沉管隧道最终接头形式和施工工艺的改进（论文）.pdf

壁 壹 堡 沉 管 隧 道 最 终 接 头 形 式 和 施 工 工 艺 的 改 进 耿 伟 光 徐 伟 同济大学建筑与土木工程系 上海 200092 摘要：沉管隧道最终接头形式和施工工艺是沉管隧道修建的重点和难点之一，在对现有最终接头形式及施工工法进行 介绍的基础上，提出一种全新的最终接头形式和相应的施工工法。该工法通过采用工厂预制的套管形式，用千斤顶将 套管顶紧来与已沉管节进行对接。可减少对潜水施工的依赖 ，且接头形式简单 ，施工速度快 ，为我国沉管隧道最终接 头的施工提供了一种可行的新方法。 关键词：沉管隧道；最终接头；施工工法 ；数值模拟 中圈分类号：TU94 文献标志码：B DOI：10．14144／i．cnki．jzsg．2017．01．044 Final Connector Form of Immaersed'13,nnel and Improvem ent of Construction Technology GENG Weiguang XU Wei Department of Architecture and Civil Engineering of Ton~i University Shanghai 200092 1 研 究 背 景 沉管施 工法，又称为预制 管段施工法 、沉放 施工法 等，是20世纪初发展起来的一种专门用来修筑水底隧道 的 施工工法 ，距今有100多年的历史 。一种当今普遍认可的沉 管隧道定义为：沉管隧道是由若干预制的管段 ，分别浮运 到现场 ，一个接一个地沉放安装，在水下将其相互连接并 正确定位到 已经开挖的水下沟槽 内，其后辅以相关工程施 工，使这些管段组合体成为连接水体两侧陆上交通的隧道 型交通运载体 。 沉管施工法为保证最后一节管段的顺利沉放 ，在设计 时必须留有大于管段长度的距离空间，这样最终管节沉放 完毕后必然会产生施工 间隙，而将此间隙连接 的结构称为 最终接头 。沉管隧道最终接头属于水下作业部分 ，其不确 定性因素 比较多，所以它的设计和施工是 目前国内外沉管 隧道研究的重点和难点，也是整个沉管隧道中的关键工序 之一。最终接头按其施工方法可分为现浇接头和预制接头2 大类，现浇最终接头在我国应用较为广泛 ，而预制最终接 头则在国外有一些应用实例[】 】。 2 现 浇 最 终 接 头 现浇最终接头是一种在水体中形成无水的空间进行结 构施工的方法，其原理是利用挡水结构形成密 闭的空间， 然后排干水 ，在无水的条件下浇筑混凝土 ，完成最终接头 的施工。常见的做法有2类 ：干地施工法和止水板施工法。 2 建筑麓工·U39| ·摹1舅 2．1 干地 施工法 在最终管节沉放完毕后，采用围堰 、止水排桩或岸堤 接头井等结构形式构建一个 临时的封 闭空间，将最终接头 的空间位置与外界水 隔开，做好防水措施后，抽干围堰 内 的水，在无水条件下浇筑钢筋混凝土，完成最终接头的施 工。 干地施工法施工难度较低，但其施工成本相对较大。 我国天津中央大道海河隧道 、宁波常洪隧道以及嘉兴电厂 二期取水工程均采用干地法施工沉管隧道最终接头。 2．2 止水 板施工法 在最终接头 的两端面 设置 一定的支撑 ，把 装有橡胶 圈的止水板从管段外侧将最终接头包住 ，然后抽干临时封 门间的水 ，利用水力压接原理使止水板与管壁 紧密贴合， 形成无水的内部空间，最后在管段 内部进行现浇混凝土施 工，完成最终接头。 止水板施工法 造价相对 降低 ，但是其水 下作业较复 杂，施工难度较大。我 国上海外环隧道和广州洲头咀隧道 均采用止水板法进行最终接头 的施工。 3 预 制 最 终 接 头 日本是亚洲沉管隧道修筑最多的国家 ，最终接头的形 式和工法在 日本有丰 富的发展 ，且形成 了自己独特的接头 形式和相应的专利技术。 3．1 端部 块体法 端部块体是预制的与隧道有相 同断面的小型管节 ，一 端设置GINA止水带，背面设置临时封门。在待接沉管端部 或通风竖井前设置套筒 ，将最终接头放置在套筒 内。完成 最终管节的对接后，利用预设的千斤顶将端部块体从套筒 耿伟光 徐 伟： 沉管隧道最终接头形式和施工工艺的改进 内推出，使其与最终管节的端面接触，完成GINA止水带的 初始压接，然后采用排水措施，利用水力压接使GINA止水 带充分压缩 ，最后在沉 管隧道 内部，进行止水及纵向锁定 的施工 。 端 部块 体法采用预制 最终接头 ，质量 易于保证 ，该 方法用 己就位管节端面的套筒解决最终接头的一侧闭合 问 题 ，用千斤顶顶出端部块体解决另一侧 的闭合 问题。对潜 水作业的依赖性较小，施工难度低，施工速度较快。 日本 川I崎航道隧道和多摩河隧道采用端部块体法成功完成了最 终接头的施工。 3．2 V形 块体法 根据最终接头 的实际距离预St／v形块体，其两端为斜 面 ，中间设有GINA止水带和 Q止水带，为永久止水结构 。 将其下沉插入到隧道最终连接部，利用块体 自重完成GINA 止水带的初始压接 ，然后抽水利用水力压接原理使其与原 有管段形成一个整体。最后在 隧道 内部 ，进行止水和纵向 锁定的施工，V形块