CN111691447A - 用于沉管隧道管顶减载的缓沉式沉箱施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于沉管隧道管顶减载的缓沉式沉箱施工方法,具体步骤为:采用预制钢壳钢筋混凝土沉箱在水面搭建成浇筑平台,然后分层浇筑轻质气泡混凝土完成第一阶段,待第一阶段形成平台后在最外侧立模板浇筑后面阶段轻质气泡混凝土,重复上述工序,直至轻质气泡混凝土达到回填深度,压重下沉至设计标高,再现浇混凝土重物压顶及抛石回填。由于钢壳钢筋混凝土沉箱及轻质气泡混凝土总重度较淤泥轻,从而达到减载的效果。
Description
技术领域
本发明属于隧道建设技术领域,涉及一种用于沉管隧道管顶减载的缓沉式沉箱施工方法,适用于沉管隧道管顶减载及类似应用场合。
背景技术
在工程建设施工中,处于水中的沉管隧道,其管节不仅需要抵抗高水头的压力,还要抵抗管顶覆盖土层的荷载,而对于深埋的超宽沉管隧道,其管节所承受的水压力和覆土层荷载尤为巨大,从而造成管节内力增大,管壁厚度和配筋率随之增大,由此带来了管节施工、运输困难和成本增加等系列难题,为了解决上述难题,有效的方法是减少管节上覆土层的荷载。
为解决附加荷载过大及可能出现的异常偏载问题,可以采取以下两种措施:第一,定期清淤,但后期管节养护要求高,对航道存在一定干扰;第二,采用轻质回填材料代替回淤海泥,减轻管顶荷载,需要对轻质材料进行一系列调研分析及试验。
结合隧道区的建设条件,经过调研分析,对淤积区适当范围内采用一种较淤泥质土更轻的回填料来代替后期回淤形成的淤泥质土,选择适宜的时机进行施作,是解决深埋沉管隧道运营期高风险的有效措施。
对减载回填料的要求主要包括以下几个方面:1)综合密度应介于1.1-1.3t/m3,大于淡(海)水密度、低于自然回淤泥土密度;2)回填材料各项性能指标(如抗压强度等)需满足具体设计要求;3)回填料及施工工艺应具有良好的环保性;4)回填料应具有一定的可施工性。
综合考量了满足上述要求的几种材料,陶粒、工业废渣、废旧轮胎、轻质气泡混凝土、轻量土等,轻质气泡混凝土具有明显的价格优势,但其不宜在水中现浇作业,而预制轻质气泡混凝土块装配式施工,因其强度较低导致水中施工难度较大。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的问题及缺陷,提供一种用于沉管隧道管顶减载的缓沉式沉箱施工方法,本发明采用预制钢壳钢筋混凝土沉箱浮于水面,在沉箱内逐层浇筑轻质气泡混凝土使其受控下沉,由于钢壳钢筋混凝土框架及轻质气泡混凝土综合容重较淤泥轻,从而达到减载的效果。
本发明的技术方案为:
用于沉管隧道管顶减载的缓沉式沉箱施工方法,其特征在于按以下步骤进行:
步骤一:制作预制钢壳钢筋混凝土沉箱,该沉箱由底板和四周侧板组成半封闭长方体箱槽,四周侧板设有预留孔洞,便于下一阶段搭设侧壁模板,标准预制钢壳钢筋混凝土沉箱为长方体,可以根据现场沉管尺寸和施工空间做成与之相适应的尺寸,满足多样化的工程需要。
步骤二:将预制钢壳钢筋混凝土沉箱经驳船运输或浮运至拟就位处;
步骤三:待上述钢壳钢筋混凝土沉箱稳定浮于水面后,往沉箱内泵送轻质气泡混凝土,均匀浇筑,以免沉箱倾斜侧翻,随着轻质气泡混凝土的浇筑,沉箱逐渐受控下沉,当轻质气泡混凝土浇筑至一定高度后停止浇筑并进行混凝土养生,第一阶段轻质气泡混凝土浇筑结束;
步骤四:在钢壳钢筋混凝土沉箱的四周侧板上搭设模板,往沉箱侧壁内对称均匀浇筑轻质气泡混凝土,在沉箱的四周侧壁及搭设模板上形成侧墙,然后进行轻质气泡混凝土养生,达到一定强度后,再往沉箱里浇筑轻质气泡混凝土;随着轻质气泡混凝土的浇筑,沉箱逐渐受控下沉,浇筑至一定高度后停止,并进行混凝土养生,第二阶段轻质气泡混凝土浇筑结束。
步骤五:在钢壳钢筋混凝土沉箱的四周侧板上搭设模板,往沉箱侧壁内对称均匀浇筑轻质气泡混凝土,使其在沉箱的四周侧壁及搭设模板上形成侧墙,然后进行轻质气泡混凝土养生,达到一定强度后,再往沉箱里浇筑轻质气泡混凝土;随着轻质气泡混凝土的浇筑,沉箱逐渐受控下沉,浇筑至一定高度后停止,并进行混凝土养生,第三阶段轻质气泡混凝土浇筑结束。
步骤六,重复步骤五,直至轻质气泡混凝土厚度达到设计要求,然后现浇混凝土重物压顶及抛石回填。
在施工过程中,动态监控钢壳钢筋混凝土沉箱的平台位置,浮于水面的高度和沉箱底距设计预回填高度的距离,及时调整浇筑的轻质气泡混凝土密度,确保沉箱始终浮于水面且能顺利进行轻质气泡混凝土浇筑。
步骤一中钢壳钢筋混凝土沉箱的箱槽长度为L/n,L为沉管宽度,n为沉管断面内钢壳钢筋混凝土沉箱的个数,箱槽宽度为4.5-5.5米。
所述的预制钢壳钢筋混凝土沉箱底部设有缓冲橡胶垫块。
步骤三中当轻质气泡混凝土浇筑至距钢壳钢筋混凝土沉箱的侧板顶面0.5-1.5m时,停止浇筑并进行轻质气泡混凝土养生。
步骤四中当轻质气泡混凝土浇筑至距钢壳钢筋混凝土沉箱四周侧板上搭设的模板顶面0.5-1.5m时,停止浇筑并进行轻质气泡混凝土养生。
步骤五中当轻质气泡混凝土浇筑至距钢壳钢筋混凝土沉箱四周搭设的模板顶面0.5-1.5m时,停止浇筑并进行轻质气泡混凝土养生。
本发明采用预制钢壳钢筋混凝土沉箱在水面搭建成浇筑平台,然后分层浇筑轻质气泡混凝土完成第一阶段,待第一阶段形成平台后在最外侧立模板浇筑后面阶段轻质气泡混凝土,重复上述工序,直至轻质气泡混凝土达到回填深度,压重下沉至设计标高,最后现浇混凝土重物压顶及抛石回填。由于钢壳钢筋混凝土沉箱及轻质气泡混凝土综合容重较淤泥轻,从而达到减载的目的。
附图说明
图1为本发明的钢壳钢筋混凝土沉箱示意图。
图2为本发明钢壳钢筋混凝土沉箱的空箱浮于沉管上方水面的示意图。
图3为本发明第一次在钢壳钢筋混凝土沉箱中浇筑轻质气泡混凝土的示意图。
图4为本发明在钢壳钢筋混凝土沉箱四周侧板上搭设模板示意图。
图5为本发明在钢壳钢筋混凝土沉箱四周侧板搭设模板后现浇轻质气泡土挡墙的示意图。
图6为本发明再次往钢壳钢筋混凝土沉箱中浇筑轻质气泡混凝土的示意图。
图7为本发明浇筑轻质气泡混凝土下沉到设计标高后现浇混凝土重物压顶的示意图。
图8为本发明钢壳钢筋混凝土沉箱及轻质气泡混凝土组合框架下沉到位后抛石回填示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更清楚、更便于理解,以下结合具体实例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。
本发明的用于沉管隧道管顶减载的缓沉式沉箱施工方法,其特征在于按以下步骤进行:
步骤一:制作预制钢壳钢筋混凝土沉箱,该沉箱由底板和四周侧板组成半封闭长方体箱槽,能浮于沉管上方水面,结构如图1所示,四周侧板设有预留孔洞,便于下一阶段搭设侧壁模板,预制钢壳钢筋混凝土沉箱底部设有缓冲橡胶垫块,防止箱体下沉时对沉管结构的碰撞破坏。根据沉管隧道的尺寸、吊装半径、吊装受力分析计算确定预制箱槽底板及侧板尺寸,标准预制钢壳钢筋混凝土沉箱为长方体,每个沉箱的箱槽长度为L/n且长度为10.4米,沉管宽度L为31.2米,n为3,箱槽宽度为5米,箱槽壁厚为0.2m;可以根据现场沉管尺寸和施工空间做成与之相适应的尺寸,满足多样化的工程需要。
步骤二:将3个预制钢壳钢筋混凝土沉箱经驳船运输或浮运至拟就位置;
步骤三:待上述3个钢壳钢筋混凝土沉箱稳定浮于水面后,如图2所示,往钢壳钢筋混凝土沉箱的箱槽内泵送浇筑轻质气泡混凝土,均匀浇筑,避免沉箱倾斜侧翻。随着轻质气泡混凝土的浇筑,钢壳钢筋混凝土沉箱逐渐受控下沉,当轻质气泡混凝土浇筑至距沉箱的侧板顶面1.0m时停止浇筑,并进行轻质气泡混凝土养生,第一阶段轻质气泡混凝土浇筑结束,如图3所示;
步骤四:在钢壳钢筋混凝土沉箱四周侧板上搭设模板,如图4所示,往沉箱的侧壁内侧对称均匀浇筑轻质气泡混凝土,使其在沉箱四周侧壁及搭设的模板上形成侧墙,如图5所示,然后进行轻质气泡混凝土养生,待混凝土达到一定强度后,再继续往沉箱里浇筑轻质气泡混凝土,随着轻质气泡混凝土的浇筑,钢壳钢筋混凝土沉箱逐渐受控下沉,当轻质气泡混凝土浇筑至距钢壳钢筋混凝土沉箱的侧板顶面1.0m时停止浇筑,并进行轻质气泡混凝土养生,第二阶段轻质气泡混凝土浇筑结束,如图6所示。
步骤五:在钢壳钢筋混凝土沉箱四周搭设的模板上再搭设模板,往沉箱的侧壁内侧对称均匀浇筑轻质气泡混凝土,使其在沉箱的四周搭设的模板上形成侧墙,然后进行轻质气泡混凝土养生,待其达到一定强度后,继续往沉箱里浇筑轻质气泡混凝土,随着轻质气泡混凝土的浇筑,沉箱逐渐受控下沉,当轻质气泡混凝土浇筑至距沉箱的侧板顶面1.0m左右时停止浇筑,并进行轻质气泡混凝土养生,第三阶段轻质气泡混凝土浇筑结束。
整个施工过程中,动态监控钢壳钢筋混凝土沉箱平台的位置,浮于水面的高度和钢壳钢筋混凝土沉箱底距设计预回填高度的距离,及时调整浇筑的轻质气泡混凝土密度,确保钢壳钢筋混凝土沉箱始终浮于水面并能顺利浇筑轻质气泡混凝土。
步骤六,重复步骤五,直至轻质气泡混凝土厚度达到设计要求,当钢壳钢筋混凝土沉箱底部施工全部沉入水中前,再次调整其平台的位置至设计标高处,然后在钢壳钢筋混凝土沉箱顶及预留空腔内填筑砂石,密度为1.7~1.9t/m3的压重体,使箱槽整体缓慢下沉至沉管顶,如图7所示。可以根据钢壳钢筋混凝土沉箱距设计预回填顶面的距离、钢壳钢筋混凝土沉箱及已浇筑的轻质气泡混凝土综合密度等因素确定压重的密度及厚度,确保整个沉箱能顺利沉于沉管顶面,待钢壳钢筋混凝土沉箱、轻质气泡混凝土及压重体沉于沉管顶面后,接着往钢壳钢筋混凝土沉箱四周进行抛石回填如图8所示,以防止钢壳钢筋混凝土沉箱移动。由于钢壳钢筋混凝土沉箱及轻质气泡混凝土综合容重较淤泥轻,从而达到减载的目的。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其他变化,为了简明,它们没有在细节中提供。因此,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.用于沉管隧道管顶减载的缓沉式沉箱施工方法,其特征在于按以下步骤进行:
步骤一:制作预制钢壳钢筋混凝土沉箱,该沉箱由底板和四周侧板组成半封闭长方体箱槽,四周侧板设有预留孔洞,便于下一阶段搭设侧壁模板,标准预制钢壳钢筋混凝土沉箱为长方体,可以根据现场沉管尺寸和施工空间做成与之相适应的尺寸,满足多样化的工程需要。
步骤二:将预制钢壳钢筋混凝土沉箱经驳船运输或浮运至拟就位处;
步骤三:待上述钢壳钢筋混凝土沉箱稳定浮于水面后,往沉箱内泵送轻质气泡混凝土,均匀浇筑,以免沉箱倾斜侧翻,随着轻质气泡混凝土的浇筑,沉箱逐渐受控下沉,当轻质气泡混凝土浇筑至一定高度后停止浇筑并进行混凝土养生,第一阶段轻质气泡混凝土浇筑结束;
步骤四:在钢壳钢筋混凝土沉箱的四周侧板上搭设模板,往沉箱侧壁内对称均匀浇筑轻质气泡混凝土,在沉箱的四周侧壁及搭设模板上形成侧墙,然后进行轻质气泡混凝土养生,达到一定强度后,再往沉箱里浇筑轻质气泡混凝土;随着轻质气泡混凝土的浇筑,沉箱逐渐受控下沉,浇筑至一定高度后停止,并进行混凝土养生,第二阶段轻质气泡混凝土浇筑结束。
步骤五:在钢壳钢筋混凝土沉箱的四周侧板上搭设模板,往沉箱侧壁内对称均匀浇筑轻质气泡混凝土,在沉箱的四周侧壁及搭设模板上形成侧墙,然后进行轻质气泡混凝土养生,达到一定强度后,再往沉箱里浇筑轻质气泡混凝土;随着轻质气泡混凝土的浇筑,沉箱逐渐受控下沉,浇筑至一定高度后停止,并进行混凝土养生,第三阶段轻质气泡混凝土浇筑结束。
步骤六,重复步骤五,直至轻质气泡混凝土厚度达到设计要求,然后现浇混凝土重物压顶及抛石回填。
2.根据权利要求1所述的用于沉管隧道管顶减载的缓沉式沉箱施工方法,其特征在于:步骤一中钢壳钢筋混凝土沉箱的箱槽长度为L/n,L为沉管宽度,n为沉管断面内钢壳钢筋混凝土沉箱的个数,箱槽宽度为4.5-5.5米。
3.根据权利要求1所述的用于沉管隧道管顶减载的缓沉式沉箱施工方法,其特征在于:所述的预制钢壳钢筋混凝土沉箱底部设有缓冲橡胶垫块。
4.根据权利要求1所述的用于沉管隧道管顶减载的缓沉式沉箱施工方法,其特征在于:步骤三中轻质气泡混凝土浇筑至距钢壳钢筋混凝土沉箱侧板顶面0.5-1.5m时,停止浇筑并进行轻质气泡混凝土养生。
5.根据权利要求1所述的用于沉管隧道管顶减载的缓沉式沉箱施工方法,其特征在于:步骤四中轻质气泡混凝土浇筑至距钢壳钢筋混凝土沉箱四周侧板上搭设的模板顶面0.5-1.5m时,停止浇筑并进行轻质气泡混凝土养生。
6.根据权利要求1所述的用于沉管隧道管顶减载的缓沉式沉箱施工方法,其特征在于:步骤五中轻质气泡混凝土浇筑至距钢壳钢筋混凝土沉箱四周搭设的模板顶面0.5-1.5m时,停止浇筑并进行轻质气泡混凝土养生。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20200922 |
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