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沉管施工方法及要求-轨道交通施工20讲

时间:2023-08-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:预制管段沉设是整个沉管隧道施工的重要环节之一。因此,沉管施工中并没有统一的通用方案,须根据自然条件、航道条件、管段规模以及设备条件等因素,因地制宜选用经济合理的沉设方案。20世纪50年代末,加拿大的台司隧道首创了水力压接法之后,几乎所有的沉管隧道都改用了这种方法。着地下沉时必须结合管段连接工作进行对位,对位精度要满足要求。

沉管施工方法及要求-轨道交通施工20讲

预制管段沉设是整个沉管隧道施工的重要环节之一。它不仅受气候、河流自然条件的直接影响,还受到航道、设备条件的制约。因此,沉管施工中并没有统一的通用方案,须根据自然条件、航道条件、管段规模以及设备条件等因素,因地制宜选用经济合理的沉设方案。

1.管段沉放作业

管段沉放作业可按以下三个阶段进行。

(1)沉放前的准备。沉放前必须完成航道疏浚清淤,设置临时支座,以保证管段顺利沉放到规定位置。还应事先与港务、港监等有关部门商定航道管理事项,并及早通知有关方面。

做好水上交通管制准备,抓紧时间做好封锁线标志(浮标、灯号、球号等)。暂短封锁的范围包括:上下游方向各100~200m,沿隧道中线方向的封锁距离视定位锚索的布置方式而定。

(2)管段就位。在高潮平潮之前,将管段浮运到指定位置,此时可距规定沉设位置10~20m处,并挂好地锚,校正好方向,使管段中线与隧道轴线基本重合,误差不应大于10cm,管段纵向坡度调至设计坡度。定位完毕后,即可开始灌水压载,至消除管段的全部浮力为止。

(3)管段下沉。下沉时的水流速度,宜小于0.15m/s,如流速超过0.5m/s需采取措施。每段下沉分三步进行,即初次下沉、靠拢下沉和着地下沉,见图9-7。

1)初次下沉。灌注压载水至下沉力达到规定值50%,随即进行位置校正,待前后左右位置校正完毕后,再灌水至下沉力规定值的100%,而后按40~50cm/min速度将管段下沉,直到管底离设计高程4~5m止,下沉时要随时校正管段位置。

2)靠拢下沉。将管段向前平移至距已设管段2m左右处,然后再将管段下沉到管底离设计高程0.5~1m左右,并校正管位。

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图9-7 管段下沉作业步骤

1—初次下沉 2—靠拢下沉 3—着地下沉

3)着地下沉。先将管段前移至距已设管段约50cm处,校正管位并下沉,最后10cm的下沉速度要很慢,并应随沉随测。着地时先将前端搁在“鼻式”托座上或套上卡式定位托座,然后将后端轻轻地搁置到临时支座上。搁好后,各吊点同时分次卸荷至整个管段的下沉力全都作用在临时支座上为止。(www.xing528.com)

2.沉管水下连接

早期沉管隧道管段之间的连接是待管段沉设完毕后,再灌注水下混凝土。这种方法水下潜水工作量大,工艺复杂,且不能适应隧道变形,易开裂漏水。20世纪50年代末,加拿大的台司隧道首创了水力压接法之后,几乎所有的沉管隧道都改用了这种方法。随后又有不少改进,连接性能更加可靠。

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图9-8 水力压接法

水力压接系利用作用在管段后端(亦称自由端)端面上的巨大水压力,使安装在管段前端(即靠近已设管段或管节的一端)端面周边上的一圈橡胶垫环(Gnia带,在制作管段时安设于管段端面上)发生压缩变形,并构成一个水密性良好,且相当可靠的管段间接头,如图9-8所示。

用水力压接法进行水下连接的主要工序包括:对位、拉合、压接、拆除端封墙。

(1)对位。着地下沉时必须结合管段连接工作进行对位,对位精度要满足要求。如果连接误差超过允许值,可用设在新设管段后端的定位索作左右方向的调整,或管段后端底部的定位千斤顶作上下方向的调整,以校正管段位置使之符合对位精度要求。

(2)拉合。拉合工序是用较小的机械力量,将刚沉设的管段拉向前节既设管段,使胶垫的尖肋部产生初步变形,起到初步止水作用。

拉合时所需机械拉力不大,一般为每延米胶垫长度10~30N,通常用安装于管段竖壁(可为外壁或内壁)上带有锤形拉钩的拉合千斤顶进行拉合。拉合千斤顶总拉力一般为1000~3000kN,行程为1000mm左右。一个管段可设一具或两具拉合千斤顶,其位置应对称于管段的中轴线。通常采用2个1000~1500kN拉力的拉合千斤顶设于管段两侧,以便调整管段。

(3)压接。拉合完成之后,打开既设管段后端封墙下部的排水阀,排出前后二节沉管封墙之间被胶垫所包围封闭的水。排水完毕后,作用到整环胶垫上的压力,等于作用于新设管段后端封墙和管段周壁端面上的全部水压力。在此压力作用下,胶垫必然进一步压缩,其压缩量一般为胶垫本体高度的1/3左右。

(4)拆除封端墙。压接完毕后,即可拆除前后两节管段间的封端墙。

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