一種沉管隧道最終接頭及其岸邊干作施工方法
【專利摘要】本發明公開了一種岸邊干作沉管隧道最終接頭的施工方法，包括：沉管隧道最末一節沉放就位，阻漿帶和橡膠止水條處理完畢后，安裝臨時鋼圍堰，沉管段最末一節與兩側地下連續墻、岸壁的圍護結構交接位置處澆筑水下混凝土，在相鄰兩塊臨時鋼圍堰之間灌注防水混凝土并注漿封閉；臨時鋼圍堰兩側的水下混凝土達到強度后，抽去臨時鋼圍堰與岸壁之間的滯水,根據水位下降高度，進行臨時斜撐的安裝。臨時斜撐焊接在臨時鋼圍堰上，架設頂板、底板鋼支撐，連接沉管段最末一節與岸邊暗埋段之間的間隙干作最終接頭，澆筑混凝土，將沉管段最末一節與岸邊暗埋段連成整體。本發明保證了在水深較深的區域施工最終接頭的結構整體性和施工質量，有效地降低施工風險。
【專利說明】一種沉管隧道最終接頭及其岸邊干作施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種沉管隧道中接頭的處理方法，尤其涉及一種沉管隧道最終接頭的設置方法。
【背景技術】
[0002]沉管隧道最終接頭為最后一節管段沉放完畢后，通常會留下一定的間隙，該間隙可以位于管段與管段之間、管段與岸上暗埋段之間、管段與岸上通風井之間的結構封閉。
[0003]最終接頭的位置、構造和施工方法的選擇，涉及多方面的因素。按施工方法劃分，主要有四種最終接頭型式:干作施工方法、止水板方式、接頭箱體方式、V型(楔形)箱體方式。
[0004]干作施工方式的接頭是在岸邊段與沉管間排水后施工，所以水下作業量比較小，接頭的施工質量比較高；該施工方法主要的缺陷是:必須處理好塢口的封堵和管段的止退問題，所以只適用于水深較淺，海水日潮差較小，回淤小且抗震等級較低的地區。
[0005]止水板方式的接頭是在水下施工，在相鄰兩節管段最終接頭之間架設臨時支撐，安裝臨時鋼圍堰，再抽去最終接頭間的水，拆除端封墻，連接最終接頭之間的鋼筋，澆筑混凝土。該施工方法的不足之處是:因為是水下施工，封堵防水非常困難，止水設計往往是工程中的難點，如果止水失敗則無法實現最終接頭。不適合高回淤區，特別干塢建造于隧道軸線處。
[0006]接頭箱體方式是將管節的斷面設置成斜面，最終管節與最終接頭合二為一，減少了專門接頭，可以用常規設備進行安裝。該施工方法主要的缺陷是:需要對沉管接口進行精密測量，工廠預制，水下工作少，不適用于水深較深的情況。
[0007]V型(楔形)箱體方式是將V型塊體插入沉管隧道最終連接部，利用塊體自重和楔形水力壓接原理即V型塊體頂底面的水壓力差，使得預設在已沉管節端面上的GINA充分壓縮，實現完全防水效果，為完成最終接頭提供干施工條件。該施工方法主要的缺陷是:V形塊箱體方式的關鍵是需要對最終接頭進行高精度測量，為接頭端面定位提供依據。對施工隊伍要求較高，對各種測量儀器要求高，一旦出現偏差無法彌補。
[0008]對于在水深比較淺的區域施工最終接頭，常用的是干作施工方式和止水板方式二種施工工藝。目前，國內已建成通車的沉管隧道最終接頭的施工方法也主要是干作施工方式和止水板方式二種施工工藝。
【發明內容】
[0009]針對上述現有技術，本發明提供一種沉管隧道最終接頭的岸邊干作施工方法，保證了在水深比較深的區域施工最終接頭的結構整體性和施工質量，通過有效的施工措施和檢測手段，能有效地降低施工風險，并節約了工程投資。
[0010]為了解決上述技術問題，本發明一種沉管隧道最終接頭結構，包括設置在沉管段最末一節與岸邊暗埋段之間頂部位置的頂板鋼支撐，設置在沉管段最末一節與岸邊暗埋段之間底部位置的底板鋼支撐，所述沉管段最末一節的下面設置有阻漿帶，所述沉管段最末一節的上面自下而上依次設有牛腿、橡膠止水條、臨時鋼圍堰和導向槽，所述臨時鋼圍堰和導向槽之間設有第一定位塊和第二定位塊，所述導向槽與第一定位塊焊接；所述臨時鋼圍堰與第二定位塊焊接；所述臨時鋼圍堰包括第一預埋鋼板，所述沉管段最末一節和臨時鋼圍堰的外側安裝有第一止水鋼板、后澆水下混凝土、第二止水鋼板和地下連續墻，所述地下連續墻內設有第二預埋鋼板；所述臨時鋼圍堰和第一止水鋼板焊接，所述第二預埋鋼板與第二止水鋼板焊接；所述第一預埋鋼板與第二預埋鋼板角隅設有預埋式注漿管；所述臨時鋼圍堰包括上部隔艙和下部隔艙，所述上部隔艙和下部隔艙內均分別包括若干個封閉梁格，所述封閉梁格上設置通氣孔和注水孔；所述臨時鋼圍堰與地下連續墻和岸壁之間分別焊接有多道臨時斜撐，每道臨時斜撐均由間距為2?3m多個鋼支撐構成，每個鋼支撐與兩邊的臨時鋼圍堰與地下連續墻和岸壁之間呈45度，每道臨時斜撐中焊接有多個工具柱，工具柱的間距為6?10m。
[0011]本發明一種用于岸邊干作沉管隧道最終接頭的臨時鋼圍堰的制作方法，將臨時鋼圍堰分為多塊圍堰，每塊圍堰的制作步驟是:在一鋼板框構內用橫縱交錯的梁形成多排多列封閉梁格，將鋼板框構分為相互獨立的上部隔艙和下部隔艙，所述上部隔艙內同一列的封閉梁格是貫通的，所述下部隔艙內同一列的封閉梁格是貫通的，位于所述上部隔艙和下部隔艙頂部的一排封閉梁格均分別設有注水孔和通氣孔。
[0012]本發明一種岸邊干作沉管隧道最終接頭的施工方法，包括以下步驟:
[0013]步驟一、待沉管隧道的沉管段最末一節沉放就位、阻漿帶處理完畢后，在沉管段最末一節上方并列的設置兩條橡膠止水條，所述橡膠止水條的材質為氯丁橡膠，橡膠止水條的斷面為多孔梯形；根據沉管段最末一節的寬度，確定需要使用如權利要求所述臨時鋼圍堰的分塊個數；
[0014]步驟二、安裝臨時鋼圍堰:通過注水孔不斷地向一塊圍堰下部隔艙內注水注漿，使該塊圍堰豎立在水中并緩慢下沉至導向槽，該塊圍堰的安裝位置基本就位，再向其下部隔艙內注滿水，使該塊圍堰豎放到導向槽內，并焊接第一定位塊和第二定位塊，至此，該塊圍堰定位安裝完畢；同理，安裝下一塊圍堰，在兩塊圍堰、之間填充橡膠止水條，用鋼絲繩拉緊定位安裝好的兩塊圍堰、，使橡膠止水條充分壓緊；以此類推，安裝所有圍堰，形成臨時鋼圍堰；
[0015]步驟三、臨時鋼圍堰安裝就位后，將第一止水鋼板與第一預埋鋼板焊接，將第二止水鋼板與第二預埋鋼板焊接，在沉管段最末一節與兩側地下連續墻、岸壁的圍護結構交接位置處澆筑水下混凝土，以形成臨時止水、防汛體系；然后，在相鄰兩塊臨時鋼圍堰的之間灌注C素混凝土防水封閉，通過預埋式注漿管注漿封閉；臨時鋼圍堰兩側的水下混凝土達到強度后，抽去臨時鋼圍堰與岸壁之間的滯水，抽水過程中，根據水位下降高度，進行臨時斜撐的安裝；臨時斜撐焊接在臨時鋼圍堰上，架設頂板鋼支撐和底板鋼支撐，連接沉管段最末一節與岸邊暗埋段之間的間隙干作最終接頭，澆筑混凝土，將沉管段最末一節與岸邊暗埋段連成整體。
[0016]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0017]由于本發明所形成的最終接頭屬于岸邊干作接頭，使最終接頭的結構整體性和施工質量得到了保證；且由于是在岸上施工，能夠通過有效的施工措施和檢測手段，可以有效地降低施工風險，并節約工程投資。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明所形成的沉管隧道最終接頭的結構示意圖；
[0019]圖2是圖1中A-A剖切位置的剖面圖；
[0020]圖3是圖1中B-B剖切位置的剖面圖；
[0021]圖4是本發明中保護支撐構造示意圖；
[0022]圖5是圖2中C-C剖切位置的剖面圖；
[0023]圖6是圖5中D-D剖切位置的局部剖面圖。
[0024]圖中:
[0025]1-沉管段最末一節 2-海水/河水/湖水 3-最終接頭
[0026]41-頂板鋼支撐 42-底板鋼支撐 5-臨時鋼圍堰
[0027]6-臨時斜撐7-工具柱8-滯水
[0028]9-岸邊暗埋段10-牛腿11-橡膠止水條
[0029]12-阻漿帶131-第一止水鋼板 132-第二止水鋼板
[0030]14-預埋 式注漿管 151-第一預埋鋼板 152-第二預埋鋼板
[0031]16-地下連續墻 17-岸壁18-水下混凝土
[0032]191-第一定位塊 192-第二定位塊 20-導向槽
[0033]21-上部隔艙22-下部隔艙23-通氣孔
[0034]24-注水孔25-封閉梁格
【具體實施方式】
[0035]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步詳細地描述。
[0036]如圖1所示，本發明一種沉管隧道最終接頭結構，包括設置在沉管段最末一節I與岸邊暗埋段9之間頂部位置的頂板鋼支撐41，設置在沉管段最末一節I與岸邊暗埋段9之間底部位置的底板鋼支撐42，所述沉管段最末一節I的下面設置有阻漿帶12，所述沉管段最末一節I的上面自下而上依次設有牛腿10、橡膠止水條11、臨時鋼圍堰5和導向槽20，所述臨時鋼圍堰5和導向槽20之間設有第一定位塊191和第二定位塊192，如圖5所示，所述臨時鋼圍堰5與第一定位塊191焊接，所述導向槽20與第二定位塊192焊接。
[0037]所述臨時鋼圍堰5包括第一預埋鋼板151，所述沉管段最末一節I和臨時鋼圍堰5的外側安裝有第一止水鋼板131、后澆水下混凝土 18、第二止水鋼板132和地下連續墻16，所述地下連續墻16內設有第二預埋鋼板152 ;所述臨時鋼圍堰5和第一止水鋼板131焊接，所述第二預埋鋼板152與第二止水鋼板132焊接；所述第一預埋鋼板151與第二預埋鋼板152角隅設有預埋式注漿管14 ;如圖2和圖3所示。
[0038]如圖5和圖6所示，所述臨時鋼圍堰5包括上部隔艙21和下部隔艙22，所述上部隔艙和下部隔艙內均分別包括若干個封閉梁格25，所述封閉梁格25上設置通氣孔23和注水孔24。本實例中的臨時鋼圍堰分為3塊，每塊的制作步驟是:如圖2和圖4所示，在一鋼板框構內用橫縱交錯的梁形成多排多列封閉梁格25，將鋼板框構分為相互獨立的上部隔艙21和下部隔艙22，所述上部隔艙21內同一列的封閉梁格是貫通的，所述下部隔艙22內同一列的封閉梁格25是貫通的，位于所述上部隔艙21和下部隔艙22頂部的一排封閉梁格均分別設有注水孔24和通氣孔23，作用是注水使臨時鋼圍堰下沉至指定高度，產生氣體通過通氣孔24排出。
[0039]如圖4所示，所述臨時鋼圍堰5與地下連續墻16和岸壁17之間分別焊接有多道臨時斜撐6，每道臨時斜撐6均由間距為2?3m多個鋼支撐構成，每個鋼支撐與兩邊的臨時鋼圍堰5與地下連續墻16和岸壁17之間呈45度，每道臨時斜撐6中焊接有多個工具柱7，工具柱7的間距為6?10m。
[0040]上述沉管隧道最終接頭的形式適用于干塢建造在隧道軸線處、最終接頭位于深覆土段等情況，改進以往岸邊干作最終接頭施工方案的不足和缺陷。主要解決了如下關鍵問題:(I)深覆土段岸邊處施工干作最終接頭的形式(2)最終結構臨時圍堰的結構形式(3)臨時圍堰與管段及周邊護岸之間的整體連接和止水構造(4)深水基坑圍堰抽水內支撐形式。
[0041]下面是岸邊干作沉管隧道最終接頭的實例，如圖1所示，沉管段最末一節I與岸邊暗埋段9之間是最終接頭3，沉管段最末一節I在海水/河水/湖水2下，岸邊暗埋段9在滯水8下；頂板鋼支撐41位于最終接頭3上部，支撐沉管段最末一節I與岸邊暗埋段9上部；底板鋼支撐42位于最終接頭3下部，支撐沉管段最末一節I與岸邊暗埋段9下部。
[0042]如圖1、圖2和圖3所示，沉管段最末一節I其下是阻漿帶12，其上是橡膠止水條11，橡膠止水條11上是臨時鋼圍堰5，按實際尺寸，該臨時鋼圍堰5共分51、52、53三部分，每塊圍堰51、52、53之間壓緊橡膠止水條11 ;沉管段最末一節I與臨時鋼圍堰5外側安裝第一止水鋼板131，第一止水鋼板131與臨時鋼圍堰5內的第一預埋鋼板151焊接在一起；第一止水鋼板131的外側是后澆水下混凝土 18，后澆水下混凝土 18外側是第二止水鋼板132，第二止水鋼板132外側是地下連續墻16，地下連續墻內有第二預埋鋼板152，第二預埋鋼板152與第二止水鋼板132焊接在一起。兩塊預埋鋼板151和152角隅是預埋式注漿管14。
[0043]如圖1和圖5所示，沉管段最末一節I其上是牛腿10、導向槽20、臨時鋼圍堰5 ;牛腿10、導向槽20與沉管段最末一節I 一起制作完成，牛腿10和導向槽20之間放置臨時鋼圍堰5，臨時鋼圍堰5與牛腿10之間、臨時鋼圍堰5與沉管段最末一節I之間均分別設置橡膠止水條11，以達到止水作用；臨時鋼圍堰5與導向槽20之間放置有第一和第二定位塊191、192，第一定位塊191與導向槽20焊接在一起，第二定位塊192與臨時鋼圍堰5焊接在一起，兩塊定位塊191、192之間焊接，并與臨時鋼圍堰5底齊平，起著安裝定位的作用。
[0044]如圖4、圖5和圖6所示，每塊圍堰51、52和53均分成上部隔艙21和下部隔艙22，每個隔艙分割成若干個封閉梁格25，封閉梁格25上設置通氣孔23及注水孔24，作用是注水使臨時鋼圍堰下沉至指定高度，產生氣體通過通氣孔24排出。臨時鋼圍堰5與地下連續墻16、岸壁17之間設置兩道臨時斜撐6，臨時鋼圍堰5與臨時斜撐6焊接，臨時斜撐6與地下連續墻16、岸壁17焊接在一起；臨時斜撐6呈45度，2?3m —道，在臨時斜撐6之間6?IOm間距設置工具柱7。工具柱7與臨時斜撐6焊接在一起。
[0045]上述岸邊干作沉管隧道最終接頭的施工方法，包括以下步驟:
[0046]步驟一、待沉管隧道的沉管段最末一節I沉放就位、阻漿帶12處理完畢后，在沉管段最末一節I上方并列的設置兩條橡膠止水條11，所述橡膠止水條11的材質為氯丁橡膠，橡膠止水條11的斷面為多孔梯形，其主要作用既可擋住外圍的灌砂進入沉管段基底，同時也可以防止沉管基底水下注漿溢流；根據沉管段最末一節I的寬度，本實施例中臨時鋼圍堰的分塊個數為三塊。
[0047]步驟二、將臨時鋼圍堰5分成三份圍堰51、52、53，如圖2所示，將每塊圍堰51、52、53分成若干封閉梁格25后，四周采用20mm鋼板進行封閉，中間部位的封閉梁格25采用IOmm厚鋼板封閉。將一塊圍堰51分成上部隔艙21、下部隔艙22，通過注水孔24不斷向其中的下部隔艙22注水注漿，并按需要增加需要注水注漿的封閉梁格的數量，使該塊圍堰51能在水中豎立，并緩慢下沉至導向槽20，該塊圍堰51安裝位置基本就位后，再向其下部隔艙22內全部注水，以使該塊圍堰51克服水浮力，能順利豎放到位，依次焊接第一、第二定位塊191、192以保證其能準確到位，圍堰51定位安裝完畢；同理，圍堰52定位安裝完畢，在兩塊圍堰51、52之間填充橡膠止水條11，用鋼絲繩拉緊兩塊圍堰51、52，使圍堰51與圍堰52之間橡膠止水條11充分壓緊。圍堰53定位安裝完畢，用鋼絲繩拉緊圍堰52、53，使圍堰52與圍堰53之間橡膠止水條11充分壓緊，從而形成了整個臨時鋼圍堰5。
[0048]步驟三、臨時鋼圍堰安裝就位后，將第一止水鋼板131與第一預埋鋼板151焊接，將第二止水鋼板132與第二預埋鋼板152焊接，在沉管段最末一節I與兩側地下連續墻16、岸壁17的圍護結構交接位置處澆筑水下混凝土 18，以形成臨時止水、防汛體系；然后，在臨時鋼圍堰5的相鄰兩塊圍堰51和52、52和53之間灌注C20素混凝土防水封閉，通過預埋式注漿管14注漿封閉；臨時鋼圍堰5兩側的水下混凝土 18達到強度后，抽去臨時鋼圍堰5與岸壁17之間的滯水8，抽水過程中，根據水位下降高度，進行臨時斜撐6的安裝。臨時斜撐6焊接在臨時鋼圍堰5上，架設頂板鋼支撐41和底板鋼支撐42，連接沉管段最末一節11與岸邊暗埋段9之間的間隙干作最終接頭3，澆筑混凝土，將沉管段最末一節I與岸邊暗埋段9連成整體。
[0049]盡管上面結合圖對本發明進行了描述，但是本發明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發明的保護之內。
【權利要求】
1.一種沉管隧道最終接頭結構，其特征在于， 包括設置在沉管段最末一節(I)與岸邊暗埋段(9)之間頂部位置的頂板鋼支撐(41)，設置在沉管段最末一節(I)與岸邊暗埋段(9)之間底部位置的底板鋼支撐(42)，所述沉管段最末一節(I)的下面設置有阻漿帶(12)，所述沉管段最末一節(I)的上面自下而上依次設有牛腿(10)、橡膠止水條(11)、臨時鋼圍堰(5)和導向槽(20)，所述臨時鋼圍堰(5)和導向槽(20)之間設有第一定位塊(191)和第二定位塊(192),所述導向槽(20)與第一定位塊(191)焊接；所述臨時鋼圍堰(5)與第二定位塊(192)焊接； 所述臨時鋼圍堰(5)包括第一預埋鋼板(151)，所述沉管段最末一節(I)和臨時鋼圍堰(5)的外側安裝有第一止水鋼板(131)、后澆水下混凝土(18)、第二止水鋼板(132)和地下連續墻(16)，所述地下連續墻(16)內設有第二預埋鋼板(152);所述臨時鋼圍堰(5)和第一止水鋼板(131)焊接，所述第二預埋鋼板(152)與第二止水鋼板(132)焊接；所述第一預埋鋼板(151)與第二預埋鋼板(152)角隅設有預埋式注漿管(14); 所述臨時鋼圍堰(5)包括上部隔艙(21)和下部隔艙(22)，所述上部隔艙和下部隔艙內均分別包括若干個封閉梁格(25)，所述封閉梁格(25)上設置通氣孔(23)和注水孔(24)； 所述臨時鋼圍堰(5)與地下連續墻(16)和岸壁(17)之間分別焊接有多道臨時斜撐(6)，每道臨時斜撐(6)均由間距為2~3m多個鋼支撐構成，每個鋼支撐與兩邊的臨時鋼圍堰(5)與地下連續墻(16)和岸壁(17)之間呈45度，每道臨時斜撐(6)中焊接有多個工具柱(7)，工具柱(7)的間距為6~10m。
2.一種用于岸邊干作沉管隧道最終接頭的臨時鋼圍堰的制作方法，其特征在于，將臨時鋼圍堰分為多塊圍堰，每塊圍堰的制作步驟是:在一鋼板框構內用橫縱交錯的梁形成多排多列封閉梁格(25)，將鋼板框構分為相互獨立的上部隔艙(21)和下部隔艙(22)，所述上部隔艙(21)內同一列的封閉梁格(25)是貫通的，所述下部隔艙(22)內同一列的封閉梁格是貫通的，位于所述上部隔艙(21)`和下部隔艙(22)頂部的一排封閉梁格均分別設有注水孔(24)和通氣孔(23)。
3.—種岸邊干作沉管隧道最終接頭的施工方法，包括以下步驟: 步驟一、待沉管隧道的沉管段最末一節(I)沉放就位、阻漿帶(12)處理完畢后，在沉管段最末一節(I)上方并列的設置兩條橡膠止水條(11 )，所述橡膠止水條(11)的材質為氯丁橡膠，橡膠止水條(11)的斷面為多孔梯形；根據沉管段最末一節(I)的寬度，確定需要使用如權利要求2所述臨時鋼圍堰的分塊個數； 步驟二、安裝臨時鋼圍堰:通過注水孔(24)不斷地向一塊圍堰下部隔艙(22)內注水注漿，使該塊圍堰(51)豎立在水中并緩慢下沉至導向槽(20)，該塊圍堰(5)的安裝位置基本就位，再向其下部隔艙(22)內注滿水，使該塊圍堰(51)豎放到導向槽(20)內，并焊接第一定位塊(191)和第二定位塊(192)，至此，該塊圍堰(51)定位安裝完畢；同理，安裝下一塊圍堰(52)，在兩塊圍堰(51、52)之間填充橡膠止水條(11)，用鋼絲繩拉緊定位安裝好的兩塊圍堰(51、52)，使橡膠止水條(11)充分壓緊；以此類推，安裝所有圍堰，形成臨時鋼圍堰(5)； 步驟三、臨時鋼圍堰安裝就位后，將第一止水鋼板131與第一預埋鋼板151焊接，將第二止水鋼板132與第二預埋鋼板152焊接，在沉管段最末一節(I)與兩側地下連續墻(16)、岸壁(17)的圍護結構交接位置處澆筑水下混凝土(18)，以形成臨時止水、防汛體系；然后，在相鄰兩塊臨時鋼圍堰的之間灌注C20素混凝土防水封閉，通過預埋式注漿管(14)注漿封閉；臨時鋼圍堰(5)兩側的水下混凝土(18)達到強度后，抽去臨時鋼圍堰(5)與岸壁(17)之間的滯水(8)，抽水過程中，根據水位下降高度，進行臨時斜撐(6)的安裝；臨時斜撐(6)焊接在臨時鋼圍堰(5)上，架設頂板鋼支撐(41)和底板鋼支撐(42)，連接沉管段最末一節(O I與岸邊暗埋段(9)之間的間隙干作最終接頭(3)，澆筑混凝土，將沉管段最末一節(I)與岸邊暗埋段(9)連成 整體。
【文檔編號】E02D29/16GK103741725SQ201410022773
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月17日 優先權日:2014年1月17日
【發明者】王艷寧, 沈超, 曹景, 劉文江, 劉旭鍇, 張興業, 黃思勇, 華龍海, 袁有為, 賀春寧, 陳鴻, 青二春, 馬琳, 史慶春, 熊剛, 劉博海, 曹紅, 李宏祥, 孟慶祥, 張耀東 申請人:天津市市政工程設計研究院, 上海市隧道工程軌道交通設計研究院