CN1804233A - 带有限位装置的沉管隧道模袋混凝土基础施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明有关于一种带有限位装置的沉管隧道模袋混凝土基础施工工艺。该工艺至少包括如下步骤：用模袋混凝土限位基础作为管段的沉放基础；在基础顶面钢板上焊接限位装置；采用海上升降式平台和导向架对基础进行准确定位；在模袋混凝土浇注前浇注一层找平混凝土；用大流动性的抗分离混凝土充灌模袋，形成沉放管段的基础；以及，模袋混凝土浇注完成后经养护达到设计强度后撤除与基础顶部钢板相连的导向架。基础顶面的钢板保证了平整度和标高满足管段沉放要求，无需进行二次处理，侧面与底面的软模袋保证混凝土充灌密实的同时又能与基槽爆破后凹凸不平的开挖面密贴，减少隧道的后期沉降。本发明简化了沉放基础的施工工艺，具有良好的实际效果。

Description

带有限位装置的沉管隧道模袋混凝土基础施工工艺

技术领域

本发明有关于一种带有限位装置的沉管隧道沉放基础的施工工艺，尤其有关于一种建筑工程领域中带有限位装置的沉管隧道模袋混凝土基础施工工艺。

背景技术

沉管隧道管段沉放基础施工工艺是沉管法隧道、特别是矩形沉管法隧道施工的难题之一。

沉管隧道水下桩基础施工除了要考虑桩的平面位置外，还要采取措施确保桩顶与管段的底部密贴传力，通常采用的施工方法有：可调桩顶法、桩帽法和压浆囊袋法。荷兰的库赫文隧道和泽柏格隧道以及荷兰鹿特丹地铁隧道采用的都是可调桩顶法，该方法是在所有的基桩顶端设一小段预制混凝土活动桩顶，在管段沉放完后，向活动桩顶与桩身之间的空腔中灌注水泥砂浆，将活动桩顶升到与管底密贴接触为止。上述方法要求潜水员进行活动桩顶与桩身之间空腔注浆施工，而此时管段已沉放就位，因此采用该方法的基桩只能布置在两边。对于大断面、大规模的工程，如采用两侧布桩，不但需选择大直径钢管桩以提高单桩承载力，同时管段横断面弯矩将显著增加，势必造成投资大幅增加。桩帽法解决了上述方法中仅能在结构外侧布桩的严重缺陷，采用桩帽法的日本东京港隧道的桩基采用了一种钢制的活动桩帽，在基础顶部与活动桩之间，用软垫层垫实，垫层厚度按预计沉降来决定，在管段沉放完毕后，管段与活动桩顶之间，灌注砂浆加以填实。该方法垫层的厚度须由预计沉降来决定，而此沉降预估值会因工程地质条件、施工工艺等的变化而产生较大的差异，很难确定一个适当的数值。同时在灌注砂浆时，因为无法采取侧限措施，容易造成砂浆的大量流失，增加了工程投资，也给工程的质量带来隐患，比如桩顶未能压密实而丧失了桩基的支承作用。在我国宁波常洪隧道中采用的压浆囊袋法克服了前两种方法的不足，该施工工艺为，在基桩的钢接桩顶面焊接一块钢面板，沉放就位后管段底与基桩的钢接桩顶面间距是20cm，将囊袋折叠放置于管底，囊袋的预埋位置是在管段底部对应于基桩的位置，管段就位后直接通过压浆管向压浆囊袋注浆，以达到管底与桩顶面板的密贴连接。

上述方法中为了实现管底与桩顶密贴传力，施工分两步走，首先在管段沉放前进行沉桩施工，由于水下沉桩施工桩顶标高较难严格控制，通常要对桩顶进行处理，管段沉放就位后通过调节桩顶或进行压浆实现管底与桩顶密贴传力，施工工艺较为复杂，在压浆施工时，很难准确地控制注浆压力，使得该压力既保证空隙被充填密实又不会将管段抬起。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足和缺陷，提供一种带有限位装置的沉管隧道模袋混凝土基础的施工工艺，用模袋混凝土限位基础作为管段沉放的基础，通过海上升降式平台和导向架严格控制基础的平面位置与基础顶板高程，确保管段底部与基础在竖直方向密贴传力，无需进行二次处理，减少隧道的后期沉降，并通过基础顶板上预设的限位装置实现管段沉放后的横向锁定，有利于沉放管段在完成沉放后的稳定性。

本发明是通过以下技术方案实现的，具体工艺至少包括如下步骤：

(a)确定采用模袋混凝土限位基础作为管段的沉放基础；

(b)确定采用海上升降式平台和导向架对基础进行准确定位；

(c)确定模袋混凝土浇注前先浇注一层垫层混凝土；

(d)确定采用流动性高、水中分离性小的混凝土充灌模袋，形成沉放管段的基础；以及，

(e)确定在模袋混凝土达到设计的强度后撤除与基础顶部钢板相连的导向架。

在步骤(a)中，隧道沉放基槽浚挖完成后，在基槽内施工模袋混凝土限位基础作为管段的沉放基础，管段一端支承在已沉放管段的下鼻托端，另一端支承在模袋混凝土限位基础上。基础顶面为钢板，侧面与底面为模袋，通过向模袋内充灌混凝土形成基础。

在步骤(b)中，海上升降式平台升腿，平台落至水面后，通过带缆绞锚对平台进行移位，平台移位至平台中心与要施工的沉放基础中心大致接近，且平台的轴线与基础的轴线基本平行即可，然后落腿平台升离水面。导向架逐节连接安装，导向架的末端与基础顶面钢板刚性连接，导向架顶端固定在平台固定座上。通过移动平台行车以及升降导向架的高度实现对基础的平面位置与基础顶面标高准确定位。

在步骤(c)中，对模袋混凝土基础范围进行清淤，清淤至开挖面后，浇注一层垫层混凝土。

在步骤(d)中，基础定位完成后则依托海上升降式平台通过导管向基础模袋内充灌混凝土，混凝土要具有较好的流动性，以保证模袋内混凝土充灌密实，同时混凝土要具有抗冲刷特性，以避免在充灌的过程中混凝土发生离析。

在步骤(e)中，混凝土充灌完成并经养护达到设计强度后，潜水员下水将基础顶面钢板与导向架连接的螺栓撤除，导向架与基础分离。

基础顶面的钢板保证了顶面的平整度和标高满足管段沉放要求，侧面与底面的软模袋保证混凝土充灌密实的同时又能与基槽爆破后凹凸不平的开挖面密贴。

附图说明

图1为本发明带有限位装置的沉管隧道模袋混凝土基础施工示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过工程实例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明。

图1为沉管隧道模袋混凝土限位基础施工示意图。如图1所示，标号1至12分别表示：搅拌船(1)、平台(2)、行走行车(3)、导向架固定底座(4)、桩腿(5)、混凝土导管(6)、导向架(7)、倒风缆(8)、基础顶面钢板(9)、模袋混凝土(10)、垫层混凝土(11)、以及模袋(12)。

以某矩形沉管隧道施工为例，该管段宽度为8.1m，高度为4.4m，每节长度为23.4m，每根隧道共6节管段，管段沉放的最大水深26m。

沉管隧道轴线处为岩石基床，无法进行沉桩施工，用桩基作为管段的沉放基础不可行。工程中采用模袋混凝土限位基础作为管段沉放的基础，沉放的管段一端支承在已经就位管段的下鼻托，另一端由模袋混凝土限位基础支承。

基础的顶板(9)为厚度为16mm的钢板，平面尺寸为8.5m×1m，钢板上开3个孔，分别是位于中部的混凝土浇注孔和两侧各一的检查孔。在钢板的底面加焊型钢以增加钢板的刚度。为了防止混凝土充填过程中模袋布外翻高于基础顶面，在钢板的四周焊0.5m长的角钢作为模袋防翻装置。模袋(12)是用350kg/m2的高强土工布缝制而成，模袋高度要适宜，根据基槽开挖的情况不同高度宜为0.8m～1.5m。在钢板的两侧焊限位装置。

基槽爆破浚挖完成后，根据设计的枕梁位置进行海上升降式平台(2)定位，平台定位要满足平台的中心与枕梁的中心大致接近，且平台的轴线要与基础的轴线平行。平台定位后则落放桩腿(5)，平台升离海面。

导向架(7)的目的是用来固定枕梁顶面的钢板，并通过测量导向架的位置来确定枕梁顶板的位置，以达到控制沉放基础平面位置和高程。导向架是用108mm×8mm的无缝钢管和L100mm×10mm角钢焊接而成的2m×2m×30m组合框架结构，整个导向架分3节，根据水深不同各节采用不同的长度，各节之间由销轴连接。导向架的位置确定后将其顶部固定在平台上的导向架固定底座(4)上，底部用倒风缆(8)拉紧。

在灌浇找平垫层混凝土(11)前要将基槽底部的淤泥清除干净，确保枕梁模袋混凝土(10)基础直接坐落在基岩上，清淤工作由潜水员用高压水枪将已沉积固结的淤泥冲散，并在水下检查清理位置和清理情况。

模袋混凝土(10)浇注与普通水下混凝土浇注的工艺基本相同。在基础离陆地较远的地方由搅拌船(1)供应混凝土以保证浇注过程的连续性，潜水员在水下跟踪检查混凝土充灌情况。当混凝土从顶面钢板的检查孔向外溢出时，应慢拔导管使混凝土充满整个模袋。如检查孔处混凝土高出枕梁顶板，应由潜水员将高出部分混凝土用刮板刮平，并将顶板清理干净。

根据基础的强度要求，水下混凝土的标号应为C20。由于水下潮流具有一定的流速，水下混凝土必须具有抗分离特性；为了保证混凝土在模袋内的充填度，水下混凝土又要有较好的流动性。

工程实践结果表明，枕梁的平面位置与顶面标高完全满足管段沉放对接的精度要求，管段经枕梁顶板上的限位装置锁定后稳定性良好，管段的后期监测结果表明管段无明显沉降，达到了设计要求。

Claims (7)

1.沉管隧道模袋混凝土限位基础施工工艺，其特征在于至少包括如下步骤：

(a)确定采用模袋混凝土限位基础作为管段的沉放基础；

(b)确定采用海上升降式平台和导向架对基础进行准确定位；

(c)确定在模袋混凝土浇注前浇注一层找平混凝土；

(d)确定采用大流动性的抗分离混凝土充灌模袋，形成沉放管段的基础；以及，

(e)确定在模袋混凝土经养护达到设计强度后撤除与基础顶部钢板相连的导向架。

2.根据权利要求1所述的模袋混凝土限位基础施工工艺，其特征是用模袋混凝土限位基础作为管段沉放基础，基础的顶板为钢板，侧面与底面均为软模袋。

3.根据权利要求1所述的模袋混凝土限位基础施工工艺，其特征是在基础顶面的钢板上焊接限位装置，锁定装置预留螺孔，管段就位后从侧面用螺杆将管段卡紧，以防止管段发生横向侧移。

4.根据权利要求1所述的模袋混凝土限位基础施工工艺，其特征是采用海上升降式平台和导向架通过至少包括如下步骤的方法对基础进行准确定位：(a)通过带缆对平台进行移位，平台移位至平台中心与基础中心大致接近，且平台的轴线与基础的轴线基本平行即可；(b)对导向架进行定位，导向架的末端与基础的顶板刚性连接，从而实现对基础的准确定位(包括平面位置和顶板的高程)。

5.根据权利要求1所述的模袋混凝土限位基础施工工艺，其特征是模袋混凝土浇注前先浇注一层找平混凝土，以便扩大模袋混凝土基础与开挖基础的接触面积，调节模袋混凝土基础的高度。

6.根据权利要求1所述的模袋混凝土限位基础施工工艺，其特征是通过如下技术措施，采用大流动性的抗分离混凝土充灌模袋，形成管段沉放基础：依托海上升降式平台通过混凝土导管向基础模袋内充灌混凝土，潜水员在水下进行跟踪检查，当混凝土从顶面钢板的检查孔向外溢出时，应慢拔导管使混凝土充满整个模袋，并将溢出顶板的混凝土清除干净。

7.根据权利要求1所述的模袋混凝土限位基础施工工艺，其特征是模袋混凝土浇注经养护达到设计强度后撤除与基础顶部钢板相连的导向架。

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