CN112726652A - 一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置，包括上垫层、下垫层及设在所述上垫层和下垫层之间的若干液压伸缩缸，每一所述液压伸缩缸的伸缩端和底端分别与所述上垫层和下垫层通过斜支撑固定连接；所有所述液压伸缩缸通过液压管串联；本发明还公开基于该装置的一种控制隧道推出式接头沉降的施工方法。本发明结构简单，施工方便，弥补了因基础的承载力不足出现差异沉降导致接头支撑不稳定的情况，同时在接头进行对接时，盒式基础装置中的上垫层的碎石处于落下的状态不会对接头对接的过程造成任何的影响，保证了对接的稳定性，同时确保对接后的接头能够被稳定的支撑起来。

Description

一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置及施工方法

技术领域

本发明涉及海底隧道施工对接技术，具体为一种用于控制钢壳混凝土沉管隧道推出式最终接头差异沉降的自调节盒式基础装置及施工方法

背景技术

在海底进行隧道施工时，由于海底压力过大，环境复杂，给整个施工带来了极大的难度，尤其在进行隧道接头对接时，更是难中之难。目前，在海中施工推出式最终接头与主体管节对中连接施工中，如说明书附图1所示，推出式接头包括，钢壳扩大段、接头管节段A及端封板和接头管节段B及端封板，推出段及端封板，推出段嵌入钢壳扩大段内，推出段下端设置滑道板，滑道板设置与钢壳扩大段底端，推出段与节头管节段拉合台座，推出段与接头管节段之间拉合钢绞线；在进行对接时，将接头管节段B推出与接头管节段A连接。由于实际施工中不可避免存在施工误差，容易造成在推动式接头推出时，造成推出式接头发生偏移，造成后期对接不准确的情况，需要进行多次重复的纠偏，给接头对接带来极大的不便。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种能够避免钢壳混凝土隧道推出接头因基础承载力不强而出现差异沉降，使对接后的接头更加稳定的自调节盒式基础装置及施工方法。

本发明解决其技术问题所采用技术方案为：一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置，包括上垫层、下垫层及设在所述上垫层和下垫层之间的若干液压伸缩缸，每一所述液压伸缩缸的伸缩端和底端分别与所述上垫层和下垫层通过斜支撑固定连接；所有所述液压伸缩缸通过液压管串联，实现同步工作，液压管提供液压伸缩缸液压源以推动上垫层上行与完成对接的接头接触。

进一步的，所述上垫层上方和所述下垫层下方分别铺垫有碎石层，碎石层在与对接处进行抵触连接时可以提供一部分缓冲作用，当碎石层内的碎石空隙压紧时，可提供相应的承载能力。其中，所述碎石层外还可设有一块挡板，防止碎石掉落。

进一步的，所述上垫层的下方依次设有上钢筋混凝土顶板和上锚板，所述下垫层的上方依次设有下钢筋混凝土顶板和下锚板，所述上锚板和下锚板分别与所述斜支撑固定连接。

进一步的，所述上锚板和下锚板之间设有由上侧盖和下侧盖形成的侧围板，所述上锚板、下锚板和侧围板之间形成盒式的封闭空间，所述上侧盖和下侧盖呈相互对接的“L”形，所述上侧盖的水平部与上锚板的下端面固定连接，所述下侧盖的水平部与下锚固板的上端面固定连接，其中，上侧盖和下侧盖的垂直部长度不小于所述所述液压伸缩缸伸缩端的活动长度。

进一步的，所述上侧盖和/或下侧盖上设有伸入所述封闭空间的注浆管，且所述封闭空间内(所述上锚板、下锚板和侧围板之间)还可填充有碎石。当液压伸缩缸推动上垫层与完成对接的接头接触后，通过注浆管向封闭空间内注浆(水泥浆)，可使其凝固定型。

进一步的，所述上垫层内设有用于检测液压伸缩缸推动上垫层与完成对接后的推出式接头之间压力的压力传感器，来确定上垫层与推出式接头之间的接触情况。

本发明还公开一种控制隧道推出式接头沉降的施工方法，依据上述的一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置，执行如下步骤：

S0.根据推出式接头的结构自重、水的浮力及其它荷载等等，确定液压伸缩缸数量，计算上、下钢筋混凝土顶板的配筋，按设计需要布置的液压伸缩缸的布置位置及数量，组装出所需的一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置；并在推出式接头对接处的下方施工碎石垫层，并检测碎石垫层平整度，直到碎石垫层平整度符合要求为止；

S1.将上述的一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置放到推出式接头对接处的下方的碎石垫层上；

S2.推出式接头对接完成后，启动所述液压伸缩缸，液压伸缩缸推动上垫层与推出式接头对接处进行接触，当压力传感器检测到上垫层与推出式接头对接处的压力值与设定的压力值误差小于10％时，液压伸缩缸停止工作，锁定液压伸缩缸，完成上碎石垫层的提升；

S3.通过注浆管向装置内部进行注浆，当压力传感器检测到的压力值增大到设定值时，注浆停止；

S4.在装置外注浆，对装置进行封闭保护，避免锈蚀，完成施工。

本发明的有益效果是：本发明结构简单，施工方便，在推出式接头完成对接后通过液压伸缩缸驱动上垫层与对接处进行抵触连接，通过该盒式基础装置弥补了因基础的承载力不足出现差异沉降导致接头支撑不稳定的情况，同时在接头进行对接时，自调节盒式基础装置中的上垫层的碎石处于落下的状态不会对接头对接的过程造成任何的影响，保证了对接的稳定性，同时确保对接后的接头能够被稳定的支撑起来。

附图说明

图1为背景技术中接头管节段A和接头管节段B对接的结构示意图；

图2为本发明的使用状态示意图；

图3为本发明的盒式基础装置的正视结构剖切图；

图4为本发明的盒式基础装置的侧视结构剖切图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的说明。

如图2至图4所示，一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置C，包括上垫层1、下垫层2及设在所述上垫层1和下垫层2之间的若干液压伸缩缸3，每一所述液压伸缩缸3的伸缩端和底端分别与所述上垫层1和下垫层2通过斜支撑4固定连接；所有所述液压伸缩缸3通过液压管5串联实现同步工作，液压管5提供液压伸缩缸3液压源以推动上垫层1上行与对接后的接头管节段A和接头管节段B的对接处进行抵触，避免对接头管节段A和接头管节段B的对接处造成损伤。

其中，所述上垫层1上方和所述下垫层2下方分别铺垫有碎石层，碎石层在与对接处进行抵触连接时可以提供一部分缓冲作用，当碎石层内的碎石空隙压紧时，可提供相应的承载能力。其中，所述碎石层外还可设有一块挡板14，该挡板14防止碎石和土跑走，挡板14与上垫层1周边固定连接，挡板14可采用L形软钢片连接，避免与推出接头的刚性碰撞及损伤。所述上垫层1内还设有用于检测液压伸缩缸3推动上垫层1与完成对接后接头之间压力的压力传感器15检测压应力。

进一步的，所述上垫层1的下方依次设有上钢筋混凝土顶板6和上锚板8，所述下垫层2的上方依次设有下钢筋混凝土顶板7和下锚板9，所述上锚板8和下锚板9分别与所述斜支撑7固定连接。通过上、下钢筋混凝土顶板作为基础板，可以保证制成的稳定性，所述的斜支撑4采用倒三角状的支撑架，使液压伸缩缸3在推动上混凝土顶板向上移动时更加的稳定，并减少应力集中；斜支撑4与上锚板8和下锚板9采用焊接，施工方便。

进一步的，为了保证液压伸缩缸3能够在伸缩式不会受到影响，同时在完成支撑伸缩后该盒式基础装置为一整体，所述上锚板8和下锚板9之间设有由上侧盖10和下侧盖11形成的侧围板，所述上锚板8、下锚板9和侧围板之间形成盒式的封闭空间，所述液压伸缩缸3和其连接在液压伸缩缸3上的斜支撑4位于封闭空间内，所述上侧盖10和下侧盖11呈相互对接的“L”形，所述上侧盖10的水平部与上锚板8的下端面进行焊接固定连接，所述下侧盖11的水平部与下锚固板9的上端面进行焊接固定连接，其中，上侧盖10和下侧盖11的垂直部长度不小于所述所述液压伸缩缸6伸缩端的活动长度。

进一步的，所述上侧盖10和/或下侧盖11上设有伸入所述封闭空间的注浆管13，且所述封闭空间内(所述上锚板、下锚板和侧围板之间)还可填充有碎石。当液压伸缩缸3推动上垫层1与完成对接的接头接触后，通过注浆管13向封闭空间内注浆，注浆材料包括速凝材料，具体可以为水泥浆，注入到侧围板中的速凝材料与碎石结合，将整个盒式基础凝固为一体，保证了整个盒式基础装置在进行支撑时的稳定性。

具体在工作时，将接头管节段A和接头管节段B的对接处通过碎石垫平，将自调节盒式基础放在接头管节段A和接头管节段B的对接处的下方，所述液压伸缩缸处于缩回状态，将接头管节段B从钢壳扩大段中推出，接头管节段B与接头管节段A对接后，启动液压伸缩缸进行伸长，推动上碎石垫层上行与接头管节段A和接头管节段B的对接处抵触，对接头管节段A和接头管节段B的对接处进行支撑，有效避免对接后的承载力不足造成差异沉降现象，同时避免了目前采用过高的垫层，对接头管节段A和接头管节段B对接过程中造成影响，过低的垫层仍然会出现承载力不足造成差异沉降的现象。

本盒式基础装置的上下底板为混凝土结构，上下侧盖为嵌入式钢板结构，实现上下侧盖嵌入，侧盖与上下混凝土上锚板实现焊接连接，侧壁设置空隙，便于水和气体排出，盒式基础装置设置多排注浆管，包括盒内注浆系统和盒外注浆系统，通过单一注浆孔，引入多组注浆管，注浆管包括速凝材料，盒式基础装置内部设置碎石垫层，多排注浆管穿入碎石垫层，在侧盖上设置液压油管通过的孔，所述液压提升系统设置自锁功能，达到一定高度后具备自锁功能。

本发明还公开一种控制隧道推出式接头沉降的施工方法，依据上述的一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置，执行如下步骤：

S1.根据推出式接头的结构自重、水的浮力及其它荷载等，同时扣除浮力后上碎石垫层1重量G2,上混凝土顶板6重量G3,确定总竖向荷载G＝G1+G2+G3；根据单个液压伸缩缸3提供的顶升力F1，确定总液压缸数量N＝G*g/F1，其中g为重力常数；

根据布置的液压伸缩缸3布置位置及数量，计算出上混凝土顶板6和下混凝土顶板7的配筋；假定上混凝土顶板6与液压缸连接处为刚接，运用倒楼盖法对上混凝土顶板6进行配筋计算，确定上混凝土盖板配筋；下混凝土顶板7计算盒式基础基地反力，液压缸作用处按照刚接连接，按照倒楼盖法进行计算下混凝土顶板7配筋，最后组装相应的一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置；

S2.在推出式接头对接处的下方施工碎石垫层，并检测碎石垫层平整度，直到碎石垫层平整度符合要求为止；

S3.将S1组装好的一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置放到推出式接头对接处的下方的碎石垫层上；

S4.将接头管节段A及含有钢壳扩大段接头管节段B下放，然后将含有钢壳扩大段接头管节段B慢慢推出，并与接头管节段A对接完成；

S5.启动所述液压伸缩缸，液压伸缩缸推动上垫层与推出式接头对接处进行接触，当压力传感器检测到上垫层与推出式接头对接处的压力值与设定的压力值误差小于10％时，液压伸缩缸停止工作，锁定液压伸缩缸，完成上碎石垫层的提升；

S6.通过注浆管向装置内部进行注浆，当压力传感器检测到的压力值增大到设定值时，注浆停止；

S7.在装置外注浆，对装置进行封闭保护，避免锈蚀，完成施工。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置，其特征在于，包括上垫层、下垫层及设在所述上垫层和下垫层之间的若干液压伸缩缸，每一所述液压伸缩缸的伸缩端和底端分别与所述上垫层和下垫层通过斜支撑固定连接；所有所述液压伸缩缸通过液压管串联。

2.根据权利要求1所述的一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置，其特征在于，所述上垫层上方和所述下垫层下方分别铺垫有一层碎石。

3.根据权利要求2所述的一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置，其特征在于，所述碎石层外还设有一块挡板。

4.根据权利要求2所述的一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置，其特征在于，所述上垫层的下方依次设有上钢筋混凝土顶板和上锚板，所述下垫层的上方依次设有下钢筋混凝土顶板和下锚板，所述上锚板和下锚板分别与所述斜支撑固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置，其特征在于，所述上锚板和下锚板之间设有由上侧盖和下侧盖形成的侧围板，所述上锚板、下锚板和侧围板之间形成封闭空间，所述上侧盖和下侧盖呈相互对接的“L”形，所述上侧盖的水平部与上锚板的下端面固定连接，所述下侧盖的水平部与下锚固板的上端面固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置，其特征在于，所述上侧盖和下侧盖的垂直部长度不小于所述所述液压伸缩缸伸缩端的活动长度。

7.根据权利要求5所述的一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置，其特征在于，所述上侧盖和/或下侧盖上设有注浆管。

8.根据权利要求7所述的一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置，其特征在于，所述封闭空间内填充有碎石。

9.根据权利要求1所述的一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置，其特征在于，所述上垫层内设有压力传感器。

10.一种钢壳混凝土沉管隧道推出式最终接头纠偏系统的施工方法，其特征在于，执行如下步骤：

S1.将权利要求1-9任一所述的一种控制隧道推出式接头沉降的盒式基础装置放到推出式接头对接处的下方；

S2.推出式接头对接完成后，启动所述液压伸缩缸，液压伸缩缸推动上垫层与推出式接头对接处进行接触，当压力传感器检测到上垫层与推出式接头对接处的压力值与设定的压力值误差小于10％时，液压伸缩缸停止工作，锁定液压伸缩缸，完成上碎石垫层的提升；

S3.通过注浆管向装置内部进行注浆，当压力传感器检测到的压力值增大到设定值时，注浆停止；

S4.在装置外注浆，对装置进行封闭保护，避免锈蚀，完成施工。

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