一种用于钢壳混凝土沉管浇筑的施工方法及设计方法与流程

1.本发明涉及一种钢壳混凝土沉管，特别是一种用于钢壳混凝土沉管浇筑的施工方法及设计方法。


背景技术：

2.目前，大型钢壳混凝土沉管的钢壳管节预制采用干坞法或者浮态浇筑，钢壳管节被分为若干个仓格浇筑，因此，需要使浇筑对钢壳的变形影响降到最低，避免钢壳发生较大变形，影响后续沉管对接，故如何控制浇筑对钢壳的变形影响，以减小变形对后续沉管对接的影响，为本领域研究的重点。
3.公开号为cn111231099a的专利，公开了一种钢壳混凝土沉管节段自密实混凝土浇筑方法，利用利用对称浇筑的方式使得所述钢壳混凝土沉管在浇筑过程中整体受力平衡，减小形变，利用跳仓、间隔的浇筑方式，减小已浇筑区域的应力集中导致的所述钢壳混凝土沉管的形变，该方法在横向上采用底板-墙体-顶板的总体浇筑顺序，纵向上采用对称、均衡、跳仓的浇筑方式，保证了施工质量，有效减小混凝土浇筑过程中所述钢壳混凝土沉管的变形，该方法步骤简单，操作方便，效果良好。
4.但是上述浇筑方法在实际应用过程中发现如下问题，尤其在浇筑顶板时：由于存在若干浇注机跳区域浇筑的情况，例如，当浇注机浇筑完t59区域时，需要跨过t58后先浇筑t57,在此过程中，混凝土可使用时间较短(混凝土可使用时间小于浇注机跨区域移动时间)，会造成浇注机移动至t57区域后无法直接进行浇筑，需要将浇筑机清洗后移动到t57区域再重新进行开机润管等作业，会增加混凝土损耗；而在实际浇筑中，先浇筑管节的端部，不利于端钢壳最终精度的控制，如果最后浇筑管节的端部，其余按照上述专利的浇筑方法，会增加浇注机跳区域浇筑的次数(至少增加两次)，进而增加混凝土损耗。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：针对背景技术存在的在钢壳混凝土沉管管节浇筑时，如果最后浇筑管节的端部，其余按照上述专利的浇筑方法，会增加浇注机跳区域浇筑的次数，进而加混凝土损耗的问题，提供一种用于钢壳混凝土沉管浇筑的施工方法及设计方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
7.一种用于钢壳混凝土沉管浇筑的施工方法，沉管包括底板、外墙体、顶板和两个间隔设置的中隔墙，所述外墙体和中隔墙均位于所述底板与所述顶板之间，所述外墙体位于所述中隔墙外侧，所述顶板上具有若干顶板仓格，该施工方法包含浇筑所述顶板，浇筑所述顶板包含以下步骤：
8.s1：沿所述沉管长度方向将所述顶板划分2n+1个顶板浇筑区域，n≥4，每个所述顶板浇筑区域包括若干个呈矩阵排列的顶板仓格；
9.s2：浇筑第2个所述顶板浇筑区域、第n+2个所述顶板浇筑区域和第2n个所述顶板浇筑区域，其中，所述顶板浇筑区域每排所述顶板仓格跳仓浇筑，邻排所述顶板仓格错位浇
筑；
10.s3：浇筑第3个所述顶板浇筑区域、第n+1个所述顶板浇筑区域和第2n-1个所述顶板浇筑区域，其中，所述顶板浇筑区域每排所述顶板仓格跳仓浇筑，邻排所述顶板仓格错位浇筑；
11.s4：之后依次沿步骤s2-s3的浇筑规律浇筑除第1个顶板浇筑区域和第2n+1个顶板浇筑区域以外其余未浇筑的顶板浇筑区域；
12.s5：浇筑第1个顶板浇筑区域和第2n+1个顶板浇筑区域；
13.s6：重复步骤s2-s5，浇筑完成所有顶板浇筑区域。
14.优选地，所述顶板浇筑区域沿所述沉管长度方向的长度与对应的外墙体和中隔墙之间的距离相同。
15.优选地，所述顶板浇筑区域的顶板仓格为5行5列或6行6列。
16.优选地，还包括浇筑所述底板，所述底板具有若干个呈矩阵排列的底部仓格，所述底部仓格位于外墙体和中隔墙之间的对应位置；
17.a1：沿所述沉管长度方向将底板划分2m+1个底板浇筑区域，m≥3，每个所述底板浇筑区域包括若干个呈矩阵排列的底部仓格；
18.a2：浇筑第2个底板浇筑区域、第m+1个底板浇筑区域和第2m个底板浇筑区域，其中，所述底板浇筑区域每排所述底部仓格跳仓浇筑，邻排所述底部仓格错位浇筑；
19.a3：浇筑第3个底板浇筑区域和第2m-1个底板浇筑区域，其中，所述底板浇筑区域每排所述底部仓格跳仓浇筑，邻排所述底部仓格错位浇筑；
20.a4：依次沿步骤a2-a3的浇筑规律浇筑除第1个底板浇筑区域和第2m+1个底板浇筑区域以外的其余未浇筑的底板浇筑区域；
21.a5：浇筑第1个底板浇筑区域和第m+1个底板浇筑区域，并浇筑两个所述中隔墙之间的底板区域，其中，所述底板浇筑区域每排所述底部仓格跳仓浇筑，邻排所述底部仓格错位浇筑，所述底板区域每排所述底部仓格跳仓浇筑，邻排所述底部仓格错位浇筑；
22.a6：重复步骤a2-a5，浇筑完成所有底板浇筑区域。
23.本技术所述的一种用于钢壳混凝土沉管浇筑的施工方法，通过先浇筑第2个底板浇筑区域、第m+1个底板浇筑区域和第2m个底板浇筑区域，之后浇筑相邻所述底板浇筑区域，使得在浇筑第2个所述底板浇筑区域至第2m个底板浇筑区域时均不需要浇注机跳区域浇筑的情况，只是在浇筑第1个底板浇筑区域和第2m+1个底板浇筑区域存在浇注机跳区域浇筑的情况，进而不仅达到最后浇筑管节的端部，利于端钢壳最终精度的控制的目的，而且在浇筑第2个所述底板浇筑区域至第2m个所述底板浇筑区域时均不发生浇注机跳区域浇筑的情况，有效地减少浇注机洗机开机次数，有效地降低混凝土损耗。
24.同时，上述施工方法能够使得两个所述中隔墙之间的底板区域能够一次跳仓浇筑完成，相比于现有技术的底板区域需要至少两次跳仓浇筑完成来说，有效地减少浇注机洗机开机次数，有效地降低混凝土损耗。
25.优选地，还包括浇筑所述外墙体，所述外墙体具有若干个外墙体仓格；
26.b1：沿所述沉管长度方向将所述外墙体划分2m+1个外墙体浇筑区域，m≥3，沿所述沉管长度方向上，所述外墙体浇筑区域与所述底板浇筑区域对应设置，每个所述外墙体浇筑区域包括若干个外墙体仓格；
27.b2：浇筑第2个外墙体浇筑区域、第m+1个外墙体浇筑区域和第2m个外墙体浇筑区域，其中，所述外墙体浇筑区域中所述外墙体仓格沿所述沉管长度方向跳仓浇筑；
28.b3：浇筑第3个外墙体浇筑区域、第m+2个外墙体浇筑区域和第2m+1个外墙体浇筑区域，其中，所述外墙体浇筑区域中所述外墙体仓格沿所述沉管长度方向跳仓浇筑；
29.b4：浇筑第1个外墙体浇筑区域、第m个外墙体浇筑区域和第2m-1个外墙体浇筑区域，其中，所述外墙体浇筑区域中所述外墙体仓格沿所述沉管长度方向跳仓浇筑；
30.b5：若存在剩余所述外墙体浇筑区域，则浇筑剩余所述外墙体浇筑区域，其中，所述外墙体浇筑区域中所述外墙体仓格沿所述沉管长度方向跳仓浇筑；
31.b6：重复步骤b2-b5，浇筑完成所有外墙体浇筑区域。
32.优选地，还包括浇筑所述中隔墙，所述中隔墙具有若干个中隔墙仓格；
33.c1：沿所述沉管长度方向将所述中隔墙划分2m+1个中隔墙浇筑区域，m≥3，沿所述沉管长度方向上，所述中隔墙浇筑区域与所述底板浇筑区域对应设置，每个所述中隔墙浇筑区域包括若干个中隔墙仓格；
34.c2：浇筑第2个中隔墙浇筑区域、第m+1个中隔墙浇筑区域和第2m个中隔墙浇筑区域，其中，所述中隔墙浇筑区域中所述中隔墙仓格沿所述沉管长度方向跳仓浇筑；
35.c3：浇筑第3个中隔墙浇筑区域、第m+2个中隔墙浇筑区域和第2m+1个中隔墙浇筑区域，其中，所述中隔墙浇筑区域中所述中隔墙仓格沿所述沉管长度方向跳仓浇筑；
36.c4：浇筑第1个中隔墙浇筑区域、第m个中隔墙浇筑区域和第2m-1个中隔墙浇筑区域，其中，所述中隔墙浇筑区域中所述中隔墙仓格沿所述沉管长度方向跳仓浇筑；
37.c5：若存在剩余所述中隔墙浇筑区域，则浇筑剩余所述中隔墙浇筑区域，其中，所述中隔墙浇筑区域中所述中隔墙仓格沿所述沉管长度方向跳仓浇筑；
38.c6：重复步骤c2-c5，浇筑完成所有中隔墙浇筑区域。
39.本技术还公开了一种用于钢壳混凝土沉管浇筑的设计方法，用于本技术所述的一种用于钢壳混凝土沉管浇筑的施工方法，沉管包括底板、外墙体、顶板和两个间隔设置的中隔墙，所述外墙体和中隔墙均位于所述底板与所述顶板之间，所述外墙体位于所述中隔墙外侧，所述顶板上具有若干顶板仓格，该设计方法包含以下步骤：
40.r1：将所述沉管浇筑底板、外墙体和中隔墙后的结构为第一浇筑状态结构，所述第一浇筑状态结构未浇筑所述顶板，基于所述第一浇筑状态结构建立第一结构计算模型，并基于所述第一结构计算模型计算所述第一浇筑状态结构竖向变形量是否满足设计要求，其中，所述第一结构计算模型包括沉管模型，所述沉管模型包括底板模型、外墙体模型、中隔墙模型和顶板模型，所述底板模型与所述底板相对应、所述外墙体模型与所述外墙体相对应、所述中隔墙模型与所述中隔墙相对应，所述顶板模型与所述顶板相对应；
41.r2：若所述第一浇筑状态结构竖向变形量是否满足设计要求，在所述顶板模型上，沿所述沉管长度方向将顶板模型划分2n+1个顶板虚拟浇筑区域，n≥4，每个所述顶板虚拟浇筑区域包括若干个呈矩阵排列的顶板虚拟仓格，所述顶板虚拟浇筑区域与所述顶板浇筑区域相对应，所述顶板虚拟仓格与所述顶板仓格相对应；
42.r3：在所述第一结构计算模型的所述顶板模型上填充第2个顶板虚拟浇筑区域、第n+2个浇筑区域和第2n个顶板虚拟浇筑区域，其中，所述顶板虚拟浇筑区域每排所述顶板虚拟仓格跳仓填充，邻排所述顶板虚拟仓格错位填充，并形成第二结构计算模型，之后计算所
述第二结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求，若不满足设计要求，则增加所示顶板虚拟浇筑区域数量，并从步骤2重新开始，直至所述第二结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求；
43.r4：若所述第二结构计算模型竖向变形量满足设计要求，则在所述第二结构计算模型的所述顶板模型上填充第3个顶板虚拟浇筑区域、第n+1个浇筑区域和第2n-1个顶板虚拟浇筑区域，其中，所述顶板虚拟浇筑区域每排所述顶板虚拟仓格跳仓填充，邻排所述顶板虚拟仓格错位填充，并形成第三结构计算模型，之后计算所述第三结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求，若不满足设计要求，则增加所示顶板虚拟浇筑区域数量，并从步骤2重新开始，直至所述第三结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求；
44.r5：若所述第三结构计算模型竖向变形量满足设计要求，则依次沿步骤r3-r4的填充规律填充除第1个顶板虚拟浇筑区域和第2n+1个顶板虚拟浇筑区域以外的其余未填充的顶板虚拟浇筑区域，并计算对应结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求，若不满足设计要求，则增加所示顶板虚拟浇筑区域数量，并从步骤2重新开始，直至所述对应结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求；
45.r6：若步骤r5中对应结构计算模型竖向变形量满足设计要求，则填充第1个顶板虚拟浇筑区域和第2n+1个顶板虚拟浇筑区域，其中，所述顶板虚拟浇筑区域每排所述顶板虚拟仓格跳仓填充，邻排所述顶板虚拟仓格错位填充，并形成第五结构计算模型，之后计算所述第五结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求，若不满足设计要求，则增加所示顶板虚拟浇筑区域数量，并从步骤2重新开始，直至所述第五结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求；
46.r7：重复步骤r3-r6，填充完成所有顶板虚拟浇筑区域，并形成第六结构计算模型，之后计算所述第六结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求，若不满足设计要求，则增加所示顶板虚拟浇筑区域数量，并从步骤2重新开始，直至所述第六结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求；
47.r8：若所述第六结构计算模型竖向变形量满足设计要求，则按步骤r3-r7的填充顺序浇筑所述顶板。
48.优选地，在为第一浇筑状态结构后，测量第一浇筑状态结构的实际竖向变形量，并将第一浇筑状态结构的实际竖向变形量与所述第一结构计算模型计算所述第一浇筑状态结构竖向变形量相比较。
49.优选地，所述顶板虚拟浇筑区域沿所述顶板模型长度方向的长度与对应的外墙体模型和中隔墙模型之间的距离相同。
50.优选地，所述顶板虚拟浇筑区域的顶板虚拟仓格为5行5列或6行6列。
51.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
52.1、本技术所述的一种用于钢壳混凝土沉管浇筑的施工方法，通过先浇筑第2个所述顶板浇筑区域、第n+2个所述顶板浇筑区域和第2n个所述顶板浇筑区域，之后浇筑相邻所述顶板浇筑区域，使得在浇筑第2个所述顶板浇筑区域至第2n个所述顶板浇筑区域时均不需要浇注机跳区域浇筑的情况，只是在浇筑第1个顶板浇筑区域和第n+1个顶板浇筑区域存在浇注机跳区域浇筑的情况，进而不仅达到最后浇筑管节的端部，利于端钢壳最终精度的控制的目的，而且在浇筑第2个所述顶板浇筑区域至第2n个所述顶板浇筑区域时均不发生
浇注机跳区域浇筑的情况，有效地减少浇注机洗机开机次数，有效地降低混凝土损耗。
53.2、本技术所述的一种用于钢壳混凝土沉管浇筑的设计方法，通过建立第一结构计算模型-第六结构计算模型，并通过计算各个结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求来确定顶板虚拟浇筑区域的数量，进而达到在不增加跳区域虚拟浇筑的基础上，将端部的顶板虚拟浇筑区域最后虚拟浇筑，同时达到整个过程竖向变形量满足设计要求的目的，从而为钢壳混凝土沉管浇筑的实际施工作有利的技术、理论及可行性支持。
附图说明
54.图1是本发明的顶板浇筑区域的划分示意图。
55.图2是本发明的d2、d7和d10的跳仓浇筑示意图；
56.图3是本发明的d3、d6和d9的跳仓浇筑示意图；
57.图4是本发明的d4、d5和d8的跳仓浇筑示意图；
58.图5是本发明的d1和d11的跳仓浇筑示意图；
59.图6是本发明的d2、d7和d10的剩余顶板仓格浇筑示意图；
60.图7是本发明的d3、d6和d9的剩余顶板仓格浇筑示意图；
61.图8是本发明的d4、d5和d8的剩余顶板仓格浇筑示意图；
62.图9是本发明的d1和d11的剩余顶板仓格浇筑示意图；
63.图10是本发明的底板浇筑区域的划分示意图。
64.图11是本发明的t2、t5和t8的跳仓浇筑示意图；
65.图12是本发明的t3和t7的跳仓浇筑示意图；
66.图13是本发明的t4和t6的跳仓浇筑示意图；
67.图14是本发明的t1和t9的跳仓浇筑示意图；
68.图15是本发明的t2、t5和t8的剩余底板仓格浇筑示意图；
69.图16是本发明的t3和t7的剩余底板仓格浇筑示意图；
70.图17是本发明的t4和t6的剩余底板仓格浇筑示意图；
71.图18是本发明的t1和t9的剩余底板仓格浇筑示意图；
72.图19是本发明的外墙体浇筑区域和中隔墙浇筑区域的划分示意图。
73.图20是本发明的z2、z5和z8及x2、x5和x8的跳仓浇筑示意图；
74.图21是本发明的z3、z6和z9及x3、x6和x9的跳仓浇筑示意图；
75.图22是本发明的z1、z4和z7及x1、x4和x7的跳仓浇筑示意图；
76.图23是本发明的z2、z5和z8的剩余中隔墙仓格及x2、x5和x8剩余外墙体仓的格浇筑示意图；
77.图24是本发明的z3、z6和z9的剩余中隔墙仓格及x3、x6和x9剩余外墙体仓的格浇筑示意图；
78.图25是本发明的z1、z4和z7的剩余中隔墙仓格及x1、x4和x7剩余外墙体仓的格浇筑示意图；
79.图26是本发明的仿真分析的仿真模型示意图。
80.图27是本发明的仿真模型的边界条件示意图。
81.图28是本发明的第二结构计算模型的竖向变形量仿真计算示意图(浇筑完1天)。
82.图29是本发明的第三结构计算模型的竖向变形量仿真计算示意图(浇筑完1天)。
83.图30是本发明的第四结构计算模型的竖向变形量仿真计算示意图(浇筑完1天)。
84.图31是本发明的第五结构计算模型的竖向变形量仿真计算示意图(浇筑完1天)。
85.图32是本发明的填充第2个顶板虚拟浇筑区域、第7个浇筑区域和第10个顶板虚拟浇筑区域中的剩余顶板虚拟仓格后计算模型的竖向变形量仿真计算示意图(浇筑完1天)。
86.图33是本发明的填充第3个顶板虚拟浇筑区域、第6个浇筑区域和第9个顶板虚拟浇筑区域中的剩余顶板虚拟仓格后计算模型的竖向变形量仿真计算示意图(浇筑完1天)。
87.图34是本发明的填充第4个顶板虚拟浇筑区域、第5个浇筑区域和第8个顶板虚拟浇筑区域中的剩余顶板虚拟仓格后计算模型的竖向变形量仿真计算示意图(浇筑完1天)。
88.图35是本发明的填充第1个顶板虚拟浇筑区域和第11个顶板虚拟浇筑区域中的剩余顶板虚拟仓格后计算模型的竖向变形量仿真计算示意图(浇筑完1天)。
89.图36是本发明的所有顶板虚拟浇筑区域浇筑完后的竖向变形量仿真计算示意图(降温后)。图37是本发明的所有顶板虚拟浇筑区域浇筑完后的长度方向变形量仿真计算示意图(降温后)。
90.图38是本发明的所有顶板虚拟浇筑区域浇筑完后的横向变形量仿真计算示意图(降温后)。
91.图39是本发明的沉管结构示意图。
具体实施方式
92.下面结合附图，对本发明作详细的说明。为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
93.实施例1
94.本实施例所述的一种用于钢壳混凝土沉管浇筑的施工方法，如图39所示，沉管包括底板1、外墙体2、顶板4和两个间隔设置的中隔墙3，所述外墙体2和中隔墙3均位于所述底板1与所述顶板4之间，所述外墙体2位于所述中隔墙3外侧，所述顶板4上具有若干顶板仓格42，该施工方法包含浇筑所述顶板4，该施工方法包含以下步骤：
95.步骤g1：浇筑底板1。所述底板1具有若干个呈矩阵排列的底部仓格16，所述底部仓格16位于外墙体2和中隔墙3之间的对应位置；
96.a1：沿所述沉管长度方向将底板1划分2m+1个底板浇筑区域15，m≥3，每个所述底板浇筑区域15包括若干个呈矩阵排列的底部仓格16；
97.a2：浇筑第2个底板浇筑区域15、第m+1个底板浇筑区域15和第2m个底板浇筑区域15，其中，所述底板浇筑区域15每排所述底部仓格16跳仓填充，邻排所述底部仓格16错位填充；
98.a3：浇筑第3个底板浇筑区域15和第2m-1个底板浇筑区域15，其中，所述底板浇筑区域15每排所述底部仓格16跳仓填充，邻排所述底部仓格16错位填充；
99.a4：依次沿步骤a2-a3的填充规律填充除第1个底板浇筑区域15和第2m+1个底板浇筑区域15以外的其余未填充的底板浇筑区域15；
100.a5：浇筑第1个底板浇筑区域15和第2m+1个底板浇筑区域15，并浇筑两个所述中隔
墙3之间的底板区域，其中，所述底板浇筑区域15每排所述底部仓格16跳仓填充，邻排所述底部仓格16错位填充，所述底板区域每排所述底部仓格16跳仓填充，邻排所述底部仓格16错位填充；
101.a6：重复步骤a2-a5，填充完成所有底板浇筑区域15。
102.具体以9个底板浇筑区域15为例:步骤1：如图10所示，沿沉管长度方向将底板1划分9个底板浇筑区域15，分别命名为t1、t2
……
t8、t9，每个底板浇筑区域15包括若干个呈矩阵排列的底部仓格16；步骤2：如图11所示，浇筑t2、t5和t8，其中，底板浇筑区域15每排底部仓格16跳仓填充，邻排底部仓格16错位填充；步骤3：如图12所示，浇筑t3和t7，其中，底板浇筑区域15每排底部仓格16跳仓填充，邻排底部仓格16错位填充；步骤4：如图13所示，浇筑t4和t6，其中，底板浇筑区域15每排底部仓格16跳仓填充，邻排底部仓格16错位填充；步骤5：如图14所示，浇筑t1和t9，并浇筑两个中隔墙3之间的底板区域，其中，底板浇筑区域15每排底部仓格16跳仓填充，邻排底部仓格16错位填充，底板区域每排底部仓格16跳仓填充，邻排底部仓格16错位填充；步骤6：如图15所示，浇筑t2、t5和t8的剩余底部仓格16；步骤7：如图16所示，浇筑t3和t7的剩余底部仓格16；步骤8：如图17所示，浇筑t4和t6的剩余底部仓格16；步骤9：如图18所示，浇筑t1和t9的剩余底部仓格16，并浇筑底板区域的剩余底部仓格16以填充完成所有底板浇筑区域15。
103.本实施例的一种用于钢壳混凝土沉管浇筑的施工方法，通过先浇筑第2个底板浇筑区域15、第m+1个底板浇筑区域15和第2m个底板浇筑区域15，之后浇筑相邻底板浇筑区域15，使得在浇筑第2个底板浇筑区域15至第2m个底板浇筑区域15时均不需要浇注机跳区域浇筑的情况，只是在浇筑第1个底板浇筑区域15和第2m+1个底板浇筑区域15存在浇注机跳区域浇筑的情况，进而不仅达到最后浇筑管节的端部，利于端钢壳最终精度的控制的目的，而且在浇筑第2个底板浇筑区域15至第2m个底板浇筑区域15时均不发生浇注机跳区域浇筑的情况，有效地减少浇注机洗机开机次数，有效地降低混凝土损耗。同时，上述施工方法能够使得两个中隔墙3之间的底板区域能够一次跳仓浇筑完成，相比于现有技术的底板区域需要至少两次跳仓浇筑完成来说，有效地减少浇筑机洗机开机次数，有效地降低混凝土损耗。
104.现有技术两个中隔墙3之间的底板区域浇筑原划分为两次进行浇筑，分别为第1天和第4天，该顺序缺点在于分两天浇筑需进行两次浇筑机开机及关机操作，该步骤中因需进行管道的润管和清洗导致混凝土浪费和清洗时间均多至少1次。而本实施例的上述施工方法，不仅达到最后浇筑管节的端部，利于端钢壳最终精度的控制的目的，而且在浇筑第2个底板浇筑区域15至第2m个底板浇筑区域15时均不发生浇注机跳区域浇筑的情况，有效地减少浇注机洗机开机次数，有效地降低混凝土损耗。
105.现有技术浇筑机第2个底板浇筑区域15、第m+1个底板浇筑区域15和第2m个底板浇筑区域15浇筑完成后，浇筑第3个底板浇筑区域15和第2m-1个底板浇筑区域15未相邻，移动相邻2个工位大概需要时间为120分钟，而混凝土可使用时间为90分钟，导致浇筑机无法跳区域后直接进行浇筑，需要将浇筑机清洗后移动到黄色位置再重新进行开机润管等作业。调整之后红黄绿顺序均相邻，红色至黄色以及黄色到绿色临近，移机时间在1小时，浇筑机可直接从红色位置移动至绿色位置进行浇筑，期间不需要洗机后重新开机，节约时间成本及混凝土损耗。
106.调整后最后浇筑钢壳管节的端部，更有利于端钢壳精度的控制。
107.调整后的顺序更遵循堆成均衡的原则，有利于控制钢壳管节整体的变形。
108.步骤g2：浇筑外墙体2和中隔墙3。
109.浇筑外墙体2：所述外墙体2具有若干个外墙体仓格21。
110.b1：沿所述沉管长度方向将所述外墙体2划分2m+1个外墙体浇筑区域22，m≥3，沿所述沉管长度方向上，所述外墙体浇筑区域22与所述底板浇筑区域15对应设置，每个所述外墙体浇筑区域22包括若干个外墙体仓格21；
111.b2：浇筑第2个外墙体浇筑区域22、第m+1个外墙体浇筑区域22和第2m个外墙体浇筑区域22，其中，所述外墙体浇筑区域22中所述外墙体仓格21沿所述沉管长度方向跳仓浇筑；
112.b3：浇筑第3个外墙体浇筑区域22、第m+2个外墙体浇筑区域22和第2m+1个外墙体浇筑区域22，其中，所述外墙体浇筑区域22中所述外墙体仓格21沿所述沉管长度方向跳仓浇筑；
113.b4：浇筑第1个外墙体浇筑区域22、第m个外墙体浇筑区域22和第2m-1个外墙体浇筑区域22，其中，所述外墙体浇筑区域22中所述外墙体仓格21沿所述沉管长度方向跳仓浇筑；
114.b5：若存在剩余所述外墙体浇筑区域22，则浇筑剩余所述外墙体浇筑区域22，其中，所述外墙体浇筑区域22中所述外墙体仓格21沿所述沉管长度方向跳仓浇筑；
115.b6：重复步骤b2-b5，浇筑完成所有外墙体浇筑区域22。
116.具体以9个外墙体浇筑区域22为例：步骤1：如图19所示，沿沉管长度方向将外墙体2划分9个外墙体浇筑区域22，分别命名为x1、x2
……
x8、x9，沿沉管长度方向上，外墙体浇筑区域22与底板浇筑区域15对应设置，每个外墙体浇筑区域22包括若干个外墙体仓格21；步骤2：如图20所示，浇筑x2、x5和x8，其中，外墙体浇筑区域22中外墙体仓格21沿沉管长度方向跳仓浇筑；步骤3：如图21所示，浇筑x3、x6和x9，其中，外墙体浇筑区域22中外墙体仓格21沿沉管长度方向跳仓浇筑；步骤4：如图22所示，浇筑x1、x4和x7，其中，外墙体浇筑区域22中外墙体仓格21沿沉管长度方向跳仓浇筑；步骤5：如图23所示，浇筑x2、x5和x8的剩余外墙体仓格21；步骤6：如图24所示，浇筑x3、x6和x9的剩余外墙体仓格21；步骤7：如图25所示，浇筑x1、x4和x7的剩余外墙体仓格21，以完成所有外墙体浇筑区域22浇筑。
117.浇筑中隔墙3：所述中隔墙3具有若干个中隔墙仓格31。
118.c1：沿所述沉管长度方向将所述中隔墙3划分2m+1个中隔墙浇筑区域32，m≥3，沿所述沉管长度方向上，所述中隔墙浇筑区域32与所述底板浇筑区域15对应设置，每个所述中隔墙浇筑区域32包括若干个中隔墙仓格31；
119.c2：浇筑第2个中隔墙浇筑区域32、第m+1个中隔墙浇筑区域32和第2m个中隔墙浇筑区域32，其中，所述中隔墙浇筑区域32中所述中隔墙仓格31沿所述沉管长度方向跳仓浇筑；
120.c3：浇筑第3个中隔墙浇筑区域32、第m+2个中隔墙浇筑区域32和第2m+1个中隔墙浇筑区域32，其中，所述中隔墙浇筑区域32中所述中隔墙仓格31沿所述沉管长度方向跳仓浇筑；
121.c4：浇筑第1个中隔墙浇筑区域32、第m个中隔墙浇筑区域32和第2m-1个中隔墙浇
筑区域32，其中，所述中隔墙浇筑区域32中所述中隔墙仓格31沿所述沉管长度方向跳仓浇筑；
122.c5：若存在剩余所述中隔墙浇筑区域32，则浇筑剩余所述中隔墙浇筑区域32，其中，所述中隔墙浇筑区域32中所述中隔墙仓格31沿所述沉管长度方向跳仓浇筑；
123.c6：重复步骤c2-c5，浇筑完成所有中隔墙浇筑区域32。
124.具体以9个外墙体浇筑区域22为例：步骤1：如图19所示，沿沉管长度方向将中隔墙3划分9个中隔墙浇筑区域32，分别命名为z1、z2
……
z8、z9，沿沉管长度方向上，中隔墙浇筑区域32与底板浇筑区域15对应设置，每个中隔墙浇筑区域32包括若干个中隔墙仓格31；步骤2：如图20所示，浇筑z2、z5和z8，其中，中隔墙浇筑区域32中中隔墙仓格31沿沉管长度方向跳仓浇筑；步骤3：如图21所示，浇筑z3、z6和z9，其中，中隔墙浇筑区域32中中隔墙仓格31沿沉管长度方向跳仓浇筑；步骤4：如图22所示，浇筑z1、z4和z7，其中，中隔墙浇筑区域32中中隔墙仓格31沿沉管长度方向跳仓浇筑；步骤5：如图23所示，浇筑z2、z5和z8的剩余中隔墙仓格31；步骤6：如图24所示，浇筑z3、z6和z9的剩余中隔墙仓格31；步骤7：如图25所示，浇筑z1、z4和z7的剩余中隔墙仓格31，以完成所有中隔墙浇筑区域32浇筑。现有技术浇筑顺序考虑到底板完成浇筑后立即对外墙体、中隔墙和顶板进行浇筑，该方式可使底板第一时间可组织进行舾装作业，舾装作业工程量最大的为端部的钢封门等结构安装。本技术的施工方法将外墙体2、中隔墙3和顶板4分开进行浇筑，且顶板4尽可能将该部分区域放在后面浇筑更有利于管节端钢壳的变形控制。外墙体2、中隔墙3和底板1分区基本一致，其中第1天优先浇筑区域一致，这样可以保证底板1的水箱位置可以尽早开始浇筑，水箱位置位于第1天优先浇筑区域。调整后整个浇筑顺序更加连续，可以减少浇筑机洗机开机次数以及移动距离。
125.步骤g3：所述顶板4浇筑：
126.s1：沿所述沉管长度方向将所述顶板4划分2n+1个顶板浇筑区域41，n≥4，每个所述顶板浇筑区域41包括若干个呈矩阵排列的顶板仓格42；
127.s2：浇筑第2个所述顶板浇筑区域41、第n+2个所述顶板浇筑区域41和第2n个所述顶板浇筑区域41，其中，所述顶板浇筑区域41每排所述顶板仓格42跳仓填充，邻排所述顶板仓格42错位填充；
128.s4：浇筑第3个所述顶板浇筑区域41、第n+1个所述顶板浇筑区域41和第2n-1个所述顶板浇筑区域41，其中，所述顶板浇筑区域41每排所述顶板仓格42跳仓填充，邻排所述顶板仓格42错位填充；
129.s5：浇筑第4个顶板浇筑区域41、第n个顶板浇筑区域41和第2n-2个顶板浇筑区域41，其中，所述顶板浇筑区域41每排所述顶板仓格42跳仓填充，邻排所述顶板仓格42错位填充；
130.s6：之后依次沿步骤s4和步骤s5的浇筑规律浇筑除第1个顶板浇筑区域41和第2n+1个顶板浇筑区域41以外其余未浇筑的顶板浇筑区域41；
131.s7：浇筑除第1个顶板浇筑区域41和第2n+1个顶板浇筑区域41；
132.s8：重复步骤s3-s7，填充完成所有顶板浇筑区域41。
133.具体以11个顶板浇筑区域41为例，如图1所示，中部横向两条已浇筑区域为两个中隔墙3所在的区域，两侧的已浇筑区域为外墙体2所在的区域：步骤1：如图1所示，沿所述沉管长度方向将所述顶板4划分11个顶板浇筑区域41，分别命名为d1、d2
……
d10、d11，每个所
述顶板浇筑区域41包括若干个呈矩阵排列的顶板仓格42；步骤2：如图2所示，浇筑d2、d7和d10，其中，所述顶板浇筑区域41每排所述顶板仓格42跳仓填充，邻排所述顶板仓格42错位填充；步骤4：如图3所示，浇筑d3、d6和d9，其中，所述顶板浇筑区域41每排所述顶板仓格42跳仓填充，邻排所述顶板仓格42错位填充；步骤5：如图4所示，浇筑d4、d5和d8，其中，所述顶板浇筑区域41每排所述顶板仓格42跳仓填充，邻排所述顶板仓格42错位填充；步骤6：如图5所示，浇筑d1和d11，其中，所述顶板浇筑区域41每排所述顶板仓格42跳仓填充，邻排所述顶板仓格42错位填充；步骤7：如图6所示，浇筑d2、d7和d10的剩余顶板仓格42；步骤8：如图7所示，浇筑d3、d6和d9的剩余顶板仓格42；步骤9：如图8所示，浇筑d4、d5和d8的剩余顶板仓格42；步骤10：如图9所示，浇筑d1和d11的剩余顶板仓格42，以填充完成所有顶板浇筑区域41。
134.在上述基础上，进一步优选的方式，所述顶板浇筑区域41沿所述沉管长度方向的长度与对应的外墙体2和中隔墙3之间的距离相同。
135.在上述基础上，进一步优选的方式，所述顶板浇筑区域41的顶板仓格42为5行5列或6行6列。
136.本技术所述的一种用于钢壳混凝土沉管浇筑的施工方法，通过先浇筑第2个所述顶板浇筑区域41、第n+2个所述顶板浇筑区域41和第2n个所述顶板浇筑区域41，之后浇筑相邻所述顶板浇筑区域41，使得在浇筑第2个所述顶板浇筑区域41至第2n个所述顶板浇筑区域41时均不需要浇注机跳区域浇筑的情况，只是在浇筑第1个顶板浇筑区域41和第n+1个顶板浇筑区域41存在浇注机跳区域浇筑的情况，进而不仅达到最后浇筑管节的端部，利于端钢壳最终精度的控制的目的，而且在浇筑第2个所述顶板浇筑区域41至第2n个所述顶板浇筑区域41时均不发生浇注机跳区域浇筑的情况，有效地减少浇注机洗机开机次数，有效地降低混凝土损耗。
137.本实施例顶板4将端头位置放在最后进行浇筑，以更好地控制顶板4的变形。现有技术的钢壳沉管管节浇筑顺序未考虑到设备浇筑半径问题，进行底板1和顶板4浇筑时，浇筑机不需要进行管节最中间这一列仓格的浇筑，每次可以浇筑到的行数为6行6列即36个仓格；而顶板4需要浇筑最中间位置的仓格同样的半径只能浇筑到5行6列，因此本实施例所述的施工方法对浇筑顺序进行了调整，这样底板1、外墙体2、顶板4和两个间隔设置的中隔墙3可浇筑半径范围一致，不需要进行浇筑机臂长的调整。上述浇筑顺序更加连续，可减少浇筑机洗机开机次数，减少混凝土损耗。
138.实施例2
139.如图1-38所示，本实施例所述的一种用于钢壳混凝土沉管浇筑的设计方法，用于实施例1所述的一种用于钢壳混凝土沉管浇筑的施工方法，如图39所示，沉管包括底板1、外墙体2、顶板4和两个间隔设置的中隔墙3，所述外墙体2和中隔墙3均位于所述底板1与所述顶板4之间，所述外墙体2位于所述中隔墙3外侧，所述顶板4上具有若干顶板仓格42，其特征在于，该设计方法包含以下步骤：
140.r1：将所述沉管浇筑底板1、外墙体2和中隔墙3后的结构为第一浇筑状态结构，所述第一浇筑状态结构未浇筑所述顶板4，基于所述第一浇筑状态结构建立第一结构计算模型，并基于所述第一结构计算模型计算所述第一浇筑状态结构竖向变形量是否满足设计要求，其中，所述第一结构计算模型包括沉管模型，所述沉管模型包括底板模型11、外墙体模型12、中隔墙模型13和顶板模型14，所述底板模型11与所述底板1相对应、所述外墙体模型
12与所述外墙体2相对应、所述中隔墙模型13与所述中隔墙3相对应，所述顶板模型14与所述顶板4相对应；
141.r2：若所述第一浇筑状态结构竖向变形量是否满足设计要求，在所述顶板模型14上，沿所述沉管长度方向将顶板模型14划分2n+1个顶板虚拟浇筑区域，n≥4，每个所述顶板虚拟浇筑区域包括若干个呈矩阵排列的顶板虚拟仓格，所述顶板虚拟浇筑区域与所述顶板浇筑区域41相对应，所述顶板虚拟仓格与所述顶板仓格42相对应；
142.r3：在所述第一结构计算模型的所述顶板模型14上填充第2个顶板虚拟浇筑区域、第n+2个浇筑区域和第2n个顶板虚拟浇筑区域，其中，所述顶板虚拟浇筑区域每排所述顶板虚拟仓格跳仓填充，邻排所述顶板虚拟仓格错位填充，并形成第二结构计算模型，之后计算所述第二结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求，若不满足设计要求，则增加所示顶板虚拟浇筑区域数量，并从步骤2重新开始，直至第二结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求；
143.r4：若所述第二结构计算模型竖向变形量满足设计要求，则在所述第二结构计算模型的所述顶板模型14上填充第3个顶板虚拟浇筑区域、第n+1个浇筑区域和第2n-1个顶板虚拟浇筑区域，其中，所述顶板虚拟浇筑区域每排所述顶板虚拟仓格跳仓填充，邻排所述顶板虚拟仓格错位填充，并形成第三结构计算模型，之后计算所述第三结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求，若不满足设计要求，则增加所示顶板虚拟浇筑区域数量，并从步骤2重新开始，直至所述第三结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求；
144.r5：若所述第三结构计算模型竖向变形量满足设计要求，则依次沿步骤r3-r4的填充规律填充除第1个顶板虚拟浇筑区域和第2n+1个顶板虚拟浇筑区域以外的其余未填充的顶板虚拟浇筑区域，并计算对应结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求，若不满足设计要求，则增加所示顶板虚拟浇筑区域数量，并从步骤2重新开始，直至所述对应结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求；
145.r6：若步骤r5中对应结构计算模型竖向变形量满足设计要求，则填充第1个顶板虚拟浇筑区域和第2n+1个顶板虚拟浇筑区域，其中，所述顶板虚拟浇筑区域每排所述顶板虚拟仓格跳仓填充，邻排所述顶板虚拟仓格错位填充，并形成第五结构计算模型，之后计算所述第五结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求，若不满足设计要求，则增加所示顶板虚拟浇筑区域数量，并从步骤2重新开始，直至所述第五结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求；
146.r7：重复步骤r3-r6，填充完成所有顶板虚拟浇筑区域，并形成第六结构计算模型，之后计算所述第六结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求，若不满足设计要求，则增加所示顶板虚拟浇筑区域数量，并从步骤2重新开始，直至所述第六结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求；
147.r8：若所述第六结构计算模型竖向变形量满足设计要求，则按步骤r3-r7的填充顺序浇筑所述顶板4。
148.具体地，在为第一浇筑状态结构后，测量第一浇筑状态结构的实际竖向变形量，并将第一浇筑状态结构的实际竖向变形量与所述第一结构计算模型计算所述第一浇筑状态结构竖向变形量相比较。顶板虚拟浇筑区域沿顶板模型14长度方向的长度与对应的外墙体模型12和中隔墙模型13之间的距离相同。顶板虚拟浇筑区域的顶板虚拟仓格为5行5列或6
行6列。
149.采用有限元软件对沉管进行仿真分析，混凝土采用实体单元，钢壳采用板单元，仿真模型如图26所示，在底板模型11支撑位置处只约束竖向位移，在纵向及横向方向上沉管模型可以自由变形，模型边界条件如图27所示。
150.步骤1：将沉管浇筑底板1、外墙体2和中隔墙3后的结构为第一浇筑状态结构，第一浇筑状态结构未浇筑顶板4，基于第一浇筑状态结构建立第一结构计算模型，其中，第一结构计算模型包括沉管模型，沉管模型包括底板模型11、外墙体模型12、中隔墙模型13和顶板模型14，底板模型11与底板1相对应、外墙体模型12与外墙体2相对应、中隔墙模型13与中隔墙3相对应，顶板模型14与顶板4相对应；步骤2：在顶板模型14上，沿沉管长度方向将顶板模型14划分11个顶板虚拟浇筑区域，每个顶板虚拟浇筑区域包括若干个呈矩阵排列的顶板虚拟仓格，顶板虚拟仓格与顶板仓格42相对应；步骤3：在第一结构计算模型的顶板模型14上填充第2个顶板虚拟浇筑区域、第7个浇筑区域和第10个顶板虚拟浇筑区域，其中，顶板虚拟浇筑区域每排顶板虚拟仓格跳仓填充，邻排顶板虚拟仓格错位填充，并形成第二结构计算模型，如图28所示，之后计算第二结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求，若不满足设计要求，则增加所示顶板虚拟浇筑区域数量，并从步骤2重新开始，直至第二结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求；步骤4：若第二结构计算模型竖向变形量满足设计要求，则在第二结构计算模型的顶板模型14上填充第3个顶板虚拟浇筑区域、第6个浇筑区域和第9顶板虚拟浇筑区域，其中，顶板虚拟浇筑区域每排顶板虚拟仓格跳仓填充，邻排顶板虚拟仓格错位填充，并形成第三结构计算模型，如图29所示，之后计算第三结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求，若不满足设计要求，则增加所示顶板虚拟浇筑区域数量，并从步骤2重新开始，直至第三结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求；步骤5：若第三结构计算模型竖向变形量满足设计要求，则在第三结构计算模型的顶板模型14上填充第4个顶板虚拟浇筑区域、第5个浇筑区域和第8个顶板虚拟浇筑区域，其中，顶板虚拟浇筑区域每排顶板虚拟仓格跳仓填充，邻排顶板虚拟仓格错位填充，并形成第四结构计算模型，如图30所示，之后计算第四结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求，若不满足设计要求，则增加所示顶板虚拟浇筑区域数量，并从步骤2重新开始，直至第四结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求；步骤6：若步骤s6中对应结构计算模型竖向变形量满足设计要求，则填充第1个顶板虚拟浇筑区域和第11个顶板虚拟浇筑区域，其中，顶板虚拟浇筑区域每排顶板虚拟仓格跳仓填充，邻排顶板虚拟仓格错位填充，并形成第五结构计算模型，如图31所示，之后计算第五结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求，若不满足设计要求，则增加所示顶板虚拟浇筑区域数量，并从步骤2重新开始，直至第五结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求；步骤7：如图32所示，填充第2个顶板虚拟浇筑区域、第7个浇筑区域和第10个顶板虚拟浇筑区域中的剩余顶板虚拟仓格；步骤8：如图33所示，填充第3个顶板虚拟浇筑区域、第6个浇筑区域和第9顶板虚拟浇筑区域中的剩余顶板虚拟仓格；步骤9：如图34所示，填充第4个顶板虚拟浇筑区域、第5个浇筑区域和第8个顶板虚拟浇筑区域中的剩余顶板虚拟仓格；步骤10：如图35所示，填充第1个顶板虚拟浇筑区域和第11个顶板虚拟浇筑区域中的剩余顶板虚拟仓格，并形成第六结构计算模型，之后计算第六结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求，若不满足设计要求，则增加所示顶板虚拟浇筑区域数量，并从步骤2重新开始，直至第六结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求；步骤11：如图36所示，顶板4浇筑完后，顶
板4最大挠度为4.2mm，完全降温后，顶板4最大挠度为5.7mm。此时，管节轴向、横向变形分别如图37-38所示，完全降温后，沉管长度缩短5mm，横向最大变形3mm，均满足设计要求。
151.本实施例的一种用于钢壳混凝土沉管浇筑的设计方法，通过建立第一结构计算模型-第六结构计算模型，并通过计算各个结构计算模型竖向变形量是否满足设计要求来确定顶板虚拟浇筑区域的数量，进而达到在不增加跳区域虚拟浇筑的基础上，将端部的顶板虚拟浇筑区域最后虚拟浇筑，同时达到整个过程竖向变形量满足设计要求的目的，从而为钢壳混凝土沉管浇筑的实际施工作有利的技术、理论及可行性支持。
152.以上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。