CN107620321B - 一种三明治沉管接头的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三明治沉管接头的生产方法，其中沉管接头包括由底板、顶板，以及连接在二者之间的侧墙构成的环形状钢结构壳体，壳体内设有若干纵向隔板和横向隔板，所有横向隔板和纵向隔板将壳体分隔若干个相互独立的隔舱单元；每个隔舱单元内还设有若干个加劲板，每个隔舱单元内填充有混凝土。该三明治沉管接头，其采用的钢结构壳体中的加劲板能够在纵向和横向刚性连接隔舱单元，当每个隔舱单元再浇筑时，以保证壳体本体与填充混凝土共同变形，防止底板、顶板和侧墙与混凝土的界面发生滑移，从而保证了该沉管接头的刚度和强度，以适应于海底沉管的要求，一次性成型，可以不用后续维护，可以满足120年耐久性使用要求，稳定性好。

Description

一种三明治沉管接头的生产方法

技术领域

本发明涉及沉管隧道技术领域，特别涉及一种三明治沉管接头，三明治沉管接头的预制方法，以及三明治沉管接头的安装方法。

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管分别浮运到预定位置沉放对接，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，沉管是在水下一定深度作业和安装，沉管相对地面的梁体结构，会受到各个方向的水压；而且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，沉管安装完成后维护困难，需要一次性安装到位，连续使用几十或上百年，因此对沉管的刚度和强度要求很高。现有的陆地施工和安装的梁体、管道结构强度和刚度，无法满足海底沉管的要求。

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的陆地施工和安装的梁体、管道结构强度和刚度，无法满足海底沉管要求的上述不足，提供一种三明治沉管接头，同时还提供了一种三明治沉管接头的生产方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种三明治沉管接头，包括由底板、顶板，以及连接在底板和顶板之间的侧墙构成的环形状钢结构壳体，所述壳体内设有若干纵向隔板和横向隔板，所有所述横向隔板和纵向隔板将所述壳体分隔若干个相互独立的隔舱单元；每个所述隔舱单元内还设有若干个加劲板，每个所述隔舱单元内填充有混凝土。

该三明治沉管接头，其采用的钢结构壳体包括底板、顶板和侧墙，通过该在钢结构壳体内设置的若干纵向隔板和横向隔板，将钢结构壳体内部分成若干个独立腔体的隔舱单元，每个隔舱单元内还设有若干个加劲板，然后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三明治沉管接头，该加劲板能够在纵向和横向刚性连接隔舱单元，当每个隔舱单元再浇筑时，以保证壳体本体与填充混凝土共同变形，防止底板、顶板和侧墙与混凝土的界面发生滑移，从而保证了该沉管接头的刚度和强度，以适应于海底沉管的要求，一次性成型，可以不用后续维护，可以满足120年耐久性使用要求，稳定性好。

优选地，每个所述纵向隔板沿钢结构壳体的纵向设置，每个所述横向隔板沿钢结构壳体的横向设置。

优选地，所有所述纵向隔板和横向隔板均焊接在所述底板、顶板或侧墙上。

优选地，每个所述隔舱单元内设置的加劲板包括若干个纵向加劲板和横向加劲板。

优选地，每个所述纵向加劲板为L型钢加劲肋，每个所述横向加劲板为平板形状加劲肋。

优选地，所述底板、顶板或侧墙均包括两块相互平行设置的钢板和端板构成的钢结构壳体腔体构件，所述底板、顶板或侧墙的两个钢板内壁分别设置有纵向加劲板和横向加劲板。

优选地，所述底板、顶板或侧墙的两个钢板内壁分别相对设置若干个L型钢加劲肋。

优选地，每个所述隔舱单元表面设有至少一个预留有混凝土浇筑孔和若干个排气孔。

优选地，所述排气孔位于纵向隔板、横向隔板或加劲板所对应的上钢板位置处。

优选地，所述沉管接头的顶板和底板之间还连接有中墙，所述中墙将沉管接头分为两个交通通道，所述中墙内设有若干个隔舱单元。

优选地，所述钢结构壳体外表面涂覆有防腐蚀涂层。

本发明还提供了额一种如上述的三明治沉管接头的生产方法，包括以下步骤：

步骤一、钢板预处理，根据沉管接头所需要预制的形状，成型沉管接头的各部位，包括预处理顶板、底板、侧墙所需要的钢板；

步骤二、在所述顶板、底板、侧墙所需的下钢板上安装若干个横向隔板和纵向隔板，形成若干个隔舱单元，然后在每个所述隔舱单元连接横向加劲板和纵向加劲板；

步骤三、成型所述顶板、底板、侧墙，将上钢板连接在若干个横向隔板和纵向隔板上，并在上钢板上对应每个所述隔舱单元位置处设置浇筑孔和排气孔；

步骤四、拼装所有所述顶板、底板和侧墙，在所述沉管接头壳体本体内穿过预应力筋，并进行张拉；

步骤五、浇筑，分别通过所述钢结构壳体中每个隔舱单元上的浇筑孔进行浇筑混凝土，最终完成整个三明治沉管接头的生产。

本发明所述一种三明治沉管接头的生产方法，通过对沉管接头各部位钢板的预处理，然后在下钢板上安装若干纵向隔板、横向隔板、加劲板和上钢板，以形成若干个隔舱单元，再将最终接头进行预应力筋张拉压缩，最后浇筑混凝土，实现了沉管接头的生产，该三明治沉管接头的生产工序简单，操作性强，而且可以在陆地工厂将钢结构壳体生产后，到达现场后进行浇筑并完成整个沉管接头的生产，其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生产效率，其强度和刚度适用于深海隧道建设使用。

进一步优选地，所述步骤四中沉管接头拼装时，先拼装底座位于中间位置的隔舱单元，再拼装位于底座两边的隔舱单元，然后在由下到上拼装侧墙的隔舱单元。

进一步优选地，所述钢结构壳体还包括位于顶板和底板之间的中墙，所述中墙将沉管接头分为两个交通通道。

进一步优选地，所述底板、顶板或侧墙的两个钢板内壁分别相对焊接若干个L型钢加劲肋，所有所述L型钢加劲肋平行设置，且朝向一致，并可以均朝向浇筑孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明所述一种三明治沉管接头，采用的钢结构壳体包括底板、顶板和侧墙，通过该在钢结构壳体内设置的若干纵向隔板和横向隔板，将钢结构壳体内部分成若干个独立腔体的隔舱单元，每个隔舱单元内还设有若干个加劲板，然后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三明治沉管接头，该加劲板能够在纵向和横向刚性连接隔舱单元，当每个隔舱单元再浇筑时，以保证壳体本体与填充混凝土共同变形，防止底板、顶板和侧墙与混凝土的界面发生滑移，从而保证了该沉管接头的刚度和强度，以适应于海底沉管的要求，一次性成型，可以不用后续维护，可以满足几十上百年，甚至达到120年耐久性使用要求，稳定性好；

2、本发明所述一种三明治沉管接头的生产方法，通过对沉管接头各部位钢板的预处理，然后在下钢板上安装若干纵向隔板、横向隔板、加劲板和上钢板，以形成若干个隔舱单元，再将最终接头进行预应力筋张拉压缩，最后浇筑混凝土，实现了实现沉管接头的生产，该三明治沉管接头的生产工序简单，操作性强，而且可以在陆地工厂将钢结构壳体生产后，到达现场后进行浇筑并完成整个沉管接头的生产，其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生产效率，其强度和刚度适用于深海隧道建设使用。

附图说明：

图1为本发明所述一种三明治沉管接头的主视图；

图2是图1中所述三明治沉管接头本体结构的纵向剖视图；

图3为图1中所述三明治沉管接头本体结构的横断面示图；

图4是本发明所述一种三明治沉管接头的局部结构布置图。

图5是本发明所述三明治沉管接头的位于顶板的各隔板和加劲板连接的示图；

图中标记：

1、底板，2、顶板，3、侧墙，4、中墙，5、隔舱单元，6、纵向隔板，7、横向隔板，8、纵向加劲板，9、横向加劲板，10、浇筑孔，11、排气孔，12、混凝土。

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1-5所示，一种三明治沉管接头，包括由底板1、顶板2，以及连接在底板1和顶板2之间的侧墙3构成的环形状钢结构壳体，所述壳体内设有若干纵向隔板6和横向隔板7，所有所述横向隔板7和纵向隔板6将所述壳体分隔若干个相互独立的隔舱单元5；每个所述隔舱单元5内还设有若干个加劲板，每个所述隔舱单元5内填充有混凝土12。

如图4-5所示，上述每个所述纵向隔板6沿钢结构壳体的纵向设置，每个所述横向隔板7沿钢结构壳体的横向设置。所有所述纵向隔板6和横向隔板7均焊接在所述底板1、顶板2或侧墙3上。而且每个所述隔舱单元5内设置的加劲板包括若干个纵向加劲板8和横向加劲板9，进一步的，可以选用每个纵向加劲板8为L型钢加劲肋，每个横向加劲板9为平板形状加劲肋。

另外，上述的底板1、顶板2或侧墙3均包括两块相互平行设置的钢板和端板构成的钢结构壳体腔体构件，所述底板1、顶板2或侧墙3的两个钢板内壁分别设置有纵向加劲板8和横向加劲板9。该底板1、顶板2或侧墙3的两个钢板内壁分别相对设置若干个L型钢加劲肋。每个隔舱单元5表面设有至少一个预留有混凝土浇筑孔10和若干个排气孔11。所述排气孔11位于纵向隔板6、横向隔板7或加劲板所对应的上钢板位置处。沉管接头的顶板2和底板1之间还连接有中墙4，所述中墙4将沉管接头分为两个交通通道，所述中墙4内设有若干个隔舱单元5。

所述钢结构壳体外表面涂覆有防腐蚀涂层，并且预留2-5mm腐蚀厚度。

该三明治沉管接头，其采用的钢结构壳体包括底板1、顶板2和侧墙3，通过该在钢结构壳体内设置的若干纵向隔板6和横向隔板7，将钢结构壳体内部分成若干个独立腔体的隔舱单元5，每个隔舱单元5内还设有若干个加劲板，然后再对每个隔舱浇筑混凝土12后对每个腔体的隔舱进行密封，形成壳体本体混凝土组合三明治沉管接头，该加劲板能够在纵向和横向刚性连接隔舱单元5，当每个隔舱单元5再浇筑时，以保证壳体本体与填充混凝土12共同变形，防止底板1、顶板2和侧墙3与混凝土12的界面发生滑移，从而保证了该沉管接头的刚度和强度，以适应于海底沉管的要求，一次性成型，可以不用后续维护，可以满足120年耐久性使用要求，稳定性好。

实施例2

本发明还提供了一种如上述的三明治沉管接头的生产方法，包括以下步骤：

步骤一、钢板预处理，根据沉管接头所需要预制的形状，成型沉管接头的各部位，包括预处理顶板2、底板1、侧墙3所需要的钢板；具体的，可以根据设计图纸尺寸，考虑加工过程中偏差、装配需要公差、间隙及反变值，以及焊接、火焰矫正等过程收缩量，经过计算得出精确尺寸后，进行合理放样。钢板预处理，切割下料。板单元在制作中采用双向反变形胎架、多头门式全自动焊机进行焊接，有效控制焊接变形，减少矫正工作量，提高板单元质量；

步骤二、在所述顶板2、底板1、侧墙3所需的下钢板上安装若干个横向隔板7和纵向隔板6，形成若干个隔舱单元5，然后在每个所述隔舱单元5连接横向加劲板9和纵向加劲板8；为更好地保证隔舱单元5的焊缝质量，在车间内进行构件翻身，避免仰焊施工；

步骤三、成型所述顶板2、底板1、侧墙3，将上钢板连接在若干个横向隔板7和纵向隔板6上，并在上钢板上对应每个所述隔舱单元5位置处设置浇筑孔10和排气孔11；

步骤四、拼装所有所述顶板2、底板1和侧墙3，在所述沉管接头壳体本体内穿过预应力筋，并进行张拉；

步骤五、浇筑，分别通过所述钢结构壳体中每个隔舱单元5上的浇筑孔10进行浇筑混凝土12，最终完成整个三明治沉管接头的生产；为了保证该环形钢壳接头结构件的顺利浇筑，采用高流动混凝土12泵送工艺进行浇筑，浇筑过程中混凝土12自流平，免振捣；采用分仓浇筑方法，最大程度减少混凝土12收缩及内化热对结构的影响；每个隔舱单元5均设置合适直径及数量的浇筑孔10、排气孔11，确保整体浇筑密实度；浇筑时，建立动态监控体系，确保其结构尺寸满足安装要求，同时所有的焊缝均要进行超声波探伤和水密性检测，确保焊缝质量。

进一步上述步骤四中沉管接头拼装时，先拼装底座位于中间位置的隔舱单元5，再拼装位于底座两边的隔舱单元5，然后在由下到上拼装侧墙3的隔舱单元5。

考虑该钢结构壳体为双向行驶车道，因此该沉管接头还包括位于顶板2和底板1之间的中墙4，中墙4将沉管接头分为两个交通通道。

进一步的考虑底板1、顶板2或侧墙3的两个钢板内壁分别相对焊接若干个L型钢加劲肋，所有所述L型钢加劲肋平行设置，且朝向浇筑孔。

因此，本实施例采用一种三明治沉管接头的生产方法，通过对沉管接头各部位钢板的预处理，然后在下钢板上安装若干纵向隔板6、横向隔板7、加劲板和上钢板，以形成若干个隔舱单元5，再将最终接头进行预应力筋张拉压缩，最后浇筑混凝土12，实现了实现沉管接头的生产，该三明治沉管接头的生产工序简单，操作性强，而且可以在陆地工厂将钢结构壳体生产后，到达现场后进行浇筑并完成整个沉管接头的生产，其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生产效率，其强度和刚度适用于深海隧道建设使用。

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 (12)

1.一种三明治沉管接头的生产方法，其特征在于，所述三明治沉管接头包括由底板(1)、顶板(2)，以及连接在底板(1)和顶板(2)之间的侧墙(3)构成的环形状钢结构壳体，所述壳体内设有若干纵向隔板(6)和横向隔板(7)，所有所述横向隔板(7)和纵向隔板(6)将所述壳体分隔若干个相互独立的隔舱单元(5)；每个所述隔舱单元(5)内还设有若干个加劲板，每个所述隔舱单元(5)内填充有混凝土(12)，每个所述隔舱单元(5)表面设有至少一个预留有混凝土浇筑孔(10)和若干个排气孔(11)；所述三明治沉管接头的生产方法包括以下步骤：

步骤一、钢板预处理，根据沉管接头所需要预制的形状，成型沉管接头的各部位，包括预处理顶板(2)、底板(1)、侧墙(3)所需要的钢板；

步骤二、在所述顶板(2)、底板(1)、侧墙(3)所需的下钢板上安装若干个横向隔板(7)和纵向隔板(6)，形成若干个隔舱单元(5)，然后在每个所述隔舱单元(5)连接横向加劲板(9)和纵向加劲板(8)；

步骤三、成型所述顶板(2)、底板(1)、侧墙(3)，将上钢板连接在若干个横向隔板(7)和纵向隔板(6)上，并在上钢板上对应每个所述隔舱单元(5)位置处设置浇筑孔(10)和排气孔(11)；

步骤四、拼装所有所述顶板(2)、底板(1)和侧墙(3)，在所述沉管接头壳体本体内穿过预应力筋，并进行张拉；其中所述沉管接头拼装时，先拼装底座位于中间位置的隔舱单元(5)，再拼装位于底座两边的隔舱单元(5)，然后在由下到上拼装侧墙(3)的隔舱单元(5)；

步骤五、浇筑，分别通过所述钢结构壳体中每个隔舱单元(5)上的浇筑孔(10)进行浇筑混凝土(12)，最终完成整个三明治沉管接头的生产。

2.根据权利要求1所述的一种三明治沉管接头的生产方法，其特征在于，每个所述纵向隔板(6)沿钢结构壳体的纵向设置，每个所述横向隔板(7)沿钢结构壳体的横向设置。

3.根据权利要求2所述的一种三明治沉管接头的生产方法，其特征在于，所有所述纵向隔板(6)和横向隔板(7)均焊接在所述底板(1)、顶板(2)或侧墙(3)上。

4.根据权利要求1所述的一种三明治沉管接头的生产方法，其特征在于，每个所述隔舱单元(5)内设置的加劲板包括若干个纵向加劲板(8)和横向加劲板(9)。

5.根据权利要求4所述的一种三明治沉管接头的生产方法，其特征在于，每个所述纵向加劲板(8)为L型钢加劲肋，每个所述横向加劲板(9)为平板形状加劲肋。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种三明治沉管接头的生产方法，其特征在于，所述底板(1)、顶板(2)或侧墙(3)均包括两块相互平行设置的钢板和端板构成的钢结构壳体腔体构件，所述底板(1)、顶板(2)或侧墙(3)的两个钢板内壁分别设置有纵向加劲板(8)和横向加劲板(9)。

7.根据权利要求6所述的一种三明治沉管接头的生产方法，其特征在于，所述底板(1)、顶板(2)或侧墙(3)的两个钢板内壁分别相对设置若干个L型钢加劲肋。

8.根据权利要求1所述的一种三明治沉管接头的生产方法，其特征在于，所述排气孔(11)位于纵向隔板(6)、横向隔板(7)或加劲板所对应的上钢板位置处。

9.根据权利要求6所述的一种三明治沉管接头的生产方法，其特征在于，所述沉管接头的顶板(2)和底板(1)之间还连接有中墙(4)，所述中墙(4)将沉管接头分为两个交通通道，所述中墙(4)内设有若干个隔舱单元(5)。

10.根据权利要求6所述的一种三明治沉管接头的生产方法，其特征在于，所述钢结构壳体外表面涂覆有防腐蚀涂层。

11.根据权利要求1所述的三明治沉管接头的生产方法，其特征在于，所述钢结构壳体还包括位于顶板(2)和底板(1)之间的中墙(4)，所述中墙(4)将沉管接头分为两个交通通道。

12.根据权利要求1所述的三明治沉管接头的生产方法，其特征在于，所述底板(1)、顶板(2)或侧墙(3)的两个钢板内壁分别相对焊接若干个L型钢加劲肋，所有所述L型钢加劲肋平行设置，且朝向浇筑孔。

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