CN106988346A - 沉管隧道最终接头及预制方法、安装方法 - Google Patents

沉管隧道最终接头及预制方法、安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了沉管隧道最终接头及预制方法、安装方法，其中最终接头包括与已安装相邻管节连接的两个端面，两个所述端面均为倾斜面，使所述最终接头沿安装方向的纵剖面形成为倒梯形结构；该最终接头还可采用相互连接的管节一和管节二结构。该沉管隧道最终接头结构简单、控制方便、精度较高，减少大量外海潜水作业，降低了安装质量缺陷风险；预制工序简单，可以在地面工厂进行预制再运输至现场，降低了气候条件对施工的影响；通过在工厂内预制完成最终接头的本体结构，然后再整体运输到现场安装，通过止水系统实现快速止水，形成干施工环境，能降低气候潮流条件对工程影响，同时质量风险。

Description

沉管隧道最终接头及预制方法、安装方法
技术领域
本发明涉及沉管隧道技术领域，特别涉及一种沉管隧道最终接头，沉管隧道最终接头的预制方法，以及沉管隧道最终接头的安装方法。
背景技术
沉管法隧道施工，就是把在半潜驳或者干坞内预制好的隧道沉箱分别浮运到预定位置沉放对接，为使最后一节管段的沉放顺利必须留有长于该管段的距离空间，该余下距离空间所沉放对接的管段即视为最终接头。该沉管隧道最终接头是沉管隧道建设的关键，特别是外海超长沉管隧道建设，施工现场作业条件困难，面临着复杂的波浪和海流等海洋环境条件和气象条件。
目前，世界上建成的大型海底沉管隧道主要分布在美国、欧洲和日本，国内虽已建成几条沉管隧道，但还没有建成的大型海底沉管隧道，规划或在建的有国内深海或跨海的沉管隧道，对不同的地理环境、水文气象条件、施工技术及工期要求对沉管隧道最终接头的建设方案是一个严峻的挑战。
世界上外海大型沉管隧道通用最终接头方案主要有：传统的围堰法和止水板法，现代的端部块法、V形块法和KEY管节法。其中，围堰法及端块体法适用于最终接头处于岸边暗埋段处；V形块法对测量精度及对接偏差的要求高；KEY管节法一般管节长100米，如果管节太长，安装控制难以达到工法精度要求；止水板法主要依靠潜水完成水下工作，一般江河沉管工期3-4个月。对于外海大型沉管隧道，外海气候和波流条件使得潜水作业受到限制，同时外海现场作业时间的不确定和回淤环境相互影响，使得工程工期、质量和工程风险都难以控制。
因此，针对以上问题，本发明急需一种新型的沉管隧道最终接头方案，能够实现在施工现场远离陆地，外海作业条件困难，工期要求比较高的工程中，使得最终接头的安装施工相对更为快速和安全，从而缩短工程工期、降低质量风险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的现有沉管隧道最终接头的施工方法，控制较为麻烦，精度不高、工程工期较长的上述不足，提供一种沉管隧道最终接头，该沉管隧道最终接头的预制方法，以及还提供了一种沉管隧道最终接头的安装方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种沉管隧道最终接头，包括与已安装相邻管节连接的两个端面，两个所述端面均为倾斜面，使所述最终接头沿安装方向的纵剖面形成为倒梯形结构。
本发明所述一种沉管隧道最终接头，采用了将该最终接头的两个端面设置成倾斜面，使整个最终接头形成倒梯形结构，能够在最终管头沉管安装的时候，便于控制位置及姿态，降低与待连接的已安装相邻管节的碰撞风险，方便进入安装工位；该最终接头形成的倾斜面能够与已安装相邻管节相匹配连接，以实现最终的安装施工，该沉管隧道最终接头结构简单、安装控制方便、精度较高，在安装过程中还能减少大量外海潜水作业，降低了安装质量缺陷风险。
需要说明的是，最终接头形成倒梯形结构，是指最终接头沿已安装相邻管节纵向的方向的剖面，形成上底长度大于下底长度的倒梯形结构，那么最终接头的两个连接面则是倾斜朝向的，与该最终接头的两个连接面相配合的已安装相邻管节连接的两个端面则是倾斜朝上的，便于最终接头和已安装相邻管节的对接。
优选地，该最终接头包括相互连接的管节一和管节二，所述管节一和管节二分别与已安装相邻管节连接的连接面均为倾斜面，使所述管节一和管节二共同形成沿安装方向的纵剖面为倒梯形结构。
最终接头还可以采用了管节一和管节二形成倒梯形结构，能够在最终管头沉管安装的时候，便于控制位置及姿态，降低与待连接的已安装相邻管节的碰撞风险，方便进入安装工位；该管节一和管节二形成的倾斜面与已安装相邻管节相匹配，再完成连接安装施工；采用两个管节进行连接形成的最终接头不仅方便加工，而且还在后续的两个管节拼装之后形成的管节之间空间，便于后续进行封装们的安装施工。
优选地，所述管节一和管节二之间通过止水结构件和若干个剪力键连接，所述止水结构件设于管节一和管节二的结合面四周，提高管节一和管节二的连接强度。
进一步优选地，所述剪力键包括设于所述管节一或管节二的结合面中部的中墙竖向钢剪力键和结合面两侧的侧墙竖向钢剪力键，以及连接所述管节一和管节二内壁之间的水平剪力键。
该剪力键设置在管节一和管节二之间，其中管节一和管节二的结合面上设有中墙竖向钢剪力键和侧墙竖向钢剪力键，中墙竖向钢剪力键位于管节一和管节二的结合面的中部隔离墙体位置，侧墙竖向钢剪力键位于管节一和管节二的结合面的两侧的侧墙隔离墙体位置，所有中部竖向钢剪力键和侧墙竖向钢剪力键均为一部分结构位于管节一结合面对应的凹槽位置内，另一部分结构位于管节二结合面对应的凹槽位置内，中部竖向钢剪力键和侧墙竖向钢剪力键的数量不止包括一个；而水平剪力键的一部分结构连接在管节一的通道内壁，另一部分结构连接在管节二的通道内壁，管节一和管节二内部相互对应有几个通道则设置几个水平剪力键。该中部竖向钢剪力键和侧墙竖向钢剪力键的作用在于防止管节一和管节二在结合面发生相互滑移和上下位移，水平剪力键的作用在于防止管节一和管节二在纵向发生相互分离。
优选地，所述管节一和管节二的结构相同，且纵剖面均为直角梯形结构，便于加工预制，使管节一和管节二相互对接形成的最终接头的剖面为等腰梯形结构。
进一步优选地，所述管节一或/和管节二上倾斜端面相对竖直方向的倾角为5-15°，相应于与之配合的已安装相邻管节连接的连接面相对竖直方向的倾角也为5-15°。
优选地，所述最终接头与已安装相邻管节连接的两个端面上均设有止水系统。
优选地，所述管节一和管节二的连接面上均设有用于与已安装相邻管节连接的止水系统，所述止水系统包括设于所述管节一或/和管节二连接面上的推送装置，所述推送装置外设有一圈止水该，该止水带优选用Gina止水带，止水效果更好。
该推送装置用于在所述管节一和管节二与对应的已安装相邻管节连接时，使Gina止水带接触已安装相邻管节表面被充分压缩后实现结合腔与外界的止水，便于之后的结合腔排水，形成干燥的施工环境。
进一步优选地，所述推送装置包括设于所述管节一和管节二连接面上的千斤顶，所述千斤顶的活塞杆上连接顶推小梁，所述顶推小梁通过小梁滑块分别连接在所述管节一和管节二连接面上。
进一步优选地，所述管节一和管节二的外周设有若干个空腔，每个空腔内设置有所述千斤顶和顶推小梁。
进一步优选地，每个所述顶推小梁的端部平行与所述管节一和管节二连接面，所述Gina止水带垂直设置在顶推小梁端面上。
进一步优选地，所述顶推小梁分别与所述管节一和管节二还设有M形止水带。该M形止水带材质为丁苯橡胶，能满足大于特定水压力情况下适应一定的变形能力。
进一步优选地，所述M形止水带通过压件系统固定连接在顶推小梁上，所述压件系统包括连接M形止水带两个端部的压板、压条、螺钉和弹簧垫圈。
优选地，所述管节一和管节二沿纵向设有贯穿二者的至少两个备用管道，所述备用管道设有预应力筋，用于将管节一和管节二之间的结合面贴合的更紧，使二者受预应力筋相互压缩而固定得更加牢固。
进一步优选地，所述管节一和管节二的顶部和底部分别设有两个贯穿二者的备用管道，每个备用管道内设有预应力筋，其端部设有锚头。
优选地，所述管节一和管节二均为中空结构，其内腔设有端封门，以阻挡在沉管时，水进入管节一和管节二，影响后续的连接施工。
优选地，所述管节一或/和管节二的包括金属壳体本体，所述壳体本体内设有若干横隔板和纵隔板，所有所述横隔板和纵隔板将所述管节一或/和管节二的壳体本体分隔为封闭的若干个隔舱；每个所述隔舱内填充有混凝土，以及预留有混凝土浇筑孔和排气孔。
管节一或/和管节二采用其本体钢制材质的壳体本体，以及设于其中的横隔板和纵隔板，将钢制壳体本体内部分成若干个独立腔体的隔舱，再对每个隔舱浇筑混凝土后对每个腔体的隔舱进行密封，形成壳体本体混凝土组合结构，能够满足管节一或/和管节二与已安装相邻管节的刚性连接强度。
进一步优选地，所述管节一或/和管节二的连接面设有若干个L型钢加劲肋。
在管节一或/和管节二的连接面上设置若干个L型钢加劲肋，并按一定间隔设置剪力传递L型钢加劲肋，纵向一定间隔也设置横向加劲板，能够防止钢板与混凝土的界面发生滑移，以保证壳体本体与填充混凝土共同变形。
本发明还提供了一种沉管隧道最终接头的预制方法，包括以下步骤：
步骤一、根据最终接头所需要预制的形状，成型最终接头壳体本体；
步骤二、在所述最终接头壳体本体内安装若干横隔板和纵隔板，形成若干个隔舱，在每个所述隔舱均设置浇筑孔和排气孔；
步骤三、在所述最终接头壳体本体内穿过预应力筋，并进行张拉；
步骤四、浇筑，分别通过所述最终接头壳体本体上的浇筑孔进行浇筑混凝土，完成沉管隧道最终接头的预制。
本发明所述沉管隧道最终接头的预制方法，通过预制最终接头壳体本体，再设置若干横隔板、纵隔板形成若干个隔舱，再将最终接头进行预应力筋张拉压缩，最后浇筑混凝土、安装止水系统，实现了沉管隧道最终结构的预制，该沉管隧道最终接头预制工序简单，可以在地面工厂进行预制再运输至现场，降低了气候条件对施工的影响，同时也降低了质量风险，提高了沉管隧道最终结构的预制效率。
进一步优选地，当最终接头包括管节一和管节二时，其预制方法包括以下步骤：
步骤一、根据管节一和管节二的形状，分别成型管节一壳体本体和管节二壳体本体；
步骤二、分别在管节一壳体本体和管节二壳体本体内安装若干横隔板和纵隔板形成若干个隔舱，在每个所述隔舱均设置浇筑孔和排气孔；
步骤三、将所述管节一壳体本体和管节二壳体本体相互连接，并通过预应力筋张拉压缩；
步骤四、浇筑，分别通过所述管节一壳体本体和管节二壳体本体上的浇筑孔进行浇筑混凝土，形成管节一和管节二；
步骤五、在所述管节一壳体本体和管节二分别与已安装相邻管节连接的连接面上，安装止水系统，完成沉管隧道最终接头的预制。
该沉管隧道最终接头的预制方法，通过预制管节一壳体本体和管节二壳体本体，再设置若干横隔板、纵隔板形成若干个隔舱，再将二者相互连接、预应力筋张拉压缩，最后浇筑混凝土、安装止水系统，实现了沉管隧道最终结构的预制，该沉管隧道最终接头预制工序简单，可以在地面工厂进行预制再运输至现场，降低了气候条件对施工的影响，同时也降低了质量风险，提高了沉管隧道最终结构的预制效率。
进一步优选地，所述步骤三中将所述管节一壳体本体和管节二壳体本体相互连接的方法，是通过设置在所述管节一或管节二的结合面上的水平剪力键、中墙竖向钢剪力键和侧墙竖向钢剪力键进行连接的。
进一步优选地，所述步骤三中预应力筋张拉后的48个小时内在预应力筋管道内采用真空压浆，同时两端进行锚固。
另外，本发明还提供了一种沉管隧道最终接头的安装方法，包括以下步骤：
步骤一、预制最终接头，采用如上所述的沉管隧道最终接头的预制方法，成型沉管隧道最终接头；
步骤二、在与所述最终接头待连接的两个已安装相邻管节端部设置倾斜的被安装面，两个所述被安装面分别与所述最终接头的连接面相适配，并在相对两个已安装相邻管节的所述最终接头两端分别安装端封门；
步骤三、将沉管隧道最终接头拖运至带安装工位上方，沉放，调整其姿态对准两个已安装相邻管节之间的安装工位；
步骤四、分别启动所述最终接头上的止水系统，两个所述止水系统分别与两个已安装相邻管节的被安装面接触，分别形成两个结合腔；
步骤五、将每个结合腔内进行排水，形成干施工作环境；
步骤六、将所述最终接头的两的连接面分别与对应的已安装相邻管节进行临时锁定，拆除端封门，并将所述最终接头两端分别与对应的已安装相邻管节进行焊接；
步骤七、解除所述最终接头内的预应力，并对预应力筋管道进行注浆，最终完成沉管隧道最终接头的安装。
该沉管隧道最终接头的安装方法，通过在在工厂内预制完成最终接头的本体结构，其中止水系统也在工厂内安装，然后再整体运输到现场，大型浮吊安装，通过止水系统实现快速止水，形成干施工环境，能降低气候潮流条件对工程影响，同时降低工程工期和质量风险。
进一步的，当最终接头包括管节一和管节二时，其沉管隧道最终接头的安装方法，包括以下步骤：
步骤一、预制管节一和管节二，采用如上述的沉管隧道最终接头的预制方法，成型沉管隧道最终接头；
步骤二、在与所述管节一和管节二待连接的两个已安装相邻管节上设置倾斜的被安装面，两个所述被安装面分别与所述管节一和管节二的连接面形状适配，并在所述管节一、管节二和两个已安装相邻管节内分别安装端封门；
步骤三、将沉管隧道最终接头拖运至带安装工位上方，沉放，调整其姿态对准两个已安装相邻管节之间的安装工位；
步骤四、分别启动所述管节一和管节二上的止水系统，两个所述止水系统分别与两个已安装相邻管节的被安装面接触，分别形成两个结合腔；
步骤五、将每个结合腔内进行排水，形成干施工作环境；
步骤六、将所述管节一和管节二分别与对应的已安装相邻管节进行临时锁定，拆除端封门，并在连接面进行将管节一和管节二分别与对应的已安装相邻管节进行焊接；
步骤七、解除所述管节一和管节二内的预应力，并对预应力筋管道进行注浆，最终完成沉管隧道最终接头的安装。
该沉管隧道最终接头的安装方法，通过在在工厂内预制完成管节一和管节二再形成最终接头的本体结构，其中止水系统也在工厂内安装，然后再整体运输到现场，大型浮吊安装，通过止水系统实现快速止水，形成干施工环境，能降低气候潮流条件对工程影响，同时降低工程工期和质量风险。
进一步优选地，所述步骤二中的两个已安装相邻管节内均设置端封门，在完成步骤五之后，将端封门拆除。
进一步优选地，所述步骤三中沉管隧道最终接头在沉放之前，在安装工位底部基础先铺碎石基床，当完成步骤六的沉管隧道最终接头安装后，通过预设注浆管在沉管隧道最终接头周围的注浆区进行注浆。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明所述一种沉管隧道最终接头，采用了将该最终接头的两个端面设置成倾斜面，使整个最终接头形成倒梯形结构，能够在最终管头沉管安装的时候，便于控制位置及姿态，降低与待连接的已安装相邻管节的碰撞风险，方便进入安装工位；该最终接头形成的倾斜面能够与已安装相邻管节相匹配连接，以实现最终的安装施工，该沉管隧道最终接头结构简单、安装控制方便、精度较高，在安装过程中还能减少大量外海潜水作业，降低了安装质量缺陷风险；
2、本发明所述一种沉管隧道最终接头，最终接头还可以采用了管节一和管节二形成倒梯形结构，能够在最终管头沉管安装的时候，便于控制位置及姿态，降低与待连接的已安装相邻管节的碰撞风险，方便进入安装工位；该管节一和管节二形成的倾斜面与已安装相邻管节相匹配，再完成连接安装施工；采用两个管节进行连接形成的最终接头不仅方便加工，而且还在后续的两个管节拼装之后形成的管节之间空间，便于后续进行封装们的安装施工；
3、本发明所述一种沉管隧道最终接头，其中推送装置用于在所述管节一和管节二与对应的已安装相邻管节连接时，使Gina止水带接触已安装相邻管节表面被充分压缩后实现结合腔与外界的止水，便于之后的结合腔排水，形成干燥的施工环境；
4、本发明所述一种沉管隧道最终接头，管节一或/和管节二采用其本体壳体本体，以及设于其中的横隔板和纵隔板，将壳体本体分成若干个封闭的隔舱，再浇筑混凝土能够形成壳体本体混凝土组合结构，能够满足管节一或/和管节二与已安装相邻管节的刚性连接强度；同时在管节一或/和管节二的连接面上设置若干个L型钢加劲肋，并按一定间隔设置剪力传递L型钢加劲肋，纵向一定间隔也设置横向加劲板，能够防止钢板与混凝土的界面发生滑移，以保证壳体本体与填充混凝土共同变形；
5、本发明所述沉管隧道最终接头的预制方法，通过预制最终接头壳体本体，再设置若干横隔板、纵隔板形成若干个隔舱，再将最终接头进行预应力筋张拉压缩，最后浇筑混凝土、安装止水系统，实现了沉管隧道最终结构的预制，该沉管隧道最终接头预制工序简单，可以在地面工厂进行预制再运输至现场，降低了气候条件对施工的影响，同时也降低了质量风险，提高了沉管隧道最终结构的预制效率；
6、本发明所述沉管隧道最终接头的安装方法，通过在在工厂内预制完成最终接头的本体结构，其中止水系统也在工厂内安装，然后再整体运输到现场，大型浮吊安装，通过止水系统实现快速止水，形成干施工环境，能降低气候潮流条件对工程影响，同时降低工程工期和质量风险。
附图说明：
图1为本发明所述一种沉管隧道最终接头的立面示意图；
图2是沉管隧道最终接头本体结构的横断面图；
图3是沉管隧道最终接头的剪力键位置示意图；
图4是沉管隧道最终接头的预应力布置图；
图5是大样图1中A处放大视图；
图6是沉管隧道最终接头的安装示意图。
图中标记：
1、最终接头；101、管节一；102、管节二；2、已安装相邻管节；3、止水结构件；4、剪力键；5、止水系统；6、端封门；7、碎石基床；8、后注浆区；9、壳体本体混凝土组合结构；10；纵隔板；11、L型钢加劲肋；12、吊点；13、侧墙竖向钢剪力键；14、中墙竖向钢剪力键；15、水平剪力键；16、无缝钢管；17、锚头；18、千斤顶；19、顶推小梁；20、小梁滑块；21、止水带；22、M形止水带；23、测量塔；24、导向调节系统；25、导向架。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1-4所示，一种沉管隧道最终接头1，包括相互连接的管节一101和管节二102，所述管节一101和管节二102分别与已安装相邻管节2连接的连接面均为倾斜面，使所述管节一101和管节二102共同形成沿安装方向的纵剖面为倒梯形结构，所述管节一101和管节二102的连接面上均设有用于与已安装相邻管节2连接的止水系统5。
如图2所示，管节一101和管节二102的本体为壳体本体，壳体本体内设有若干横隔板和纵隔板10，所有所述横隔板和纵隔板10将所述管节一101和管节二102的壳体本体本体分隔为封闭的若干个隔舱；每个所述隔舱内填充有混凝土，以及预留有混凝土浇筑孔和排气孔。管节一101和管节二102采用其本体壳体本体，以及设于其中的横隔板和纵隔板10，将壳体本体分成若干个封闭的隔舱，再浇筑混凝土能够形成壳体本体混凝土组合结构9，能够满足管节一101和管节二102与已安装相邻管节2的刚性连接强度。
另外，在管节一101和管节二102的连接面设有若干个L型钢加劲肋11，并按一定间隔设置剪力传递L型钢加劲肋11，纵向一定间隔也设置横向加劲板，同时，最终接头1横断面设计时考虑施工过程中的吊点12布置，能够防止钢板与混凝土的界面发生滑移，以保证壳体本体与填充混凝土共同变形。
管节一101和管节二102均为中空结构，其内腔设有端封门6，以阻挡在沉管时，水进入管节一101和管节二102，影响后续的连接施工。
如图3所示，上述管节一101和管节二102之间通过止水带和若干个剪力键4连接，该止水结构件3设于管节一101和管节二102的结合面四周，提高管节一101和管节二102的连接强度，该止水结构件3选用常用的橡胶止水带。
进一步，该剪力键设置在管节一101和管节二102之间，其中管节一101和管节二102的结合面上设有中墙竖向钢剪力键14和侧墙竖向钢剪力键13，中墙竖向钢剪力键14位于管节一101和管节二102的结合面的中部隔离墙体位置，侧墙竖向钢剪力键13位于管节一101和管节二102的结合面的两侧的侧墙隔离墙体位置，所有中部竖向钢剪力键14和侧墙竖向钢剪力键13均为一部分结构位于管节一101结合面对应的凹槽位置内，另一部分结构位于管节二102结合面对应的凹槽位置内，中部竖向钢剪力键14和侧墙竖向钢剪力键13的数量不止包括一个；而水平剪力键15的一部分结构连接在管节一101的通道内壁，另一部分结构连接在管节二102的通道内壁，管节一101和管节二102内部相互对应有几个通道则设置几个水平剪力键15。该中部竖向钢剪力键14和侧墙竖向钢剪力键13的作用在于防止管节一101和管节二102在结合面发生相互滑移和上下位移，水平剪力键15的作用在于防止管节一101和管节二102在纵向发生相互分离。
为了便于预制加工，管节一101和管节二102均为相互对称的直角梯形结构；进一步，采用管节一101和管节二102上分别与已安装相邻管节2连接的连接面相对于沉管隧道安装面法向的夹角为5-15°，即如图1中所述的沉管隧道安装面即为安装水平面。
如图4所示，在管节一101和管节二102沿纵向设有贯穿二者的至少两个备用管道，备用管道设有预应力筋，用于将管节一101和管节二102之间的结合面贴合的更紧，使二者受预应力筋相互压缩而固定得更加牢固。在管节一101和管节二102的顶部和底部分别设有两个贯穿二者的备用管道，每个备用管道内设有预应力筋，其端部设有锚头17。
如图5所示，上述的止水系统5包括设于管节一101和管节二102连接面上的推送装置，该推送装置外设有一圈Gina止水带21。具体的，推送装置包括设于所述管节一101和管节二102连接面上的千斤顶18，千斤顶18的活塞杆上连接顶推小梁19，顶推小梁19通过小梁滑块20分别连接在管节一101和管节二102连接面上。该推送装置用于在所述管节一101和管节二102与对应的已安装相邻管节2连接时，使Gina止水带21接触已安装相邻管节2表面被充分压缩后实现结合腔与外界的止水，便于之后的结合腔排水，形成干燥的施工环境。
实质其管节一101和管节二102的外周设有若干个空腔，每个空腔内设置有千斤顶18和顶推小梁19。千斤顶18的布置间距和数量、千斤顶18的行程、安装长度和顶推力大小需通过受力计算确定。进一步，每个顶推小梁19的端部平行与管节一101和管节二102连接面，Gina止水带21垂直设置在顶推小梁19端面上。该小梁前端GINA止水带2121的材质为天然橡胶，通过压件系统固定在小梁的端部斜面上，止水带和压件系统均垂直于小梁端部斜面。止水带沿小梁端部斜面布置一圈，在拐角处均按固定半径的圆弧过渡，圆心与小梁端部斜面共面；压板、压条应采用防腐涂层，止水带度尖部加入芳纶纤维加强物以提高强度。压件系统包括压板、压条、内六角圆柱头螺钉和弹簧垫圈。压板、压条应采用防腐涂层，止水结构件3度尖部加入芳纶纤维加强物以提高强度。
另外，该顶推小梁19分别与管节一101和管节二102还设有M形止水带22，用于封闭空腔间隙通海路径，该M形止水带22材质为丁苯橡胶，能满足大于特定水压力情况下适应一定的变形能力。该M形止水带22通过压件系统固定连接在顶推小梁19上，压件系统包括连接M形止水带22两个端部的压板、压条、螺钉和弹簧垫圈。
本发明所述一种沉管隧道最终接头1，采用了管节一101和管节二102形成倒梯形结构，能够在最终管头沉管安装的时候，便于控制位置及姿态，降低与待连接的已安装相邻管节2的碰撞风险，方便进入安装工位；该管节一101和管节二102形成的倾斜面与已安装相邻管节2相匹配，再通过止水系统5完成二者的连接安装施工，其中止水系统55的目的是实现最终接头1与已安装相邻管节2间的密闭干环境，并在该环境下焊接刚接头。
该沉管隧道最终接头1结构简单、安装控制方便、精度较高，在安装过程中还能减少大量外海潜水作业，降低了安装质量缺陷风险。
实施例2
本发明还提供了一种沉管隧道最终接头1的预制方法，包括以下步骤：
步骤一、根据管节一101和管节二102的形状，分别成型管节一101壳体本体和管节二102壳体本体；
步骤二、分别在管节一101壳体本体和管节二102壳体本体内安装若干横隔板和纵隔板10形成若干个隔舱，在每个所述隔舱均设置浇筑孔和排气孔；
步骤三、将所述管节一101壳体本体和管节二102壳体本体相互连接，并通过预应力筋张拉压缩，其中最终接头1的顶、底板各布置多束钢绞线，顶板和底板分别预留两个备用管道，预应力筋管道采用结构用无缝钢管16；
步骤四、浇筑，分别通过所述管节一101壳体本体和管节二102壳体本体上的浇筑孔进行浇筑混凝土，形成管节一101和管节二102；该最终接头1在工场内采用高流动混凝土泵送工艺进行浇筑，浇筑过程中混凝土自流平，免振捣；采用分仓浇筑方法，最大程度减少混凝土收缩及内化热对结构的影响；每个隔舱均应设置合适直径及数量的浇筑孔、排气孔，确保整体浇筑密实度；
步骤五、在所述管节一101壳体本体和管节二102分别与已安装相邻管节2连接的连接面上，安装止水系统5，完成沉管隧道最终接头1的预制。
进一步，上述步骤三中将管节一101壳体本体和管节二102壳体本体相互连接的方法，是通过设置在管节一101或管节二102的结合面上的水平剪力键、中墙竖向钢剪力键和侧墙竖向钢剪力键进行连接的。
同时，步骤三中预应力筋张拉后的48个小时内在预应力筋管道内采用真空压浆，同时两端进行锚固。
本发明所述沉管隧道最终接头1的预制方法，通过预制管节一101壳体本体和管节二102壳体本体，再设置若干横隔板、纵隔板10形成若干个隔舱，再将二者相互连接、预应力筋张拉压缩，最后浇筑混凝土、安装止水系统5，实现了沉管隧道最终结构的预制，该沉管隧道最终接头1预制工序简单，可以在地面工厂进行预制再运输至现场，降低了气候条件对施工的影响，同时也降低了质量风险，提高了沉管隧道最终结构的预制效率。
实施例3
本发明还提供了一种沉管隧道最终接头1的安装方法，包括以下步骤：
步骤一、预制管节一101和管节二102，采用如实施例2中的沉管隧道最终接头1的预制方法，成型沉管隧道最终接头1；
步骤二、在与所述管节一101和管节二102待连接的两个已安装相邻管节2上设置倾斜的被安装面，两个所述被安装面分别与所述管节一101和管节二102的连接面形状适配，并在所述管节一101、管节二102和两个已安装相邻管节2内分别安装端封门6；该最终接头1舾装工作主要包括管内舾装件和管顶舾装件，管顶舾装件主要包括导向系统24、绞缆系统、测量塔23、长人孔等，管内舾装件包括注浆、检测及安装辅助设备，也在预制厂内用塔吊配合完成；
步骤三、将沉管隧道最终接头1拖运至带安装工位上方，沉放，调整其姿态对准两个已安装相邻管节2之间的安装工位；
步骤四、分别启动所述管节一101和管节二102上的止水系统5，两个所述止水系统5分别与两个已安装相邻管节2的被安装面接触，分别形成两个结合腔；
步骤五、将每个结合腔内进行排水，形成干施工作环境；
步骤六、将所述管节一101和管节二102分别与对应的已安装相邻管节2进行临时锁定，拆除端封门6，并在连接面进行将管节一101和管节二102分别与对应的已安装相邻管节2进行焊接；
步骤七、解除所述管节一101和管节二102内的预应力，并对预应力筋管道进行注浆，最终完成沉管隧道最终接头1的安装。
进一步地，上述步骤二中的两个已安装相邻管节2内均设置端封门6，在完成步骤五之后，将端封门6拆除。另外，在管节一101和管节二102的管顶布置有测量塔23、长人孔、导向调节系统24和吊装设施等，管内布置有注浆设施等相关设备，结合部位设置临时止水系统5，已安装相邻管节2顶部也相应的布置导向架25。
进一步，上述步骤三中沉管隧道最终接头1在沉放之前，在安装工位底部基础先铺碎石基床7，当完成步骤六的沉管隧道最终接头1安装后，通过预设注浆管在沉管隧道最终接头1周围的注浆区进行注浆。其中施工过程中在已安装相邻管节2和最终接头1内均布置端封门6；已安装相邻管节2和最终接头1的底部基础采用先铺碎石基床7，先铺碎石基床7采用垄沟相间的构造，最终接头1完成沉放并与已安装相邻管节2刚性连接后，管内压舱施工前通过底板的预设注浆管在后注浆区8实施后注浆，加强该区域基础支撑。
该沉管隧道最终接头1的安装方法，通过在在工厂内预制完成最终接头1的本体结构，其中止水系统5也在工厂内安装，然后再整体运输到现场，大型浮吊安装，通过止水系统5实现快速止水，形成干施工环境，能降低气候潮流条件对工程影响，同时降低工程工期和质量风险。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (26)

1.一种沉管隧道最终接头(1)，其特征在于，包括与已安装相邻管节(2)连接的两个端面，两个所述端面均为倾斜面，使所述最终接头(1)沿安装方向的纵剖面形成为倒梯形结构。
2.根据权利要求1所述的沉管隧道最终接头(1)，其特征在于，所述最终接头(1)包括相互连接的管节一(101)和管节二(102)，所述管节一(101)和管节二(102)分别与已安装相邻管节(2)连接的连接面均为倾斜面，使所述管节一(101)和管节二(102)共同形成的所述最终接头(1)沿安装方向的纵剖面为倒梯形结构。
3.根据权利要求2所述的沉管隧道最终接头(1)，其特征在于，所述管节一(101)和管节二(102)之间通过止水结构件(3)和若干个剪力键(4)连接，所述止水结构件(3)设于管节一(101)和管节二(102)的结合面四周。
4.根据权利要求3所述的沉管隧道最终接头(1)，其特征在于，所述剪力键(4)包括设于所述管节一(101)或管节二(102)的结合面中部的中墙竖向钢剪力键(14)和结合面两侧的侧墙竖向钢剪力键(13)，以及连接所述管节一(101)和管节二(102)内壁之间的水平剪力键(15)。
5.根据权利要求2所述的沉管隧道最终接头(1)，其特征在于，所述管节一(101)和管节二(102)的结构相同，且纵剖面均为直角梯形结构。
6.根据权利要求2所述的沉管隧道最终接头(1)，其特征在于，所述管节一(101)或/和管节二(102)上倾斜端面相对竖直方向的倾角为5-15°。
7.根据权利要求2-6任一所述的沉管隧道最终接头(1)，其特征在于，与已安装相邻管节(2)连接的两个端面上均设有止水系统(5)。
8.根据权利要求7所述的沉管隧道最终接头(1)，其特征在于，所述管节一(101)和管节二(102)的端面上均设有用于与已安装相邻管节(2)连接的止水系统(5)，所述止水系统(5)包括设于所述管节一(101)或/和管节二(102)连接面上的推送装置，所述推送装置外设有一圈止水带(21)。
9.根据权利要求8所述的沉管隧道最终接头(1)，其特征在于，所述推送装置包括设于所述管节一(101)和管节二(102)连接面上的千斤顶(18)，所述千斤顶(18)的活塞杆上连接顶推小梁(19)，所述顶推小梁(19)通过小梁滑块(20)分别连接在所述管节一(101)和管节二(102)连接面上。
10.根据权利要求9所述的沉管隧道最终接头(1)，其特征在于，所述管节一(101)和管节二(102)的外周设有若干个空腔，每个空腔内设置有所述千斤顶(18)和顶推小梁(19)。
11.根据权利要求10所述的沉管隧道最终接头(1)，其特征在于，每个所述顶推小梁(19)的端部平行与所述管节一(101)和管节二(102)连接面，所述止水带(21)垂直设置在顶推小梁(19)端面上。
12.根据权利要求9所述的沉管隧道最终接头(1)，其特征在于，所述顶推小梁(19)分别与所述管节一(101)和管节二(102)还设有M形止水带(22)。
13.根据权利要求12所述的沉管隧道最终接头(1)，其特征在于，所述M形止水带(22)通过压件系统固定连接在顶推小梁(19)上，所述压件系统包括连接M形止水带(22)两个端部的压板、压条、螺钉和弹簧垫圈。
14.根据权利要求8-13任一所述的沉管隧道最终接头(1)，其特征在于，所述管节一(101)和管节二(102)沿纵向设有贯穿二者的至少两个备用管道，所述备用管道设有预应力筋。
15.根据权利要求14所述的沉管隧道最终接头(1)，其特征在于，所述管节一(101)和管节二(102)的顶部和底部分别设有两个贯穿二者的备用管道，每个备用管道内设有预应力筋，其端部设有锚头(17)。
16.根据权利要求14所述的沉管隧道最终接头(1)，其特征在于，所述管节一(101)和管节二(102)均为中空结构，其内腔设有端封门(6)。
17.根据权利要求16所述的沉管隧道最终接头(1)，其特征在于，所述管节一(101)或/和管节二(102)包括金属壳体本体，所述壳体本体内设有若干横隔板和纵隔板(10)，所有所述横隔板和纵隔板(10)将所述管节一(101)或/和管节二(102)的壳体本体分隔为封闭的若干个隔舱；每个所述隔舱内填充有混凝土，以及预留有混凝土浇筑孔和排气孔。
18.根据权利要求17所述的沉管隧道最终接头(1)，其特征在于，所述管节一(101)或/和管节二(102)的连接面设有若干个L型钢加劲肋(11)。
19.一种如权利要求1-18任一所述的沉管隧道最终接头的预制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、根据最终接头(1)所需要预制的形状，成型最终接头(1)壳体本体；
步骤二、在所述最终接头(1)壳体本体内安装若干横隔板和纵隔板(10)，形成若干个隔舱，在每个所述隔舱均设置浇筑孔和排气孔；
步骤三、在所述最终接头(1)壳体本体内穿过预应力筋，并进行张拉；
步骤四、浇筑，分别通过所述最终接头(1)壳体本体上的浇筑孔进行浇筑混凝土，完成沉管隧道最终接头(1)的预制。
20.根据权利要求19所述的沉管隧道最终接头的预制方法，其特征在于，当最终接头(1)包括管节一(101)和管节二(102)时，其预制方法包括以下步骤：
步骤一、根据管节一(101)和管节二(102)所需要预制的形状，分别成型管节一(101)壳体本体和管节二(102)壳体本体；
步骤二、分别在管节一(101)壳体本体和管节二(102)壳体本体内安装若干横隔板和纵隔板(10)，形成若干个隔舱，在每个所述隔舱均设置浇筑孔和排气孔；
步骤三、将所述管节一(101)壳体本体和管节二(102)壳体本体相互连接，并通过预应力筋张拉压缩；
步骤四、浇筑，分别通过所述管节一(101)壳体本体和管节二(102)壳体本体上的浇筑孔进行浇筑混凝土，形成管节一(101)和管节二(102)；
步骤五、在所述管节一(101)壳体本体和管节二(102)分别与已安装相邻管节(2)连接的连接面上，安装止水系统(5)，完成沉管隧道最终接头(1)的预制。
21.根据权利要求20所述的沉管隧道最终接头的预制方法，其特征在于，所述步骤三中将所述管节一(101)壳体本体和管节二(102)壳体本体相互连接的方法，是通过设置在所述管节一(101)或管节二(102)的结合面上的水平剪力键、中墙竖向钢剪力键和侧墙竖向钢剪力键进行连接的。
22.根据权利要求20所述的沉管隧道最终接头的预制方法，其特征在于，所述步骤三中预应力筋张拉后的48个小时内在预应力筋管道内采用真空压浆，同时两端进行锚固。
23.一种沉管隧道最终接头的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、预制最终接头(1)，采用如权利要求19-22任一所述的沉管隧道最终接头(1)的预制方法，成型沉管隧道最终接头(1)；
步骤二、在与所述最终接头(1)待连接的两个已安装相邻管节(2)端部设置倾斜的被安装面，两个所述被安装面分别与所述最终接头(1)的连接面相适配，并在相对两个已安装相邻管节(2)的所述最终接头(1)两端分别安装端封门(6)；
步骤三、将沉管隧道最终接头(1)拖运至带安装工位上方，沉放，调整其姿态对准两个已安装相邻管节(2)之间的安装工位；
步骤四、分别启动所述最终接头(1)上的止水系统(5)，两个所述止水系统(5)分别与两个已安装相邻管节(2)的被安装面接触，分别形成两个结合腔；
步骤五、将每个结合腔内进行排水，形成干施工作环境；
步骤六、将所述最终接头(1)的两的连接面分别与对应的已安装相邻管节(2)进行临时锁定，拆除端封门(6)，并将所述最终接头(1)两端分别与对应的已安装相邻管节(2)进行焊接；
步骤七、解除所述最终接头(1)内的预应力，并对预应力筋管道进行注浆，最终完成沉管隧道最终接头(1)的安装。
24.根据权利要求23所述的沉管隧道最终接头的安装方法，其特征在于，当最终接头(1)包括管节一(101)和管节二(102)时，其预制方法包括以下步骤：
步骤一、预制管节一(101)和管节二(102)，采用如权利要求20所述的沉管隧道最终接头(1)的预制方法，成型沉管隧道最终接头(1)；
步骤二、在与所述管节一(101)和管节二(102)待连接的两个已安装相邻管节(2)端部设置倾斜的被安装面，两个所述被安装面分别与所述管节一(101)和管节二(102)的连接面相适配，并在所述管节一(101)、管节二(102)和两个已安装相邻管节(2)内分别安装端封门(6)；
步骤三、将沉管隧道最终接头(1)拖运至带安装工位上方，沉放，调整其姿态对准两个已安装相邻管节(2)之间的安装工位；
步骤四、分别启动所述管节一(101)和管节二(102)上的止水系统(5)，两个所述止水系统(5)分别与两个已安装相邻管节(2)的被安装面接触，分别形成两个结合腔；
步骤五、将每个结合腔内进行排水，形成干施工作环境；
步骤六、将所述管节一(101)和管节二(102)分别与对应的已安装相邻管节(2)进行临时锁定，拆除端封门(6)，并在连接面进行将管节一(101)和管节二(102)分别与对应的已安装相邻管节(2)进行焊接；
步骤七、解除所述管节一(101)和管节二(102)内的预应力，并对预应力筋管道进行注浆，最终完成沉管隧道最终接头(1)的安装。
25.根据权利要求23所述的沉管隧道最终接头的安装方法，其特征在于，所述步骤二中的两个已安装相邻管节(2)内均设置端封门(6)，在完成步骤五之后，将端封门(6)拆除。
26.根据权利要求25所述的沉管隧道最终接头的安装方法，其特征在于，所述步骤三中沉管隧道最终接头(1)在沉放之前，在安装工位底部基础先铺碎石基床(7)，当完成步骤六的沉管隧道最终接头(1)安装后，通过预设注浆管在沉管隧道最终接头(1)周围的注浆区进行注浆。
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