CN108239999A - 一种沉管隧道及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沉管隧道及其施工方法，该沉管隧道包括：位于外部的外波纹管蒙皮(1)，位于内部的内波纹管蒙皮(2)，以及填充于所述外波纹管蒙皮(1)与所述内波纹管蒙皮(2)之间的混凝土(3)；所述外波纹管蒙皮(1)、所述内波纹管蒙皮(2)和所述混凝土(3)，轴向封闭设置，形成所述沉管隧道的管道本体。本发明的方案，可以克服现有技术中裂缝及防渗控制难度大、施工效率低和成本高等缺陷，实现裂缝及防渗控制难度小、施工效率高和成本低的有益效果。克服现有技术中的缺陷，实现的有益效果。

Description

一种沉管隧道及其施工方法

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种沉管隧道及其施工方法，新型管道本体及其制作放工艺。

背景技术

随着全球经济和科技的发展，跨越江河和海峡的交通运输逐渐增多。为满足生产、生活的需要，同时降低对周围环境的影响，解决大面积水域的航运等问题，水下隧道技术应运而生。水下隧道主要的施工工艺有沉管法、矿山法和盾构法。

沉管法隧道线路总长较矿山法和盾构法隧道显著缩短，管节断面形状选择灵活，施工时各工序可平行作业，极大地提高了作业效率，同时预制管节的质量控制精度较高，因此，沉管法隧道在很多情况下占有明显优势，已成为最经济合理的水下穿越方案。

但现有沉管技术仍有很多不足之处：

(1)沉管的制作在陆地上进行，有很多优势。但总体来说，沉管体积庞大，混凝土表面裂缝的控制仍然是重点与难点。

(2)沉管的浮运、沉放、安装、锁定回填等施工工艺，需要通过专业的拖轮、专业的除淤船、专业的回填船等多种专业设备进行操作，其作业效率低、周期长、施工成本高。

(3)沉管结构的耐久性虽能保证沉管本身结构的安全性，但在使用过程中，对于隧道本身的百分之百的防渗性控制非常困难。

可见，现有技术中，存在裂缝及防渗控制难度大、施工效率低和成本高等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种沉管隧道及其施工方法，以解决现有技术中沉管制作过程中裂缝及防渗控制难度大的问题，达到裂缝及防渗控制难度小的效果。

本发明提供一种沉管隧道，包括：位于外部的外波纹管蒙皮，位于内部的内波纹管蒙皮，以及填充于所述外波纹管蒙皮与所述内波纹管蒙皮之间的混凝土；所述外波纹管蒙皮、所述内波纹管蒙皮和所述混凝土，轴向封闭设置，形成所述沉管隧道的管道本体。

可选地，还包括：在所述外波纹管蒙皮、所述内波纹管蒙皮中的至少之一的外部表面、和/或内部表面，适配设置有防腐涂料层。

可选地，所述管道本体的横截面，呈圆形、方形、椭圆形中的至少之一。

可选地，所述管道本体呈多节设置，相邻两节所述管道本体之间适配设置有防水结构、止水结构、密封结构中的至少之一。

可选地，所述管道本体，适用于水下或陆上的真空管道。

与上述沉管隧道相匹配，本发明另一方面提供了一种沉管隧道的施工方法包括：用于制备以上所述的沉管隧道，其施工方法包括：分别预制所述外波纹管蒙皮和所述内波纹管蒙皮，并进行拼装焊接，将所述内波纹管蒙皮与所述外波纹管蒙皮整体固定组装成为钢管筒；往所述钢管筒内浇筑所述混凝土，使之成为钢管混凝土管节。

可选地，还包括：在所述外波纹管蒙皮、所述内波纹管蒙皮中的至少之一的外部表面、和/或内部表面，进行材料的耐久性处理；其中，所述耐久性处理，包括：涂覆防腐蚀涂层，和/或，外包防水材料。

可选地，还包括：将多节所述钢管混凝土管节浮运至沉放现场进行沉放，沉放到设定位置时进行对接和校准处理，并组装使其成为所需长度的所述管道本体。

本发明的方案，通过采用新的防水理念，且能保证隧道内的真空度；采用波纹管工艺，可以发挥水下材料受力性能，可以解决现有沉管大重量、拖运困难的施工等问题，并可以有效防水，保持隧道内气密与水密等性能。

由此，本发明的方案，通过使用波纹管与混凝土结合的方式进行沉管的制作，解决现有技术中沉管制作过程中裂缝及防渗控制难度大的问题，从而，克服现有技术中裂缝及防渗控制难度大、施工效率低和成本高的缺陷，实现裂缝及防渗控制难度小、施工效率高和成本低的有益效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的沉管隧道的一实施例的横截面结构示意图。

图2为图1中I-I剖面结构示意图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-外波纹管蒙皮；2-内波纹管蒙皮；3-混凝土；4-波纹管波纹及防腐涂料层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为解决隧道密封性以及降低工程造价与施工，本申请人提出了使用波纹管与混凝土结合的方式进行沉管的制作。

根据本发明的实施例，提供了一种沉管隧道。该沉管隧道可以包括：位于外部的外波纹管蒙皮1，位于内部的内波纹管蒙皮2，以及填充于所述外波纹管蒙皮1与所述内波纹管蒙皮2之间的混凝土3。所述外波纹管蒙皮1、所述内波纹管蒙皮2和所述混凝土3，轴向封闭设置，形成所述沉管隧道的管道本体。

由此，通过使用波纹管与混凝土结合的方式进行沉管的制作，解决现有技术中沉管制作过程中裂缝及防渗控制难度大的问题，且制备效率高、施工周期短、成本低。

可选地，所述管道本体的横截面，呈圆形、方形、椭圆形中的至少之一。

例如：可选地，本发明的方案沉管隧道并不局限于圆形截面，凡是波纹管钢管混凝土材料沉管均处于本发明的方案范围内。

由此，通过多种结构的管道本体，可以提升其使用灵活性，并扩大其适用范围。

可选地，所述管道本体呈多节设置，相邻两节所述管道本体之间适配设置有防水结构、止水结构、密封结构中的至少之一。

例如：每个管节之间仍可用GINA和OMEGA方式进行防水与止水。

由此，通过防水结构、止水结构、密封结构等的适配设置，可以提升沉管隧道的密封性能和安全性能。

可选地，所述管道本体，适用于水下或陆上的真空管道。

由此，通过设置能够适用于多种场合、多种环境的真空管道，适用灵活性好，通用性强。

在一个可选实施方式中，还可以包括：在所述外波纹管蒙皮1、所述内波纹管蒙皮2中的至少之一的外部表面、和/或内部表面，适配设置有防腐涂料层。

例如：由外层波纹管1，内层波纹管2，波纹管防腐涂料(层)4以及混凝土3共同组成的沉管隧道。

由此，通过防腐涂层的适配设置，可以延长管道本体的使用寿命，可靠性高，人性化好。

经大量的试验验证，新的沉管制作利用波纹管的力学性能优势，在混凝土内侧与外侧均设置波纹管蒙皮，并且具有多道防水保证体系，且使得整个沉管整体混凝土浇筑量降低，优化隧道结构的重浮比。

根据本发明的实施例，提供了对应于上述沉管隧道的一种沉管隧道的施工方法，即沉管的制作及施工工艺。该沉管隧道及其施工方法，用于制备以上所述的沉管隧道，其施工方法可以包括：

(1)分别预制所述外波纹管蒙皮1和所述内波纹管蒙皮2，并进行拼装焊接，将所述内波纹管蒙皮2与所述外波纹管蒙皮1整体固定组装成为钢管筒。

(2)往所述钢管筒内浇筑所述混凝土3，使之成为钢管混凝土管节。

由此，通过使用波纹管与混凝土结合的方式进行沉管的制作，解决现有技术中沉管制作过程中裂缝及防渗控制难度大的问题，且制备效率高、施工周期短、成本低。

在一个可选实施方式中，还可以包括：在所述外波纹管蒙皮1、所述内波纹管蒙皮2中的至少之一的外部表面、和/或内部表面，进行材料的耐久性处理。

其中，所述耐久性处理，可以包括：涂覆防腐蚀涂层，和/或，外包防水材料。

由此，通过防腐涂层的适配设置，可以延长管道本体的使用寿命，可靠性高，人性化好。

在一个可选实施方式中，还可以包括：将多节所述钢管混凝土管节浮运至沉放现场进行沉放，沉放到设定位置时进行对接和校准处理，并组装使其成为所需长度的所述管道本体。

由此，通过分节设置，便于运输；通过防水结构、止水结构、密封结构等的适配设置，可以提升沉管隧道的密封性能和安全性能。

在一个可选例子中，本发明的方案是由外层波纹管1，内层波纹管2，波纹管防腐涂料(层)4以及混凝土3共同组成的沉管隧道。

(1)首先，预制内波纹管2并进行拼装焊接，再制作外波纹管1进行拼装焊接，将波纹管2与波纹管1整体固定组装成为钢管筒，然后往钢管筒内浇筑混凝土3，如图1，使之成为钢管混凝土。

(2)将浇筑后的钢管混凝土各个节段，进行组装，成为数十米甚至上百米的管节。

(3)为保证波纹管的耐久性，在钢管混凝土波纹管管节外侧和(或)内侧，进行材料的耐久性处理(如防腐蚀涂层4，或者外包防水材料等)。

(4)然后将钢管混凝土管节浮运至沉放现场进行沉放，对接(每个管节之间仍可用GINA和OMEGA方式进行防水与止水)，校准等。

其中，波纹管因为表面波纹的结构轴向受力与延性均优于普通钢管，现有大量实验数据表明波纹管水下受力性能同样非常优越，而钢管混凝土在结构强度上优于普通钢筋混凝土；并且可以通过调整波纹钢管与混凝土的厚度比来控制沉管的刚度，强度以及重浮比，便于浮运与拖运。

由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述图1至2所示的装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，至少可以达到的有益效果包括：

(1)新的沉管施工方式，降低人员水下操作工序，使施工更加安全。

(2)波纹管钢混凝土结构在制作、浮运、沉放、对接上均比混凝土沉管要相对简单、可靠。

(3)作为真空管道，不仅解决水下隧道漏水问题，也解决了漏气问题，维持真空度。

(4)适用于真空管道(水下与陆上均可)。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种沉管隧道，其特征在于，包括：位于外部的外波纹管蒙皮(1)，位于内部的内波纹管蒙皮(2)，以及填充于所述外波纹管蒙皮(1)与所述内波纹管蒙皮(2)之间的混凝土(3)；

所述外波纹管蒙皮(1)、所述内波纹管蒙皮(2)和所述混凝土(3)，轴向封闭设置，形成所述沉管隧道的管道本体。

2.根据权利要求1所述的沉管隧道，其特征在于，还包括：在所述外波纹管蒙皮(1)、所述内波纹管蒙皮(2)中的至少之一的外部表面、和/或内部表面，适配设置有防腐涂料层。

3.根据权利要求1或2所述的沉管隧道，其特征在于，所述管道本体的横截面，呈圆形、方形、椭圆形中的至少之一。

4.根据权利要求1-3之一所述的沉管隧道，其特征在于，所述管道本体呈多节设置，相邻两节所述管道本体之间适配设置有防水结构、止水结构、密封结构中的至少之一。

5.根据权利要求1-4之一所述的沉管隧道，其特征在于，所述管道本体，适用于水下或陆上的真空管道。

6.一种沉管隧道的施工方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-5任一所述的沉管隧道，其施工方法包括：

分别预制所述外波纹管蒙皮(1)和所述内波纹管蒙皮(2)，并进行拼装焊接，将所述内波纹管蒙皮(2)与所述外波纹管蒙皮(1)整体固定组装成为钢管筒；

往所述钢管筒内浇筑所述混凝土(3)，使之成为钢管混凝土管节。

7.根据权利要求6所述的沉管隧道的施工方法，其特征在于，还包括：

在所述外波纹管蒙皮(1)、所述内波纹管蒙皮(2)中的至少之一的外部表面、和/或内部表面，进行材料的耐久性处理；

其中，所述耐久性处理，包括：涂覆防腐蚀涂层，和/或，外包防水材料。

8.根据权利要求6或7所述的沉管隧道的施工方法，其特征在于，还包括：

将多节所述钢管混凝土管节浮运至沉放现场进行沉放，沉放到设定位置时进行对接和校准处理，并组装使其成为所需长度的所述管道本体。