CN113338993B - 一种联络通道加强环梁结构及其施工方法 - Google Patents

一种联络通道加强环梁结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种联络通道加强环梁结构及其施工方法，该结构包括：混凝土浇筑的环梁主体、洞门，所述洞门设置在主隧道的侧壁上，所述环梁主体为浇筑在洞门外圆周外的混凝土结构；在所述洞门内预埋有钢环，所述钢环用于在始发接收时与钢套筒焊接为一个密闭性整体；在所述环梁主体的外壁与钢环之间预埋有多个注浆导管、遇水膨胀橡胶和止水条。本发明通过施工加强环梁来提高联络通道开洞处管片结构的强度，洞门破除时，有效地保证了整体结构的密封性、稳定性和安全性。

Description

一种联络通道加强环梁结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种联络通道加强环梁结构及其施工方法。
背景技术
海底隧道联络通道设置在两条主隧道之间，起到联通、排水及防火等重要作用的通道。
联络通道洞门破除期间，主隧道成型管片的受力发生变化，可能存在主隧道受损的情况。同时，对于海底隧道，还可能发生涌水、涌砂事故，严重威胁施工人员的安全。因此，在破除管片之前，要先进行加固处理，并采取合适的破除方法，以保证施工安全。
机械法联络通道洞门破除前，通常采用注浆或者冷冻的方式进行加固，同时起到止水的作用。而对于大埋深、高水压的海底环境，仅仅采用以上方式，不足以保证主隧道结构的稳定。
海底隧道工程地质环境复杂，存在较高的孔隙水压力，且面临海水无限补给，联络通道施工安全风险极高，如何保证联络通道洞门破除在海底复杂地质环境中的施工安全性，是提升海底联络通道建设水平的关键。现有的联络通道的方法中：冻结法会面临着冻结孔漏水、冻结管断裂、冻结壁失稳的风险，且有着成本高、工期长、解冻后二次应力分布不均匀的问题，帷幕注浆法也同样拥有注浆盲区的问题，使得注浆不均匀仍然会带来发生事故的风险。
发明内容
为解决上述现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种能够提高洞门破除处管片结构强度的加强环梁以及其该加强环梁的施工方法。
一种联络通道加强环梁结构，包括：混凝土浇筑的环梁主体、洞门，所述洞门设置在主隧道的侧壁上，所述环梁主体为浇筑在洞门外圆周外的混凝土结构；在所述洞门内预埋有钢环，所述钢环用于在始发接收时与钢套筒焊接为一个密闭性整体；
在所述环梁主体的外壁与钢环之间预埋有多个注浆导管、遇水膨胀橡胶和止水条。
进一步地，如上所述的联络通道加强环梁结构，所述钢环埋设在洞门的内边缘。
进一步地，如上所述的联络通道加强环梁结构，所述注浆导管包括预埋在环梁主体外边缘的内侧的外注浆导管和预埋在钢环外圆周的内注浆导管。
进一步地，如上所述的联络通道加强环梁结构，所述外注浆导管和内注浆导管以环梁圆心为准，每60°分布有一个。
进一步地，如上所述的联络通道加强环梁结构，在每个注浆导管的一侧设置有一个所述遇水膨胀橡胶。
一种联络通道加强环梁结构的施工方法，包括以下步骤：
S1:钢筋放样，在需要破除的主体隧道管片内壁上按图纸及施工规范放样；
S2:植筋施工，检查被植筋混凝土表面是否完好，钢筋探测核对标记植筋部位；按图纸要求，根据植筋的直径对照相应的孔径和孔深进行打孔，准备好的钢筋旋转着缓缓插入孔底，在规定的固化时间内进行安装，使得锚固剂均匀的附着在螺栓的表面，待其固化后再进行其他工作；
S3:预埋件及预留孔施工，将预埋钢环、预埋外注浆导管、内注浆导管、遇水膨胀橡胶、止水条预埋螺栓，按图纸放样精确固定在模板上，并在基础垫层或模板上做明显标记；
S4:钢筋绑扎，放线并验线→绑扎钢筋→钢筋自检；
S5:模板施工，加强环梁结构竹胶板立模；
S6:混凝土浇筑，利用混凝土进行环梁浇筑并充分振捣，并按规范进行养护。
进一步地，如上所述的施工方法，所述步骤S2，植筋保证钻孔垂直度偏差≤1°，平面位置偏差≤10mm。
有益效果：
本发明提供的联络通道加强环梁结构，通过浇筑的环梁提高了洞门所在管片的刚度、强度，减轻了应力集中的现象，起到了明显的加固作用，从而保证管片在破除时能够具有足够的稳定性，近而避免了因管片破除时强度骤降而导致的洞口变形过大的问题。该加强环梁结构能够有效防止大埋深海底隧道机械法联络通道与主体拼接处发生突砂涌水的事故，且结构形式简单。
本发明提供的施工方法施工速度快、机械化程度高、工后沉降小、安全性高。
附图说明
图1为本发明联络通道加强环梁结构在隧道上的横向剖面图；
图2为图1的A-A向剖面图；
图3为本发明联络通道加强环梁结构施工完成后的状态图；
图4为图1的局部放大图；
附图标记：
1-环梁主体；2-钢环；3-注浆导管；4-遇水膨胀橡胶；5-止水条；6-隧道；11-洞门；31-外注浆导管；32-内注浆导管。
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，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
如图1-3所示，本发明提供的联络通道加强环梁结构，包括混凝土浇筑的环梁主体1、洞门11，所述洞门11设置在主隧道的侧壁上，所述环梁主体1为浇筑在洞门11外圆周外的混凝土结构；在所述洞门11内预埋有钢环2，所述钢环2用于在始发接收时与钢套筒焊接为一个密闭性整体；
在所述环梁主体1的外壁与钢环2之间预埋有多个注浆导管3、遇水膨胀橡胶4和止水条5。
具体地，所述预埋钢环2的厚度在10mm±2mm，该钢环2预埋在钢筋混凝土加强环梁的内边缘，其作用能保证机械法联络通道始发接收的钢套筒焊接形成一个密闭的整体。
本发明提供的加强环梁结构，通过施工加强环梁来提高联络通道开洞处管片结构的强度，洞门破除时，有效地保证了整体结构的密封性、稳定性和安全性。具体地，由于在接收和始发时可以使钢套筒与加强环梁结构上的预埋钢环进行焊接，因此可以保证密封性，同样预埋注浆导管也可以对接缝处进行注浆也能保证密封性，且在钢环上部(加强环梁内部)预埋了注浆导管、止水条、遇水膨胀橡胶，止水条和遇水膨胀橡胶具有止水的功能，可以通过注浆导管再对施工缝进行注浆，防止涌水，涌砂这种事故的发生。
此外，因为洞口的破除，对管片的强度削弱非常明显，且存在应力集中现象，而加强环梁结构大幅度提高了洞口周围的强度，减轻了应力集中现象，起到明显的加固作用，从而预防了在管片破除时强度骤降导致洞口变形过大(变形大也容易形成通道使水涌入)带来的失稳问题，进而保障了施工的稳定性及安全性。
如图4所示，所述注浆导管3包括预埋在环梁主体1外边缘的内侧的外注浆导管31和预埋在钢环2外圆周的内注浆导管32。其中，所述外注浆导管31用于对管片和现浇混凝土缝隙注浆，内注浆导管32用于对钢环和现浇混凝土缝隙注浆。
本发明在环梁主体1的内外边缘之间分别分布注浆导管，能够使得对接缝处得的全面的注浆，从而可以进一步提高环梁的密封性。
优选地，为了进一步提高环梁的密封性，所述外注浆导管31和内注浆导管32以环梁主体1圆心为准，每60°分布有一个。
优选地，为了进一步提高环梁的密封性，在每个注浆导管3的一侧设置有一个所述遇水膨胀橡胶4。
本发明还提供一种联络通道加强环梁结构的施工方法，包括以下步骤：
1.钢筋加工
(1)钢筋放样按图纸及施工规范，由钢筋加工厂工长进行放样，确定尺寸，画出形状，经过技术负责审核后下料。
(2)调直：采用调直机械调直盘条，调直过程中除锈。
(3)切断：据放样表编号下料，分规格挂好料牌，切料时不得有端部弯起现象，长短搭配，先断长料，不得用短尺量长度，防止产生累计误差，防止出现马蹄槎，禁止用气割下料。
(4)成型：采用弯曲机和手工弯曲工具，应先加工样品，看尺寸无误后大批量断料，检查其质量并验收，不能反复弯曲以免产生裂纹，下料长度应减去弯曲调直值。
(5)滚轧直螺纹加工：
①丝头加工流程：钢筋端面切头→滚压螺纹丝头→质量检验→带帽保护→丝头质量抽查→分类码放。
②钢筋：切头用砂轮切割机平头，不准出现马蹄型。
③滚压螺纹：使用滚压螺纹机加工成螺纹。
④质量检验方法：用卡板检验丝头长度，用止环回规检验丝头大小(直径)。
2.植筋工艺
植筋锚固深度250mm，具体植筋要求如下：
(1)对于本工程植筋结构用植筋胶，须采用专门配置的改性环氧树脂或改性乙烯基脂累胶粘剂，并满足A级胶性能合格指标。
(2)正式施工前，应对其进行拉拔试验。
(3)植筋施工工艺及步骤如下：
①准备：检查被植筋混凝土表面是否完好，钢筋探测核对标记植筋部位。
②钻孔：按图纸要求，根据植筋的直径对照相应的孔径和孔深进行打孔，钻孔过程中若未达到设计孔深而碰到结构主筋，不可打断或破坏，应另行在附近选孔位，原孔位以等强度无收缩水泥混凝土填实。
③清空：采用压缩空气清孔，用毛刷刷三遍，吹三遍，确保孔壁无尘。
④注胶：注胶时将搅拌头插入孔的地步开始注胶，逐渐向外移动，直至注满孔体积的2/3即可。
⑤植筋：准备好的钢筋旋转着缓缓插入孔底，在规定的固化时间内进行安装，使得锚固剂均匀的附着在螺栓的表面，待其固化后再进行其他工作。
在固化期内禁止扰动螺栓，清孔时不仅要采用吹气筒或气泵等工具，同时也必须采用毛刷等设备清楚附着在孔壁上的灰尘。保证钻孔垂直度偏差≤1°，平面位置偏差≤10mm。
3.预埋件及预留孔施工技术措施
(1)预埋件及预留孔洞位置的准确程度直接影响到日后结构的使用功能和整体质量。预埋件及预留孔洞位置的精度控制技术贯穿于施工的全过程。
(2)会审与土建施工图相关的图纸,绘制详细的预埋件及预留孔布置图，防止施工过程中出现错漏。
(3)根据设计尺寸测量放样，并在基础垫层或模板上做明显标记。预留孔洞及预埋件应根据放样精确固定在模板上，并采用钢筋固定，确保预留孔洞及预埋件位置正确及不发生位移。
(4)在混凝土浇注过程中，严禁振捣器直接碰撞预留孔模型及各类预埋件。
(5)拆模后立即对预留孔洞及预埋件进行复查，确保其位置准确，否则立即进行必要的修复。
4.钢筋绑扎
绑扎前所有操作人员做好交底，钢筋技术员熟悉图纸，指挥工人。
将需要规格、型号、数量由加工场放到指定地点，所有钢筋保护层均用塑料垫块(H型、环型)垫块来保证，墙筋需保证筋的位置、间距。
钢筋绑扎的工艺流程：放线并验线→绑扎钢筋→钢筋自检。
(1)据图纸由测量放出结构的位置线及洞口控制线，测放在主隧道管片上，用红漆标识，监理验线后开始进行下一步工序。
(2)摆放并固定好脚手架，安装预埋件并定位，再进行钢筋植筋、焊接钢筋及绑扎钢筋。
5.模板施工
(1)加强环梁结构采用15mm竹胶板立模，模板支架在混凝土满足强度要求后拆除。模板与支架的配置在满足现场施工的前提下经济合理的配置。模板支撑体系采用钢管支架。钢筋现场按设计及规范要求加工、安装。混凝土采用商品混凝土，自卸至料斗内送至井内，采取人工倒运入模，采用平板式振捣器和插入式振动器进行振捣。
(2)侧墙模板采用15mm厚竹胶板，次龙骨采用双拼50mm×100mm方木，沿垂直底板方向布设，间距200mm；主龙骨采用50mm×100mm矩形钢管，沿隧道线路方向布设，间距600mm；支架采用
Figure GDA0003199161010000091
钢管，满堂搭设，长×宽×步距＝900×900×600mm。
(3)分层、分段长度考虑结构受力、模板高度、一次混凝土灌注能力、混凝土水化热、结构防水、抗裂、混凝土收缩与徐变等的影响，并结合工程的具体特点综合考虑。
6.混凝土工程施工
加强环梁结构采用钢筋混凝土结构。采用C45混凝土，抗渗等级为P12。
(1)振捣和浇筑一般要求
①本工程流水施工，每一流水段混凝土应连续浇筑，如必须间歇，间歇时间应尽量缩短，并在下层混凝土初凝前浆上层混凝土浇筑完毕。
②浇筑混凝土时为防止混凝土分层离析，混凝土由料斗、泵管内卸出时，其自由倾浇高度≤2m，防止混凝土分层离析超过2m应加串筒或斜槽，混凝土浇筑时不得冲击模板。
③浇筑前底部先填30～50mm厚的同配合比去石子砂浆。
④专人看模随时观察，发生变形移位时应立即停止浇筑，并在初凝前修正完好。
隐蔽工程验收合格后，进行混凝土浇筑。混凝土振捣采用平板式振捣器或插入式振捣器振捣，混凝土振捣密实后，以钢筋棍上标高及水平标高线为准检查平整度，高的铲掉，凹的补平，用水平刮杠刮平，表面再用木抹子搓平，最后用铁抹子压光。混凝土养护采用蓄热法养护，在已浇混凝土表面覆盖一层塑料薄膜，两层土工布。
墙混凝土分层浇筑，分层振捣，每次浇筑厚度根据现场使用振捣器而定，为其有效长度的1.25倍，浇筑厚度采用尺杆配手把灯加以控制。洞门两侧混凝土高度保持一致，必须同时下灰，同时振捣，以防止洞门变形。振捣棒不得触动钢筋和预埋件，除上面振捣外下面要有人随时敲打模板检查是否漏振。墙分两层浇筑时，在浇筑上一层混凝土前必须用无齿锯将施工缝边缘用无齿锯切割以保证施工缝顺直，切割时严格控制切割深度，不得触动钢筋。
(2)混凝土养护：打完后立即对外露混凝土面铺设塑料薄膜对混凝土进行养护并在其上面铺设两层土工布进行养护。养护时间不少于14d。
(3)结构混凝土的强度等级必须符合设计要求。用于检查结构构件混凝土强度的试件，应在混凝土的浇筑地点随机抽取。取样与试件留置应符合下列规定：
①每拌制100盘且不超过100m3的同配合比的混凝土，取样不得少于一次。
②每工作班拌制的同一配合比的混凝土不足100盘时，取样不得少于一次。
③当一次连续浇筑超过1000m3时，同一配合比的混凝土每200m3取样不得少于一次。
④同一配合比的混凝土，取样不得少于一次。
⑤每次取样应至少留置一组标准养护试件，同条件养护试件的留置组数应根据实际需要确定。
⑥试块制作在常温时制作28d标养试块及备用试块，同条件试块置于现场加锁铁笼中做好同条件养护。
7.成品养护
(1)采用浇水养护方式的要保证混凝土具有足够湿润状态；冬期施工平面及立面结构采用覆盖塑料薄膜和草帘，直到混凝土达到设计强度。在已浇筑混凝土强度达到设计以后始上人和安装钢管支架及模板。如有在混凝土未达到临界强度须上人操作时，须在混凝土表面铺跳板或胶合板增加受力面积，防止混凝土被踩坏。
(2)竖向构件侧面模板应在混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆模而受损失时方可拆除。
(3)已浇筑好混凝土门洞口及柱四角在1.5m高范围内用30mm宽多层板护角处理，防止破坏其棱角。浇筑混凝土时支设泵管用的马凳底面必须用钢板，以防破坏混凝土和模板。派专人看钢筋对错位钢筋及时纠正处理保证钢筋位置和间距正确。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种联络通道加强环梁结构，其特征在于，包括：混凝土浇筑的环梁主体（1）、洞门（11），所述洞门（11）设置在主隧道的侧壁上，所述环梁主体（1）为浇筑在洞门（11）外圆周外的混凝土结构；在所述洞门（11）内预埋有钢环（2），所述钢环（2）用于在始发接收时与钢套筒焊接为一个密闭性整体；通过浇筑的环梁主体（1）提高了洞门所在管片的刚度、强度，以保证管片在破除时能够具有稳定性；
在所述环梁主体（1）的外壁与钢环（2）之间预埋有多个注浆导管（3）、遇水膨胀橡胶（4）和止水条（5）；
所述钢环（2）埋设在洞门（11）的内边缘；
所述注浆导管（3）包括预埋在环梁主体（1）外边缘的内侧的外注浆导管（31）和预埋在钢环（2）外圆周的内注浆导管（32）；
所述外注浆导管（31）和内注浆导管（32）以环梁圆心为准，每60°分布有一个；
在每个注浆导管（3）的一侧设置有一个所述遇水膨胀橡胶（4）。
2.一种联络通道加强环梁结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:钢筋放样，在需要破除的主体隧道管片内壁上按图纸及施工规范放样；
S2:植筋施工，检查被植筋混凝土表面是否完好，钢筋探测核对标记植筋部位；按图纸要求，根据植筋的直径对照相应的孔径和孔深进行打孔，准备好的钢筋旋转着缓缓插入孔底，在规定的固化时间内进行安装，使得锚固剂均匀的附着在螺栓的表面，待其固化后再进行其他工作;
S3:预埋件及预留孔施工，将预埋钢环（2）、预埋外注浆导管（31）、内注浆导管（32）、遇水膨胀橡胶（4）、止水条（5）、预埋螺栓，按图纸放样精确固定在模板上，并在基础垫层或模板上做明显标记；
混凝土浇筑的环梁主体（1）、洞门（11），所述洞门（11）设置在主隧道的侧壁上设置洞门（11），环梁主体（1）为浇筑在洞门（11）外圆周外的混凝土结构；在所述洞门（11）内预埋所述钢环（2），所述钢环（2）用于在始发接收时与钢套筒焊接为一个密闭性整体；
在所述环梁主体（1）的外壁与钢环（2）之间预埋有多个注浆导管（3）、遇水膨胀橡胶（4）和止水条（5）；所述钢环（2）埋设在洞门（11）的内边缘；所述注浆导管（3）包括预埋在环梁主体（1）外边缘的内侧的外注浆导管（31）和预埋在钢环（2）外圆周的内注浆导管（32）；所述外注浆导管（31）和内注浆导管（32）以环梁圆心为准，每60°分布有一个；在每个注浆导管（3）的一侧设置有一个所述遇水膨胀橡胶（4）；
S4:钢筋绑扎，放线并验线→绑扎钢筋→钢筋自检；
S5:模板施工，加强环梁结构竹胶板立模；
S6:混凝土浇筑，利用混凝土进行环梁浇筑并充分振捣，并按规范进行养护;
通过浇筑的环梁主体（1）提高了洞门所在管片的刚度、强度，以保证管片在破除时能够具有稳定性。
3.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S2，植筋保证钻孔垂直度偏差≤1°，平面位置偏差≤10mm。
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