安装组件，51-夹持件，52-压条，53-垫条，54-连接螺母，55-预埋件，55a-锚筋，55b-面板，55c-翼缘板，6-凹槽，7-第三防水带，8-聚脲层，9-环形腔体，10-第一预埋管，11-第二预埋管，12-第三预埋管。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1-5所示，沉管半刚性节段接头防水体系，包括安装在两个相邻的第一节段3和第二节段4的防水带，防水带包括第一防水带1和第二防水带2，所述第一防水带1和第二防水带2均为沿沉管节段周向布置的封闭环状结构，所述第一防水带1和第二防水带2之间留有间隙，并形成封闭的环形腔体9，所述第一防水带1位于第二防水带2内侧。

第一防水带1和第二防水带2之间留有间隙，形成轴心与沉管轴心相同的密闭环形腔体结构，通过往该封闭腔体结构内注水加压的方式，模拟沉管放置在海水中的工况，从而能进行水密试验，同时检测到第一防水带1和第二防水带2的防水效果，因为任何一个防水带发生渗漏时，都能在水密试验中得到体现，确保防水体系处于良好的防水状态，从而解决了现有技术中无法在预制沉管时检测防水措施是否有效的问题。

第一防水带1通过安装组件5连接在第一节段3和第二节段4的内壁上，安装组件5沿节段端部的内壁环形设置，使第一防水带1通过安装组件5分别与两端的节段连接，达到防水效果。

作为其中一种优选的实施方式，为了避免第一防水带对，沉管内部行车及相关设备的布置造成影响，将安装组件5布置于凹槽6内，该凹槽6开设在节段端部的内壁上，使第一防水带1的安装位置低于管节内壁的平面位置，对第一防水带1进行隐形布置。

如图6所示，安装组件5包括预埋件55和用于和所述预埋件连接的配套件，预埋件55包括用于安装第一防水带的面板55b，该面板55b连接有翼缘板55c，所述翼缘板55c沿节段径向方向延伸，预埋件55还包括穿过面板55a与所述配套件连接的锚筋55a。

所述配套件包括用于将所述第一防水带1夹持在面板上的夹持件51，还包括用于配套设置在锚筋55a上的连接螺母54，用于紧固夹持件51，安装时，依靠夹持件51和面板55b之间的间隙将第一防水带1夹持固定，使得锚筋55a与所述第一防水带1避开，有效保护第一防水带1，所述夹持件51与第一防水带1贴合面上还连接有压条52和垫条53，所述压条52和垫条53分别位于所述锚筋55两侧，所述压条52位于布置第一防水带1一侧，所述垫条53位于相对另一侧。

第一防水带1为ω形防水带或m形防水带，ω形防水带或m形防水带开口侧的两端分别连接在两个相邻节段的端部，从而实现防水的目的。

作为其中一种优选的实施方式，第二防水带2的截面为长条状，且截面两端分别预埋在相邻两个节段中。

采取上述方式，使防水带的两端均布置在管节中，与管节内的混凝土结合为一体式结构，从而使防水带的两侧完全隔离，起到较好的防水效果。

作为其中一种优选的实施方式，第二防水带2大致布置在管节厚度的中部位置，且该第二防水带2预埋在管节内的部位上设置有突起部21，且所述第二防水带2预埋在两侧管节内的部分倾斜向上布置。

所述第二防水带2为中埋式可注浆止水带，第二防水带2的两端预埋在管节内。在浇筑该部位的混凝土时，容易产生气泡，从而使得混凝土浇筑不彻底，形成不饱满部位和空腔，影响第二防水带的防水功能，而采取这种将预埋部分倾斜向上布置的方式，便于气泡的排除，当混凝土浇筑至第二防水带的部位时，第二防水带不会形成气泡和空腔，保证气体全部排除，提高浇筑质量，使防水效果更好。

作为其中一种实施方式，在第一节段3和第二节段4之间还设有封闭环状的第三防水带7，所述第三防水带7布置在节段接缝内，且靠近相邻两个节段的端部外侧，第三防水带7为纤维防水带，且在节段接缝部位及其两侧的节段外壁上喷设有聚脲层8。

采取上述方式，对节段接缝的防水性能进一步提高，保证在节段接缝处不会发生渗水的问题。

作为其中一种优选的实施方式，在第一节段3和第二节段4的内壁上预埋有多个注浆管，多个所述注浆管避开第二止水带2并连通至第二防水带2和第三防水带7的浇筑空腔内。

通过布置在第二防水带和第三防水带的浇筑空腔内预埋注浆管，对第二防水带和第三防水带之间进行注浆，从而进一步提高节段接缝的防水性能，保证节段接缝不会发生渗漏的问题。

实施例2

如图2所示，沉管半刚性节段接头的水密检漏方法，包括以下步骤：

a、注水，往密封的环形腔体9内注水，注水压力与沉管工作状态下受到的外界海水压力大致相同；

b、保压，保压时间不少于3个小时；

c、检查节段漏水情况和环形腔体9内压力变化情况，当漏水或压力下降时，进入步骤d；当未发现漏水且压力保持不变时，进入步骤d′；

d、确定渗漏点，并进入步骤d′，完成d′后对渗漏点进行处理；

d′、排水，排出密封的环形腔体9内的试验用水。

作为其中的一种实施方式，环形腔体9上设置有至少两根预埋管，所述预埋管连通密封腔体并延伸至沉管内部空间，包括预埋在沉管顶板上的第一预埋管10和预埋在沉管底部的第二预埋管11。

采取上述方式，便于对环形密封腔进行注水和排水，注水时，通过第一预埋管将密封腔内的空气排净，使密封的环形腔体内充满水，排水时，通过第一预埋管与外界连通，使密封的环形腔体内的水及时排净。

作为其中一种优选的实施方式，沉管底部还预埋有连通密封腔体9和沉管内部的第三预埋管12。

第一预埋管10、第二预埋管11和第三预埋管12采用直径为160mm的不锈钢钢管。

所述预埋管的中部连接有用于固定其自身的支撑筋。

当设置第一预埋管10和第二预埋管11后，步骤b包括以下步骤：

b1、打开第一预埋管10；

b2、从第二预埋管11进行注水，直到水流从第一预埋管10不不间断流出；

b3、关闭第一预埋管10，继续从第二预埋管11往密封的环形腔体9注水至压力与外界海水压力相对应；

b4、停止注水，并关闭第二预埋管11。

同样的，当设置第一预埋管10和第二预埋管11后，步骤d′中具体包括以下步骤：

d′1、打开第一预埋管10；

d′2、打开第二预埋管11进行排水，直到排净；

d′3、永久关闭第一预埋管10和第二预埋管11。

在设置第三防水带时，按照下述步骤进行：

a、首先使用角磨机对管节接缝处及其两侧进行基底处理，除去沉管表面浮浆、孔洞、裂缝、灰尘、油污等，对混凝土裂缝及其它混凝土缺陷采用聚合物砂浆进行修复；

b、安装纤维防水带，并对节段外壁进行第一道底涂作业，底涂采用环氧材料（qtech-112底涂）对聚脲喷涂范围进行涂刷；

c、底层涂料完成并干燥后，将基层表面不平整部位用腻子进行找平；

d、进行第二道底涂作业，增加聚脲层的附着力，在节段接头喷设聚脲层。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。