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沉管法隧道江中段最终接合新方法介绍
发布时间: 2004/9/19 9:45:51 被阅览数: 6586 次

交通部广州打捞局 林金雄 

一、前言:

截至目前止,国内先后建成通车的沉管法隧道——广州珠江隧道、宁波甬江隧道、宁波常洪隧道。现有的沉管法隧道,全部是从隧址的一端开始建造暗埋段,而后将江中段的管段逐节沉放安装,至江中段管段全部沉设完毕,在隧址的另一端进行围堰,建造另一端的暗埋段,与已沉设的管段相接,从而实现隧道整体贯通。一般地,建造一个暗埋段需耗时 6 ~ 12 个月。为了缩短工程的总工期,在上海外环越江隧道工程中,在国内率先采用江中接合方法来实现隧道江中段的最终接合。这样就能实现隧道两端的暗埋段同时施工,从而达到了缩短工期的目的,创造出更好的社会经济效益。

二、采用江中接合方法建设隧道的总体思路:

根据工程实际情况,综合考虑施工环境、施工条件等各方面因素,确定整条隧道的一端暗埋段先行施工,并进行与该端相连接的管段的预制,适时进行江中段管段的沉放安装。按照整体施工进度的安排,适时进行隧道另一端暗埋段的建

造、施工。而后进行与该端相连接的管段预制、沉放安装。

江中接合主要采用在管段间预留最终接合部位、水下临时密封连接、管内干施工浇筑钢筋混凝土方法完成,一般地考虑以下几个原则:

1. 选择在水深较浅的一端作为江中接合部位,以便于潜水水下作业,以及简化江中接合所需要的结构。

2. 为了便于施工及相关结构的建造,江中接合部位的长度选择 2 ~ 3m 为佳。

三、江中接合主要步骤及施工方法:

本节结合上海外环越江隧道工程实例,详细阐述采用江中接合方法的主要施工步骤及作业方法。上海外环越江隧道江中段共分 7 节管段,江中接合部位选择在近浦东侧 E 5 与 E 6 管段之间,见下图。

根据设计,将原定的 E 6 管段总长度 108m ,分为三部分:本体称 E 6-1 ,长为 102m ;浦西端称 E 6-2 ,长为 3.5m ;江中接合部位设计选定长度为 2.5m 。

1. 预制干坞内的作业:

⑴ . 在干坞内的预定位置,预制 E 6 管段的浦西端(即 E 6-2 ),预制长度为 3.5m 。

⑵ . 在 E 6-2 端钢壳上安装 GINA 止水带及其它构件。

⑶ . 根据 E 5 管段浦东侧在沉放位置的水深,计算水压力,配备相应的千斤顶,将 E 6-2 缓慢移向 E 5 管段浦东侧,在干坞内实现 E 6-2 与 E 5 对接。千斤顶对 GINA 止水带的作用力,相当于管段沉放位置水的压力。

⑷ . 利用端钢壳上预埋的接头拉索,将 E 6-2 与 E 5 管段紧密相连,检测好 GINA 止水带的压缩量后,拆除千斤顶。

⑸ . 在 E 6-2 与 E 5 管段接头处,安装 OMEGA 橡胶止水带、垂直剪切键、水平剪切键。

⑹ . 在 E 6-2 的浦东侧,安装端封门(采用钢结构型式)。

2. 江中接合部位的水面作业:

该部分的水面作业总体思路为:待 E 5 管段(连同 E 6-2 )与 E 6-1 管段沉放安装后,利用钢结构封板及橡胶止水带将江中段最终接合部位外包起来,然后将该部分的水抽排出去,利用水压,使钢结构封板上的橡胶止水带压缩,确保江中接合部位水密,为下一道工序——江中接合部位绑扎钢筋、浇注混凝土,创造条件。江中接合部位外封板的安装见下图。

⑴ . 底封板的安装及固定:

① . 在 E 5 管段(连同 E 6-2 )沉放之前,进行江中接合部位基础抛砂整平。而后将建造好的底封板浮运至预定位置,并放置在砂基础上。

② . 待 E 5 管段(连同 E 6-2 )沉放后,水下测量两管段的轴线及高程偏差,用以确定底封板上橡胶止水带相对于管段的具体位置,并使两管段的轴线偏差较小,以确保施工质量,若轴线偏差较大,则需进行调校。

③ . 清除底封板上淤泥及杂物,检查橡胶止水带,清理两管段上封板所覆盖的位置。

④ . 安装吊梁及葫芦,将底封板拉起,使之贴住管段底部。

⑤ . 在底封板上安装螺杆,利用螺杆,通过放置在两管段底部凸台之间的吊梁,将底封板拉起,并拆除葫芦。

⑥ . 检测底封板上橡胶止水带在管段底部的具体位置,与设计相符合时,均匀地收紧各螺杆上的螺母,使底封板上的橡胶止水带紧贴住两管段底部。

⑵ . 支撑顶梁的安装及端部填充:

为了防止江中接合部位在抽水后,两端的管段在 GINA 止水带反弹力的作用下发生移动,需要在江中接合部位设置支撑顶梁,以支承 GINA 止水带的反弹力。

① . 在两管段钢筋混凝土墙之间预定位置(即 E 6-2 与 E 6-1 管段上支撑座之间),安装支撑顶梁。支撑顶梁的数量共 22 条。

② . 在支撑顶梁的两端灌注填充材料(无收缩浆料),以确保支撑顶梁与钢筋混凝土墙间的良好接触。

⑶ . 侧封板的安装及固定:

① . 通过底封板上的导向结构,利用起重船安装两边侧封板,使侧封板座落在底封板上预定位置,并使侧封板上的橡胶止水带与底封板上的橡胶止水带搭在一起,确保江中接合部位可以形成水密空间。

② . 用螺栓通过管侧预埋的螺栓套,使侧封板上的橡胶止水带紧贴住管段两侧预定位置。

⑷ . 顶封板的安装及固定:

① . 将顶封板浮运至预定位置,通过侧封板上的导向结构,安装顶封板,并使顶封板座落在侧封板及管面的预定位置。

② . 用螺栓使顶封板上橡胶止水带紧贴住侧封板及管面。

⑸ . 江中接合部位抽水:

① . 潜水员对所有的封板的位置进行重新检查测量。

② . 确定所有实际情况与设计要求相符合后,在管内利用端封门上预设的排水阀,将江中接合部位的水抽排出去,利用水压,使封板上的橡胶止水带进一步压缩,确保江中接合部位水密。在江中接合部位抽水之前,要关闭顶封板上的排水阀。

③ . 潜水员检查橡胶止水带压缩的情况,并将封板上的所有螺栓收紧。

⑹ . 最终接头处基础灌砂:

利用管段的灌砂预留孔,对 江中接合部位的基础进行灌砂填充。

3. 江中接合部位的管内作业:

该部分工作主要包括:将外封板与管段端钢壳焊接,以固定外封板;拆除管段的端封门;江中接合部位的底板、侧墙、顶板的钢筋混凝土浇筑。底板、侧墙的浇筑,采用常规混凝土,其配合比和施工工艺与管段预制相同,本文不加阐述。重点介绍顶板的钢筋混凝土浇筑和混凝土施工缝的处理。

⑴ . 顶板钢筋混凝土的浇筑:

由于顶板的位置特殊,导致常规的混凝土及施工工艺无法满足质量要求,在上海外环越江隧道工程中,采用无振捣混凝土进行施工。无振捣混凝土,又称自密实混凝土。它的基本特征是具有高流动性而不离析,能不振捣或少振捣而充满,并自动密实。

① . 选用材料:

a . 水泥: 425 普通硅酸盐水泥

b . 掺合料:主要成分为矿渣微粉和粉煤灰

c . 砂:粗砂,细度模数 2.9

d . 石: 5 — 10mm 碎石,针片状含量小于 8 %

e . FLE-2 :专用外加剂

② . 配合比设计:

无振捣混凝土的 配合比采用二种,详见下表:

配合比

水泥

掺合料

FLE-2

R28

1 #

347

197

791

754

232

15

54.7MPa

2 #

364

188

803

754

243

17

57.7MPa

单位: kg/m 3

坍落度为 25 ~ 27cm ,扩展度为 60 ~ 75cm 。

通过对采用振捣和不振捣两种试件试验比较,无振捣混凝土与振捣混凝土强度对比系数为 0.95 ~ 1.01 ,虽然无振捣混凝土强度较振捣混凝土强度有所下降,但是由于无振捣混凝土在 28 天后强度继续增长 5 ~ 20 %,这完全可以补偿无振捣混凝土由于不振捣而造成混凝土强度的微量降低的不足。

③ . 施工技术措施:

a . 顶板内布料管布置:

顶板结构内预埋布料管,布料管采用 6 吋泵管,出口高度在底模与顶模高度的 2/3 处(离顶板底模约 1m )。布料管应穿过底模与输送泵管相连接。

b . 截止阀安装:

输送泵管中应 安装截止阀,以防止泵车拆除后结构内混凝土沿管路流出。截止阀 应 安装于 底模下第一个接口处。

c . 排气管布置:

排气管设置在外侧墙和中隔墙的内侧,每个断面布置 2 根排气管,排气管的上部距离顶板外模底部 2cm ,下部从侧墙的内模板伸出。 排气管施工时要与侧墙钢筋绑扎固定。

d . 浇筑高度的控制:

由于江中接合部位的外封板是靠水压使其与管段保持水密,管内混凝土施工时必须防止将外封板顶离管段,造成防水失效,因此混凝土 浇筑不可过于密实,基本密实后,如结构上部仍有局部空隙,则采用注浆的方式加以弥补。施工过程中应采取有效措施观察混凝土浇筑高度,以便控制。

⑵ . 混凝土施工缝的处理:

① . 纵向施工缝:

在施工中可采用设置遇水膨胀腻子止水条、预埋注浆管( IT 管)加以处理。

预埋注浆管( Infoltra-stop )是一种用于混凝土 施工缝和冷缝中的黄色预防水 注浆管。它的组成:螺旋形增强钢丝;非编织过滤膜;外层织物过滤膜,外径为 12mm 。当水沿着接缝渗入时,可通过设置在表面的 PVC 端口注入 De Neef Conchem 水活性注浆液加以封堵。

② . 水平施工缝:

施工中需要考虑到底板与外侧墙、顶板与外侧墙形成的 水平施工缝。 底板与外侧墙形成的 施工缝,由于 施工中可采用常规的振捣工艺,所以 施工缝 采用止水钢板和遇水膨胀止水条的方法。顶板与外侧墙形成的 施工缝,由于顶板的无 振捣混凝土与底板 水平施工缝结合可能不密实,形成薄弱环节,所以采用 止水钢板、预埋注浆管( IT 管)和水膨胀嵌缝胶( SM 胶)三道防水措施。具体的原理:

当水进入时, SM 胶先膨胀,增加密封压力,阻止水的渗入,形成第一道防水措施;止水钢板在中间形成第二道防水措施;最后通过注浆形成第三道防水措施。第三道防水措施为最关键的一道措施,采用的浆液除了能够填补空隙外,还需要一定的强度。

四、结束语:

沉管法隧道江中段的最终接合,采用江中接合的方法,一般地仅须 2 个月的建造工期,比国内原有沉管法隧道的做法,较大幅度地缩短了工程的总工期,获得了良好的社会经济效益,是一种行之有效的方法。该方法中采用的许多新工艺,具有很高的工程价值,值得很多相似工程借鉴和参考,并加以推广应用。


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