沉管法隧道管內(nèi)施工淺談

孟民強(qiáng)

摘 要：沉管法隧道管內(nèi)施工是在管段水下沉放對接成功安裝后，管段基礎(chǔ)處理灌砂、注漿及管段兩側(cè)和頂部回填工程完成，即管段穩(wěn)定后進(jìn)行的一項(xiàng)工程，包括：拆除導(dǎo)向裝置、垂直千斤頂推桿回收、置換水箱、端封墻拆除等。本文以廣州侖頭隧道為例論述沉管隧道關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)工程--管內(nèi)施工。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)向裝置；垂直千斤頂；置換水箱；端封墻

Talking about the construction of immersed tunnel tube

Meng Minqiang

（ Department of transportation Guangzhou Salvage Bureau tunnel， Guangzhou 510260 ）

Abstract： immersed tunnel tube in the construction of the pipe section water sink put butt after successful installation， pipe foundation treatment of sand filling grouting pipe section， and the sides and top of the backfill engineering completion， i.e. pipe stability after a project carried out by. Includes： removal of guiding device， vertical jack putter recovery， replacement tank， side sealing wall removal. This paper takes Guangzhou Luntou tunnel as an example of immersed tube tunnel key node project - pipe construction.

Key words： Guiding device； vertical jack； replacement tank； side sealing wall

1 引言

侖頭隧道采用沉管法隧道作業(yè)施工，管段先在半潛駁上預(yù)制成密封的鋼筋混凝土隧道沉箱，浮運(yùn)到選定位置寄放，在寄放區(qū)安裝管面拉合座、導(dǎo)纜鉗、五輪滑車、單輪滑車、雙輪滑車及吊點(diǎn)；安裝控制塔A、控制塔B；當(dāng)管段沉放位置的基槽檢驗(yàn)完成后，利用工程駁船將管段絞移至沉放區(qū)，安裝管段的縱橫調(diào)節(jié)系統(tǒng)；隨后安裝吊駁并與管面吊點(diǎn)連接。

當(dāng)管段水下沉放對接完成，進(jìn)行管段基礎(chǔ)處理以及管段鎖定回填，之后就是管內(nèi)施工。侖頭隧道江中沉管段全長277米，共分四節(jié)管段及一段水中接頭，管段名稱及長度E1=55 m；E2=67 m；E3-1=4 m；E3-2=71.5 m；E4=77m。管段寬23 m、管段高8.7m。管段對接采用水力壓接法，從兩側(cè)岸上段向中間沉放，最終接頭設(shè)在水下E3-1與E3-2管段之間，采用水下管內(nèi)澆注形成，長度為2.5 m。

2 管內(nèi)施工

當(dāng)管段水下成功對接結(jié)束，對其管段基礎(chǔ)底部灌砂及灌漿封孔完成，之后的管內(nèi)施工中，首先要將管段的重量改由沙基礎(chǔ)承托，即在管內(nèi)將垂直千斤頂推桿回收到管段底部平齊管底；同時將上下鼻托間的臨時導(dǎo)向裝置拆除，以使管段完全支承在沙基礎(chǔ)上；緊跟著對其管段外兩側(cè)及頂部拋石回填完成，即管段相對穩(wěn)定后，可以進(jìn)行置換水箱和端封墻的拆除。

管段沉放時是依靠管內(nèi)水箱壓載，使管段達(dá)到要求的負(fù)浮力進(jìn)行沉放，沉放完成后也是靠在壓載水箱內(nèi)增加水量達(dá)到穩(wěn)定壓載。置換水箱就是分段分步的替換壓載水箱，最后用壓重混凝土來達(dá)到管內(nèi)穩(wěn)定壓載。

管內(nèi)施工是沉管隧道建設(shè)中一項(xiàng)非常重要、非常關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)，直接影響管段沉放后的穩(wěn)定，施工工藝步驟環(huán)環(huán)相扣，前后順序不能有誤，嚴(yán)格按照一套完善的技術(shù)方案進(jìn)行，否則將會帶來嚴(yán)重的甚至是難以彌補(bǔ)的后果，所以采用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)方案是保證管內(nèi)施工順利的唯一保障。

2.1 管內(nèi)施工工藝流程（圖1）

圖1 管內(nèi)施工工藝流程

2.2 垂直千斤頂推桿回收及同步進(jìn)行上、下導(dǎo)向裝置的拆除

管段沉放對接時，A端用導(dǎo)向裝置支承在鼻托上，而另一B端用垂直千斤頂支承在臨時墊塊上。

垂直千斤頂是沉管沉放過程中管段尾部的高程調(diào)節(jié)系統(tǒng)即高程定位；墊塊承載力按管段在1.05抗浮安全系數(shù)下所要求的負(fù)浮力進(jìn)行設(shè)計(jì)。垂直千斤頂中心軸距管段B端15 m左右，距邊墻0.5 m左右。

導(dǎo)向裝置是沉管沉放過程中管段頭部的定位，即軸線與高程定位；在管段沉放對接時，可通過導(dǎo)向裝置把對接管段A端與已安裝管段B端對接位置橫向誤差控制在±10 mm范圍內(nèi)，導(dǎo)向裝置由預(yù)埋件和主體結(jié)構(gòu)兩部份組成，在管段制作時先將預(yù)埋件埋入鼻托端面，導(dǎo)向裝置主體結(jié)構(gòu)安裝時須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)精度進(jìn)行復(fù)測，以滿足管段沉放精度要求。

當(dāng)沉管沉放準(zhǔn)確就位并對其底部灌砂、兩側(cè)鎖定完成后的一個關(guān)鍵動作，就是垂直千斤頂推桿回收及同時進(jìn)行導(dǎo)向裝置的拆除：

（1）垂直千斤頂推桿回收到平齊管底，一定要注意不能有凸點(diǎn)；

（2）導(dǎo)向裝置的拆除，必須要在消除導(dǎo)向裝置殘余應(yīng)力后進(jìn)行，見圖2。

導(dǎo)向裝置拆除前 導(dǎo)向裝置拆除后

圖2 鼻托上下導(dǎo)向裝置拆除構(gòu)造圖

完成上述二個任務(wù)后沉管完全坐在砂基礎(chǔ)上，然后對沉管兩側(cè)進(jìn)行鎖定工作，管面部分回填，沉管處于相對穩(wěn)定后可以進(jìn)行下道工序：澆筑壓重混凝土，同時置換水箱。

2.3 管內(nèi)壓重混凝土澆筑同時置換壓載水箱

沉管安裝有一套完整的沉放系統(tǒng)來保證管段沉放安裝就位，其中沉放過程中向管內(nèi)的壓載水箱注水可以達(dá)到兩個目的：一是調(diào)節(jié)沉管的平衡，確保吊駁的四個吊點(diǎn)受力均衡；二是得到準(zhǔn)確的負(fù)浮力。當(dāng)沉管安裝完成、底部灌砂和側(cè)面回填完畢即是沉管相對穩(wěn)定后進(jìn)行管內(nèi)壓重混凝土的澆筑同時進(jìn)行壓載水箱置換。

必須注意，在管段完成從臨時支承轉(zhuǎn)換到永久灌砂基礎(chǔ)之前，抗浮安全系數(shù)均須嚴(yán)格控制在1.05。壓重混凝土澆筑完畢后，管段的結(jié)構(gòu)抗浮安全系數(shù)應(yīng)不小于1.1。

圖3為侖頭隧道E1管段壓重混凝土與壓載水箱置換布置圖。

圖3 E1管段壓重混凝土平面分塊圖

2.3.1 壓重混凝土與壓載水箱置換

壓重混凝土采用分塊施工，逐步置換水箱，壓重混凝土澆筑必須與管內(nèi)壓載水箱配合進(jìn)行。施工壓重混凝土?xí)r，應(yīng)嚴(yán)格控制路面的標(biāo)高，滿足線路要求精度。

圖3 E1管段壓重混凝土，必須嚴(yán)格按照如下施工工藝順序，進(jìn)行：

（1）澆筑①⑦⑨⑩塊 → 排L1、R1壓載水 → 拆L1、R1水箱；

（2）澆筑②塊 → 排L2、R2壓載水 → 拆L2、R2水箱；

（3）澆筑③塊 → 排L3、R3壓載水 → 拆L3、R3水箱；

（4）澆筑④塊 → 排L4、R4壓載水 → 拆L4、R4水箱；

（5）澆筑⑤塊 → 排L5、R5壓載水 → 拆L5、R5水箱；

（6）澆筑⑥塊 → 排L6、R6壓載水 → 拆L6、R6水箱；

（7）澆筑⑧塊。

圖3中陰影部分為沉管接頭水平剪切鍵位置，屬于接頭處理工程。

2.3.2 壓載水箱與壓重混凝土數(shù)量（表1）

表1 沉管壓載水箱數(shù)量及壓重混凝土澆筑量

2.4 端封墻拆除

端封墻分砼端封墻和鋼端封墻二種。端封墻就是將預(yù)制好的沉管兩端封起來的一堵墻，使沉管成為一個密閉體，既是在管段浮運(yùn)、沉放時密封管段的臨時性結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行端封墻的設(shè)計(jì)中，必須為管段沉放對接作業(yè)在封墻面板上留有進(jìn)氣管、進(jìn)（排）水管、電纜孔管、水密門等。這樣就可以將沉管浮在水面上，通過一套完整的沉管沉放系統(tǒng)控制可使沉管處在水中的任何位置，沉管沉放對接成功后，管內(nèi)施工第三步就是端封墻拆除，端封墻構(gòu)造圖見圖4。

圖4 端封墻構(gòu)造圖

侖頭隧道采用砼端封墻。端封墻的拆除必須是在管段對接完成，沉管底部灌沙、沉管外兩側(cè)及頂部拋石回填施工結(jié)束，沉管沉降量趨于穩(wěn)定后，清除接頭位置的淤泥、雜物及污水，并對GINA止水帶進(jìn)行臨時保護(hù)，隨后進(jìn)行的工作是拆除接頭位置的兩道端封墻。

2.4.1 端封墻拆除工藝順序

端封墻的拆除工作應(yīng)嚴(yán)格按照施工工藝順序進(jìn)行。以E1、E2兩條管段制訂如下拆除計(jì)劃。

E1管段與暗埋段對接安裝完成并穩(wěn)定 → E2管段與E1對接安裝完成并穩(wěn)定 → E1管內(nèi)置換水箱完成 → 拆除暗埋段與E1沉管接頭端封墻 → E2管內(nèi)置換水箱完成 → 拆除E1與E2沉管接頭端封墻。

端封墻拆除施工盡量在暗埋段通路的情況下進(jìn)行，也可在所有沉管沉放對接安裝結(jié)束并穩(wěn)定后進(jìn)行。

2.4.2 端封墻拆除內(nèi)容及工藝方法

端封墻包括有砼枕梁、鋼牛腿、H型鋼、水密門及封墻體。拆除施工先從H型鋼開始，包括鋼牛腿和砼枕梁，單根H型鋼長度約6.5 m左右，重量約2.6 t左右，通過螺栓與預(yù)埋件上部牛腿、下部枕梁連接。拆除工藝如下：

（1）首先用風(fēng)炮拆除底部的砼枕梁，注意保留豎向鋼筋；

（2）在H型鋼兩邊近處及H型鋼頂部1-1.5 m位置，腹板兩面各焊接兩只30 kN眼板，左右各通過一只30 kN手拉葫蘆連接，并調(diào)整使其處于輕載狀態(tài)，用氣割割除H型鋼頂部與鋼牛腿連接的固定螺栓，緩慢收左側(cè)葫蘆同時松右側(cè)葫蘆，使H型鋼偏離鋼牛腿支座，接著在其上部重新鎖定一條吊索，交于汽車吊或鑿打機(jī)，同時松左右兩個葫蘆，并將重量交給汽車吊，解除兩只30 kN手拉葫蘆，移離腳手架，將拆除的H型鋼翻碼裝車；

（3）在腳手架上用氣割割除鋼牛腿固定支座；

（4）封墻體采用破壞性拆除，自上而下分區(qū)作業(yè)約3 m×2 m，每個孔分三層三列9個區(qū)，維修通道端封墻則不作分區(qū)，砼封墻體拆除后將與其相接的管段四周殘留鋼筋頭清除，再用不低于管段砼標(biāo)號的環(huán)氧沙漿填平、補(bǔ)平毛面。

最后，制作路面處理施工即防撞側(cè)石、電纜溝、廊道排水溝、廊道中隔板等。

3 結(jié)束語

施工步驟環(huán)環(huán)相扣，施工工藝流程不能顛倒，嚴(yán)格按照一套完善的技術(shù)方案進(jìn)行，否則將會帶來嚴(yán)重的甚至是難以彌補(bǔ)的后果。總之，采用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)方案是保證工程順利施工的唯一保障。

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