本發明涉及沉管隧道,尤其涉及一種下穿防波堤的沉管隧道加固體系和一種下穿防波堤的沉管隧道加固體系的施工方法。
背景技術:
1、隨著交通設施發展越來越迅速,沉管隧道作為連接沿海城市群之間的重要交通紐帶,具有重大的社會效益和經濟效益。然而在沉管隧道的建設過程中,通常會遇到各種各樣的工程實際問題,例如在某些隧道建設的過程中在近岸一側穿越了原有的防波堤結構,此外,在某些隧道的中間的管節位置處有白云巖與板巖的地層突變段,表層地基層為粉黏土、填土、淤泥土等組成的復雜軟弱土層,其具有含水量高、壓縮性大、滲透性較差、強度低、工程特性差等顯著特征,存在較為嚴峻的地基沉降與不均勻沉降問題,因此當地質條件與上部工程情況復雜的條件下設計和施工沉管隧道時,較大其集中的上覆荷載條件將對沉管隧道造成嚴重破壞,導致重大損失。因此亟需開展軟弱下臥層條件下穿越防波堤等海洋結構的海底沉管隧道的加固技術研究。
2、目前相關針對解決下穿防波堤的沉管隧道處理方法的實際工程較少,同時針對此類工況的加固技術研究極少,因此,在解決下穿防波堤的沉管隧道承載性能問題中,亟需尋找一種安全性高、施工簡便的方式。
技術實現思路
1、本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此,本發明的第一個目的在于提出一種下穿防波堤的沉管隧道加固體系,在不破壞原有防波堤功能的基礎上,能夠減小上部防波堤荷載及外部附加荷載對于沉管隧道的影響,減少不均勻上覆荷載引發的地基不均勻沉降的問題,降低沉管隧道內力與變形,具有保護沉管隧道的作用,還能夠有效加強防波堤與地基土的連接,增強整體性,保證復修結構的安全性,在工廠預制中具有安全性高、施工便捷、工期短、不影響通航、環境影響小等優點。
2、本發明的第二個目的在于提出一種下穿防波堤的沉管隧道加固體系的施工方法。
3、為達到上述目的,本發明第一方面實施例提出了一種下穿防波堤的沉管隧道加固體系,包括第一基槽、第二基槽、預應力高強度混凝土管樁、地下連續墻基礎、高壓旋噴樁、墊層、沉管隧道、鋼殼鋼筋混凝土傳力體系、防波堤基礎、防波堤加固層以及復修防波堤;第一基槽呈倒梯形,高壓旋噴樁豎直設置于第一基槽的底端下部,第二基槽呈矩形,開設在第一基槽的底端下部,預應力高強度混凝土管樁豎直設置于第二基槽的底端下部,地下連續墻基礎設置在第二基槽內,鋼殼鋼筋混凝土傳力體系設置在第一基槽內,且布置在地下連續墻基礎之上,墊層鋪設在高壓旋噴樁之上,沉管隧道設置在墊層之上,防波堤基礎設置在鋼殼鋼筋混凝土傳力體系頂端上部,防波堤加固層設置在復修防波堤側面,防波堤加固層以及復修防波堤設置在防波堤基礎之上。
4、另外,根據本發明上述實施例的下穿防波堤的沉管隧道加固體系還可以具有如下的附加技術特征:
5、根據本發明的一些實施例,復修防波堤位于沉管隧道之上,縱向與沉管隧道預設角度穿越。
6、根據本發明的一些實施例,預設角度的范圍為30~150°。
7、根據本發明的一些實施例,地下連續墻基礎外部為第一回填層。
8、根據本發明的一些實施例,沉管隧道外側與鋼殼鋼筋混凝土傳力體系內壁之間的n字型區域為第一回填區域,鋼殼鋼筋混凝土傳力體系的兩側壁與第一基槽的兩側壁之間的區域為第二回填區域,第一回填區域與第二回填區域構成第二回填層,第二回填層從上至下依次分布有壓實回填區和鎖固回填區。
9、根據本發明的一些實施例,在防波堤基礎外側,且在第二回填層頂端上部的區域為第三回填層。
10、根據本發明的一些實施例,防波堤加固層內部設置有橫縱交錯的加固層橫向鋼筋以及加固層縱向鋼筋,防波堤加固層的沉箱結構內部布置有與加固層橫向鋼筋相匹配的沉箱結構鋼筋,防波堤加固層和復修防波堤通過沉箱結構鋼筋、加固層橫向鋼筋以及加固層縱向鋼筋固定。
11、根據本發明的一些實施例,墊層設置有若干粗砂碎石平臺,相鄰兩個粗砂碎石平臺之間設置有壕溝。
12、根據本發明的一些實施例,鋼殼鋼筋混凝土傳力體系包括頂板以及側板,側板頂部設置有凹臺,頂板架設在凹臺上。
13、根據本發明實施例的下穿防波堤的沉管隧道加固體系,包括第一基槽、第二基槽、預應力高強度混凝土管樁、地下連續墻基礎、高壓旋噴樁、墊層、沉管隧道、鋼殼鋼筋混凝土傳力體系、防波堤基礎、防波堤加固層以及復修防波堤;第一基槽呈倒梯形,高壓旋噴樁豎直設置于第一基槽的底端下部,第二基槽呈矩形,開設在第一基槽的底端下部,預應力高強度混凝土管樁豎直設置于第二基槽的底端下部,地下連續墻基礎設置在第二基槽內,鋼殼鋼筋混凝土傳力體系設置在第一基槽內,且布置在地下連續墻基礎之上,墊層鋪設在高壓旋噴樁之上,沉管隧道設置在墊層之上,防波堤基礎設置在鋼殼鋼筋混凝土傳力體系頂端上部,防波堤加固層設置在復修防波堤側面,防波堤加固層以及復修防波堤設置在防波堤基礎之上。由此,該加固體系在不破壞原有防波堤功能的基礎上,能夠減小上部防波堤荷載及外部附加荷載對于沉管隧道的影響,減少不均勻上覆荷載引發的地基不均勻沉降的問題,降低沉管隧道內力與變形,具有保護沉管隧道的作用,還能夠有效加強防波堤與地基土的連接,增強整體性,保證復修結構的安全性,在工廠預制中具有安全性高、施工便捷、工期短、不影響通航、環境影響小等優點。
14、本發明的第二個目的在于提出一種下穿防波堤的沉管隧道加固體系的施工方法,該方法在不破壞原有防波堤功能的基礎上,能夠減小上部防波堤荷載及外部附加荷載對于沉管隧道的影響,減少不均勻上覆荷載引發的地基不均勻沉降的問題,降低沉管隧道內力與變形,具有保護沉管隧道的作用,還能夠有效加強防波堤與地基土的連接,增強整體性,保證復修結構的安全性,在工廠預制中具有安全性高、施工便捷、工期短、不影響通航、環境影響小等優點。
15、為達到上述目的,本發明第二方面實施例提出了一種下穿防波堤的沉管隧道加固體系的施工方法,應用于上述的下穿防波堤的沉管隧道加固體系,包括以下步驟:按照預設尺寸在工廠預制復建防波堤沉箱、沉管隧道的管節以及、鋼殼鋼筋混凝土傳力體系,預留復建防波堤加固層以及鋼殼鋼筋混凝土傳力體系的連接鋼筋,并完成沉管隧道的管節的出塢浮運之前的質量檢查以及塢內注水試驗;在原有防波堤位置進行施工前的放線準備,清理施工區域,并將沉管隧道影響區域的原有防波堤進行拆除,拆除完成以后去除施工區域表層淤泥并將海床進行整平,劃定高性能荷載傳遞體系區、基槽區、墊層區以及沉管隧道區;對海床面進行放坡,以形成第一基槽;其中,第一基槽開挖放坡比為1:1.8~1:3;在第一基槽底部施工沉管隧道下部的高壓旋噴樁;在第一基槽底部高性能荷載傳遞體系區打入鋼板樁,并開挖至預應力高強度混凝土管樁頂面設計高度,完成平整工作后形成第二基槽;在第二基槽底部豎直地施工預應力高強度混凝土管樁;布置預應力高強度混凝土管樁上部的地下連續墻基礎,將預制完成的鋼殼鋼筋混凝土傳力體系側板吊放安裝至基礎頂面,并壓實回填至第一基槽底面高度,形成第一回填層;布置墊層,并將沉管隧道沉放至墊層結構的表面并回填至鋼殼鋼筋混凝土傳力體系頂面位置,形成第二回填層;完成鋼殼鋼筋混凝土傳力體系頂板吊裝以及點半處結構鋼筋的連接,并完成澆筑形成后澆帶,形成最后的高性能荷載傳遞體系區;在高性能荷載傳遞體系區上部施工復修防波堤的地基回填,形成第三回填層;在第三回填層表面布置防波堤基礎并進行防波堤沉箱的沉放,并完成防波堤加固層的施工。
16、根據本發明實施例的下穿防波堤的沉管隧道加固體系的施工方法,按照預設尺寸在工廠預制復建防波堤沉箱、沉管隧道的管節以及、鋼殼鋼筋混凝土傳力體系,預留復建防波堤加固層以及鋼殼鋼筋混凝土傳力體系的連接鋼筋,并完成沉管隧道的管節的出塢浮運之前的質量檢查以及塢內注水試驗;在原有防波堤位置進行施工前的放線準備,清理施工區域,并將沉管隧道影響區域的原有防波堤進行拆除,拆除完成以后去除施工區域表層淤泥并將海床進行整平,劃定高性能荷載傳遞體系區、基槽區、墊層區以及沉管隧道區;對海床面進行放坡,以形成第一基槽;其中,第一基槽開挖放坡比為1:1.8~1:3;在第一基槽底部施工沉管隧道下部的高壓旋噴樁;在第一基槽底部高性能荷載傳遞體系區打入鋼板樁,并開挖至預應力高強度混凝土管樁頂面設計高度,完成平整工作后形成第二基槽;在第二基槽底部豎直地施工預應力高強度混凝土管樁;布置預應力高強度混凝土管樁上部的地下連續墻基礎,將預制完成的鋼殼鋼筋混凝土傳力體系側板吊放安裝至基礎頂面,并壓實回填至第一基槽底面高度,形成第一回填層;布置墊層,并將沉管隧道沉放至墊層結構的表面并回填至鋼殼鋼筋混凝土傳力體系頂面位置,形成第二回填層;完成鋼殼鋼筋混凝土傳力體系頂板吊裝以及點半處結構鋼筋的連接,并完成澆筑形成后澆帶,形成最后的高性能荷載傳遞體系區;在高性能荷載傳遞體系區上部施工復修防波堤的地基回填,形成第三回填層;在第三回填層表面布置防波堤基礎并進行防波堤沉箱的沉放,并完成防波堤加固層的施工。由此,該方法在不破壞原有防波堤功能的基礎上,能夠減小上部防波堤荷載及外部附加荷載對于沉管隧道的影響,減少不均勻上覆荷載引發的地基不均勻沉降的問題,降低沉管隧道內力與變形,具有保護沉管隧道的作用,還能夠有效加強防波堤與地基土的連接,增強整體性,保證復修結構的安全性,在工廠預制中具有安全性高、施工便捷、工期短、不影響通航、環境影響小等優點。
17、本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出,部分將從下面的描述中變得明顯,或通過本發明的實踐了解到。