CN113668610A - 一种钢壳混凝土沉管半浮态浇筑方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢壳混凝土沉管隧道施工技术领域，公开了一种沉管混凝土半浮态浇筑方法，包括以下步骤：在干坞内进行沉管总体钢壳结构组装或总拼；在坞内进行沉管底板隔仓、全部或部分墙体隔仓混凝土浇筑；将在坞内完成部分混凝土浇筑的沉管浮运至水上浮态浇筑工位；在浮态浇筑工位进行沉管剩余墙体隔舱、顶板隔舱混凝土浇筑。沉管混凝土浇筑采用在干坞陆域施工场内进行部分浇筑和在水上进行第二次浇筑结合的方式，降低了对坞底承载力、浮运航道水深尺度及干坞底标高的要求；与全程干坞浇筑的方式相比既缩短了干坞的使用周期，更缩短了沉管浇筑和运输的整体工期，又减少了临时工程疏浚量，降低了工程造价，有利于环境保护。
Description
技术领域
本发明涉及钢壳沉管隧道施工技术领域，特别是涉及一种钢壳混凝土沉管半浮态浇筑方法。
背景技术
钢壳沉管隧道主要结构为钢板+混凝土+钢板的“三明治”形式，钢壳沉管隧道为外壳和内壳钢板拼焊加工成形，并且在外壳和内壳之间形成有多个浇筑隔舱的一种沉管结构。这种钢壳沉管在沉放前，需要向浇筑隔舱中浇筑混凝土以完成沉管预制工作。
目前国内，钢壳沉管混凝土的浇筑方法主要为全陆域坐底浇筑法和浮态浇筑法两种。全陆域坐底浇筑法是在干坞内进行管节隔舱浇筑，在坞内浇筑有利于施工设备布置，施工较为便利。但是，全陆域坐底浇筑法对坞底承载力要求高、干坞深度尺度要求较大、钢壳沉管浇筑完成后对浮运航道的选择范围缩小，同时加大了浮运航道疏浚量。而浮态浇筑由于部分混凝土在水中进行浇筑在水中进行浇筑，受水流影响控制难度较大。
发明内容
本发明的目的是：解决采用全陆域坐底干坞浇筑对场地、坞底承载力及干坞水深尺度、管节浮运航道疏浚工程量等需求较高难以满足的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种沉管混凝土半浮态浇筑方法，包括以下步骤：
在干坞内进行沉管总体钢壳结构组装；
在干坞内进行沉管底板隔舱、部分墙体隔舱混凝土浇筑；
将在干坞内部分浇筑完成的沉管浮运至系泊码头浇筑工位；
在系泊码头浇筑工位进行沉管墙体隔舱、顶板隔舱混凝土浇筑。
优选地，
步骤1、一次浇筑前期准备：包括在干坞内进行支墩布置、沉管总体结构组装和干坞内浇筑设备就位；
步骤2、一次浇筑：包括
在干坞内对沉管进行底板混凝土浇筑，同时进行结构温度及变形监测；
在干坞内对沉管进行部分墙体混凝土浇筑，同时进行结构温度及变形监测；
上述浇筑完成后进行一次舾装；
步骤3、二次浇筑前期准备：将部分浇筑的沉管浮运至水上浮态浇筑工位，浮态浇筑设备就位；
步骤4、二次浇筑：
在水上浮态浇筑工位进行剩余墙体混凝土浇筑，同时进行结构温度及变形监测；
在水上浮态浇筑工位进行顶板混凝土浇筑，同时进行结构温度及变形监测；
上述浇筑完成后进行二次舾装。
优选地，在二次舾装之前，浇筑管内压舱混凝土进行干舷高度调节。
优选地，混凝土浇筑过程同时进行混凝土脱空监测和修复。
优选地，沉管包括底板、墙体和顶板，底板、墙体和顶板均匀分成若干浇筑段。
优选地，在干坞内对沉管使用料斗、缓冲串管、拖泵和布料机配合进行浇筑。
优选地，系泊码头浇筑工位布置拖泵在码头前沿，管面布置布料机，泵管从拖泵连接至布料机，泵管布设于连接工装(如登船梯、泵管架)上。
优选地，浮运航道水深尺度受限时，减少坞内陆域工位的混凝土浇筑量；在完成沉管一次舾装后，将沉管浮运至隧址附近水上浮态浇筑工位完成剩余的混凝土浇筑。
优选地，在隧址附近水上浮态浇筑工位可对沉管使用浇筑平台、水上搅拌船、拖泵和布料机配合进行浇筑。
本发明实施例一种沉管混凝土半浮态浇筑方法，与现有技术相比，其有益效果在于：沉管混凝土浇筑采用在陆域施工场内部分浇筑和水上浮态浇筑工位部分浇筑结合的方式，降低了对干坞坞底承载力、干坞坞底标高及出坞水深尺度的要求；与全程干坞浇筑的方式相比既缩短了干坞的使用周期，又缩短了沉管浇筑和运输的整体工期(前后工序更有利于形成流水节拍)。
更重要的是，本发明实施例的结合浇筑方法将浇筑步骤拆分后，操作更灵活，可通过港池内浮态浇筑方量调整钢壳沉管的干舷调高度，以达到减少浮运过程中航道疏浚量和干坞开挖量的效果，本发明浇筑方案对浮运航道疏浚工程量的减少优势显著，极大地减少了航道疏浚工程量和施工成本，对整体项目具有重要意义。
附图说明
图1是本发明实施例的浇筑方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”、“配置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当元件被称为“固设于”另一个元件，或与另一个元件“固定连接”，它们之间可以是可拆卸固定方式也可以是不可拆卸的固定方式。当一个元件被认为是“连接”、“转动连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于约束本发明。
本发明中采用船舶制造工艺里的术语“干坞”、“干舷高度”和“舾装”等。干坞即干船坞，是修造船用或大型浮式箱体结构的坞式建筑物，灌水后可容船舶或大型浮式箱体结构的进出，排水后能在干底上修造船舶，在沉管浇筑施工中用于混凝土浇筑沉管以及浇筑后灌水将沉管浮运出干坞。干舷高度是指商船根据有关规范勘定其载重线，干舷甲板边线的上边缘量至有关载重线上边缘间的垂直距离称为船舶的最小干舷或安全干舷，也简称干舷。钢壳沉管舾装，主要进行压载系统、止水带及止水带保护罩、测量塔、管节沉放系缆系统、管节浮运系缆系统等安装。
如图1所示，本发明优选实施例的一种沉管混凝土浮态浇筑方法，为申请人在某沉管隧道工程项目中应用的沉管浇筑方案。因实际施工中存在1)港池内预设下潜坑清礁难度大、2)施工期占用港池影响船只通行、3)半潜驳受水流影响风险大等问题，所以采用坞内一次坐底浇筑+港池内二次浮态浇筑的沉管浇筑方案，以解决上述问题。
钢壳混凝土沉管管节一次预制场区选址在某船坞内，坞内按施工需求布置有一个钢壳管节总拼工位，一个管节坞内浇筑工位和一次舾装材料堆放区。考虑管节两端预留设备进出管内空间，混凝土运输设备及浇筑设备布置在船坞边。管节二次预制场区选址在某港池靠近船坞的舾装码头，施工区域划分为管节水上浮态浇筑水域和管节回旋水域。管节水上浮态浇筑水域共设置两个浇筑泊位，底高程疏浚至－13.5m，管节系泊锚块埋于疏浚泥面线下，顶高程不高于－13.5m。管节回旋水域与管节浮运航道连接，底高程疏浚至－12.5m。疏浚边坡比均为1：7。在管节混凝土二次浇筑完成后，管节在原浇筑泊位完成测量塔安装与测量设备标定等二次舾装作业。
为满足管节坞内起浮坐底浇筑需求，船坞底板应设置支承管节的支墩。以单个浇筑工位为研究对象，根据管节尺寸在管节边墙各设置1列支墩，两侧行车道孔各设置相同列支墩，管节中管廊处设置2列支墩。管节墙体侧按纵向每3－5m布置一道支墩为宜。
混凝土浇筑总体布置及流程为：标准管节钢壳在坞内总拼工位完成验收后，拖移至混凝土浇筑工位坐底浇筑管节底板及部分墙体，然后将管节绞移至龙穴港内水上浮态浇筑泊位系泊，浮态浇筑剩余墙体及顶板隔仓。自密实混凝土在拌合站生产后，通过混凝土搅拌运输车运送至浇筑点，采用“拖泵+泵管+布料机”的浇筑形式将自密实混凝土泵送至隔仓中，管节浇筑时，每节管节布置四个浇筑点，浇筑过程中保证钢壳管节水中姿态平衡符合要求。
本实施例的标准管节浇筑方法和浇筑顺序如下：
1)坞内浇筑管节底板及部分墙体
①坞内浇筑管节底板
管节底板包括管节行车道底板及中管廊底板，混凝土浇筑方量约1万m3，坞内浇筑管节底板时，采用“料斗+串管+拖泵+布料机”的形式将混凝土输送至隔仓中。拖泵布置在坞内管节两端位置，布料机布置在管节内部，不需要开设顶板浇筑贯通孔。混凝土从搅拌站运输至船坞边，通过“料斗+串管+料斗”将混凝土垂直运输至坞内，然后通过“拖泵+布料机”将混凝土泵送至指定隔仓。管节底板浇筑时布置四套浇筑设备。
坞内浇筑底板时，考虑到混凝土水化热对钢壳管节的影响，采用分环跳仓浇筑，降低水化热对管节的不利影响。跳仓法就是把沉管管节的顶板隔舱、底板隔舱及墙体隔舱分成若干段或块采用间隔混凝土浇筑施工。
②坞内浇筑管节部分墙体
管节部分墙体包括边墙及一半中墙，混凝土浇筑方量约7千m3。坞内浇筑管节部分边墙时，采用“拖泵+布料机”的形式将混凝土输送至隔仓中。拖泵布置在船坞边，布料机布置在管顶上。混凝土从搅拌站运输至船坞边，通过“拖泵+布料机”将混凝土泵送至指定隔仓，泵管通过便桥布设至管面上。管节部分墙体浇筑时布置四套浇筑设备。边墙浇筑完成后，以同样方法跳仓浇筑部分中墙。墙体浇筑作业可与管节内水箱安装作业同步进行。
浇筑时，分环区完成纵向浇筑，以纵向6～9m为单位划分浇筑环区，坞内完成管节所有边墙及一半中墙的混凝土浇筑。干坞内完成底板浇筑，部分墙体浇筑根据计算管节出坞时的姿态进行部分墙体浇筑。
坞内浇筑完成后，对管节进行一次舾装。随后，将管节浮运至水上浮态浇筑工位。
2)浮态浇筑管节剩余墙体及顶板
将泵机布置在码头前沿，管面布置布料机，泵管通过泵机连接至布料机，为适应浮态管节因张落潮及风浪流引起的相对位移，泵管从码头上管面采用高强耐用软泵管过渡，泵管布设在登船梯上。
①浮态浇筑管节剩余墙体
管节剩余墙体混凝土方量约3千m3，浇筑中墙时，布料机布置在行车道孔顶板，臂杆末端连接约10m软管，软管从上往下直通中墙最底下隔仓，自密实混凝土浇筑过程中软管同步上提，保证下料管口底距离混凝土液面不超过50cm。中墙浇筑是布置四套布料系统。隔仓混凝土浇筑工艺同步骤1)中的干坞浇筑方案。
浇筑墙体隔仓时，分环区完成纵向浇筑，以纵向6～9m为单位划分浇筑环区。
②浮态浇筑管节顶板
管节顶板浇筑方量约8千m3。顶板隔仓浇筑时，布料机末端连接3m软管。布料机为带轮胎自平衡式，其固定位置可满足当天浇筑隔仓的范围要求，待完成当天布料后行走下个布料点进行临时固定。顶板浇筑布置四套布料系统。
浇筑过程需对管节进行结构变形监测，以及混凝土脱空检测并及时修复。
本发明实施例的浇筑方案可以根据干坞底标高及出坞水位限制调整干坞内陆域浇筑放量和港池内浮态浇筑方量，可灵活应对环境变化，适用范围广。
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 (9)
1.一种钢壳混凝土沉管半浮态浇筑方法，其特征在于在干坞陆域施工场内进行部分混凝土浇筑和在水上浮态进行第二次混凝土浇筑的结合，包括以下步骤：
在干坞内进行沉管总体钢壳结构组装；
在干坞内进行沉管底板隔舱、部分墙体隔舱混凝土浇筑；
将在干坞内部分浇筑完成的沉管浮运至水上浮态浇筑工位；
在水上浮态浇筑工位进行沉管墙体隔舱、顶板隔舱混凝土浇筑。
2.根据权利要求1所述的沉管混凝土半浮态浇筑方法，其特征在于：
步骤1、一次浇筑前期准备：包括在干坞内进行支墩布置、沉管总体结构组装和干坞内浇筑设备就位；
步骤2、一次浇筑：包括
在干坞内对沉管进行底板混凝土浇筑，同时进行结构温度及变形监测，需要时提前进行管内压舱混凝土浇筑；
在干坞内对沉管进行部分墙体混凝土浇筑，同时进行结构温度及变形监测；
上述浇筑完成后进行一次舾装；
步骤3、二次浇筑前期准备：将已完成部分浇筑的沉管浮运至水上浮态浇筑工位，浮态浇筑设备就位；
步骤4、二次浇筑：
在水上浮态浇筑工位进行剩余墙体混凝土浇筑，同时进行结构温度及变形监测；
在水上浮态浇筑工位进行顶板混凝土浇筑，同时进行结构温度及变形监测；
上述浇筑完成后进行二次舾装。
3.根据权利要求2所述的沉管混凝土半浮态浇筑方法，其特征在于：在二次舾装之前，浇筑管顶压重混凝土进行干舷高度调节。
4.根据权利要求1所述的沉管混凝土半浮态浇筑方法，其特征在于：混凝土浇筑过程同时进行砼脱空检测和修复。
5.根据权利要求1所述的沉管混凝土半浮态浇筑方法，其特征在于：所述沉管包括底板、墙体和顶板，底板、墙体和顶板均匀分成若干浇筑段。
6.根据权利要求1所述的沉管混凝土半浮态浇筑方法，其特征在于：在干坞内对沉管使用料斗、缓冲串管、拖泵和布料机配合进行浇筑。
7.根据权利要求1所述的沉管混凝土半浮态浇筑方法，其特征在于：水上浮态浇筑工位在码头或平台前沿布置拖泵，沉管管面布置布料机，泵管从拖泵连接至布料机，泵管布设于连接工装上。
8.根据权利要求1所述的沉管混凝土半浮态浇筑方法，其特征在于：浮运航道水深尺度受限时，减少坞内的混凝土浇筑量；在完成沉管一次舾装后，将沉管浮运至隧址附近浮态浇筑工位完成在系泊码头剩余的混凝土浇筑。
9.根据权利要求8所述的沉管混凝土半浮态浇筑方法，其特征在于：所述水上浮态浇筑工位对沉管使用浇筑平台、水上搅拌船、拖泵和布料机配合进行浇筑。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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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 | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 510000 No. 942 Guangzhou Avenue Center, Tianhe District, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant after: Poly Growing Up Engineering Co.,Ltd. Applicant after: Changda Municipal Engineering (Guangdong) Co.,Ltd. Applicant after: Changda Construction Engineering (Guangdong) Co.,Ltd. Address before: 510000 No. 942 Guangzhou Avenue Center, Tianhe District, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant before: Poly Growing Up Engineering Co.,Ltd. Applicant before: Guangdong Changxin Municipal Engineering Co.,Ltd. Applicant before: Guangdong Changxin Construction Engineering Co.,Ltd. |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211119 |