CN208792368U - 一种顶进节段法沉管隧道最终接头结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及沉管隧道施工技术领域，尤其是一种顶进节段法沉管隧道最终接头结构，其特征在于：包括外部套筒、顶进节段、止水组件、顶推系统和锁定组件，其中所述外部套筒套设在所述暗埋段的连接端部，所述顶进节段设置在所述沉管段与所述外部套筒之间，所述锁定组件设置在所述后浇筑混凝土和所述外部套筒之间并连接两者，所述止水组件用于所述外部套筒与所述顶进节段之间的止水，所述顶推系统用于对所述顶进节段进行顶推使其所述顶进节段沿隧道延伸方向滑移。本实用新型的优点是：有效完成沉管段与暗埋段的对接，整体防水效果良好，大幅提高了施工效率，节约了成本，实现了优质、可靠、高效的要求。

Description

一种顶进节段法沉管隧道最终接头结构

技术领域

本实用新型涉及沉管隧道施工技术领域，尤其是一种顶进节段法沉管隧道最终接头结构。

背景技术

沉管段与暗埋段之间设置最终接头，一般采用现浇干作业方式。利用干坞的坞口作为最后管节的止推墩，待管节沉放到位后，在坞口壁与沉管之间浇筑挡水结构，待达到设计强度后，再抽除干坞内水，浇筑最终接头。上述施工方法比较适用于水深较小、沉管宽度不大且具备后期抽水条件的情况，但面对水深较大且沉管宽度较大或不具备后期抽水条件的情况时，则无法有效处理，其潜水作业的作业量较大，且施工难度较大。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种顶进节段法沉管隧道最终接头结构，通过控制顶推节段的滑移动作，实现沉管段与暗埋段之间的最终连接，在降低施工难度的同时，提高施工精度。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种顶进节段法沉管隧道最终接头结构，用于沉管段与暗埋段之间的最终连接，其特征在于：所述结构包括外部套筒、顶进节段、止水组件、顶推系统和锁定组件，其中所述外部套筒套设在所述暗埋段的连接端部，所述顶进节段设置在所述沉管段与所述外部套筒之间，所述顶进节段的一侧与所述沉管段相固定连接，另一侧与所述外部套筒之间通过后浇筑混凝土连成一体，所述锁定组件设置在所述后浇筑混凝土和所述外部套筒之间并连接两者，所述止水组件用于所述外部套筒与所述顶进节段之间的止水，所述顶推系统用于对所述顶进节段进行顶推使其所述顶进节段沿隧道延伸方向滑移。

所述外部套筒的内净空与所述顶进节段的外包轮廓相吻合适配，两者之间的径向间隙满足于所述止水组件的安装要求。

所述止水组件包括可注浆止水带，所述可注浆止水带经注浆发生膨胀后卡接在所述顶进节段和所述外部套筒径向间隙之中实现止水密封。

所述止水组件还包括可伸缩式止水带，所述可伸缩式止水带设置在于所述外部套筒的连接端面与所述顶进节段的表面之间。

所述外部套筒的内壁上设有限位块。

所述顶推系统包括可将所述顶进节段向所述外部套筒一侧顶推的第一顶推装置、可将顶进节段向所述沉管段一侧顶推的第二顶推装置，以及可将所述顶进节段向所述外部套筒一侧回推的回推装置。

所述第二顶推装置和所述回推装置为一体结构的可伸缩顶推装置，所述可伸缩顶推装置的伸长实现所述顶进节段向所述沉管段一侧的顶推，所述可伸缩顶推装置的收缩实现所述顶进节段向所述外部套筒一侧的回推。

所述顶进节段的底部设置钢板，所述钢板支承在滑轨上且构成滑动配合，通过所述顶推系统的顶推所述顶进节段在所述滑轨上滑移。

一种涉及权利要求上述的顶进节段法沉管隧道最终接头结构的施工方法，用于实现沉管段与暗埋段之间的最终连接，其特征在于：所述施工方法至少包括以下步骤：

外部套筒与顶进节段在干作业环境下分别完成浇筑后，分别在所述外部套筒和所述顶进节段上安装端封门，并在所述外部套筒内侧安装环向可注浆止水带；

通过第一顶推装置将所述顶进节段向所述外部套筒一侧顶推至指定位置，在所述外部套筒和所述顶进节段之间安装可伸缩式止水带；

打开开设在所述外部套筒上的进水阀，外侧灌水使最终接头浸没于水中；

待最后一节沉管段沉放到位后，通过第二顶推装置将所述顶进节段向所述沉管段一侧推出，若所述顶进节段的顶推姿态不符合设计要求，可通过回推装置将所述顶进节段向所述外部套筒一侧回推以调整所述顶进节段的顶推姿态，调整完成后通过所述第二顶推装置将所述顶进节段重新推出；

完成所述顶进节段与所述沉管段之间的初始压接，排出所述顶进节段与所述沉管段之间隔舱内的水完成水力压接；

通过锁定组件对所述顶进节段与所述外部套筒之间进行锁定，然后对安装在所述顶进节段与所述外部套筒之间的可注浆止水带进行灌浆完成二次止水，同时关闭所述外部套筒上的进水阀，排出所述顶进节段与所述外部套筒之间隔舱内的水；

在所述锁定组件处绑扎钢筋笼或焊接钢板并浇筑混凝土；

在所述最终接头上方回填覆盖，在所述最终接头的底部进行基底灌浆，完成后，拆除所述端封门。

本实用新型的优点是：有效完成沉管段与暗埋段的对接，整体防水效果良好，大幅提高了施工效率，不需抽干外部水体，主要施工均在干作业环境下完成，水下操作少，施工质量有保证，施工周期短，受水深影响小，施工成本低，实现了优质、可靠、高效的要求；实现顶进管节对接时的可逆施工，这种可逆施工的操作方式灵活简便，而且无需进行水下操作，施工风险小。

附图说明

图1为本实用新型的施工步骤图Ⅰ；

图2为本实用新型的施工步骤图Ⅱ；

图3为本实用新型的施工步骤图Ⅲ；

图4为本实用新型的施工步骤图Ⅳ；

图5为本实用新型的施工步骤图Ⅴ；

图6为本实用新型的施工步骤图Ⅵ；

图7为本实用新型的施工步骤图Ⅶ。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-7所示，图中标记1-24分别表示为：外部套筒1、顶进节段2、端封门3、可注浆止水带4、限位块5、止推钢支撑6、注浆管7、进水阀8、顶板9、底板10、浇筑平台11、滑轨12、后注浆管13、预留施工孔14、素混凝土垫层15、可伸缩式止水带16、后注浆管17、沉管基础18、后注浆混凝土19、后浇筑混凝土20、回填防护层21、路面22、沉管段23、凿除部分24。

实施例：本实施例中顶进节段法沉管隧道最终接头结构用于沉管段与暗埋段之间的最终连接，使两者连成一体且保证接头处的强度以及止水效果。

如图1-7所示，结合最终接头结构的施工方法对其结构进行说明：

1）如图1所示，外部套筒1与顶进节段2在干作业环境下分别完成浇筑后，分别在外部套筒1和顶进节段上安装端封门3，并在外部套筒1内侧安装环向的可注浆止水带4。外部套筒1和顶进节段2均支承在素混凝土垫层15之上。

如图1所示，外部套筒1的筒体一部分套设在暗埋段（图中未示出）的连接端部外围，另一部分向沉管段一侧延伸。向沉管段一侧延伸的外部套筒1的内净空与顶进节段2的外包轮廓相吻合适配，保证顶进节段2能够顺利顶推至外部套筒1的筒体之中且两者之间留有径向间隙，从而满足于止水组件的安装要求。

如图1所示，在外部套筒1的筒体内侧表面设置有可注浆止水带4，可注浆止水带4沿外部套筒1的环向布置。可注浆止水带4设置于外部筒体1与顶进节段2的径向间隙之中；在向可注浆止水带4注浆后，可注浆止水带4发生膨胀从而对外部筒体1与顶进节段2之间的径向间隙进行封堵，达到止水目的。在可注浆止水带4的两侧分别设置有环向布置的限位块5，防止顶推施工时产生较大的施工偏差。在外部套筒1上还预设有止推钢支撑6，止推钢支撑6用于锁定外部套筒1和顶进阶段2。在止推钢支撑6一侧设置有注浆管7，用于对止推钢支撑6进行固定。

如图1所示，顶进节段2包括顶板9和底板10，顶进节段2的外包轮廓与外部套筒1的内净空相吻合适配。底板10支承在浇筑平台11之上，在浇筑平台11的顶面设置有滑轨12，使得顶进节段2可沿滑轨12滑动并沿隧道延伸方向滑移，此处的滑移包括顶进节段2在滑轨12上向外部套筒3一侧的滑移以及在滑轨12上向沉管段一侧的滑移。在浇筑平台11与外部套筒1之间布置有用于安装可伸缩式止水带16的预留施工孔14，预留施工孔14之中设置有后注浆管13，用于在施工完成后对预留施工孔14进行注浆封闭。

2）如图2所示，将顶进节段2向外部套筒1一侧顶推至指定位置，在外部套筒1和顶进节段2之间安装可伸缩式止水带16。顶进节段2的顶推可通过一顶推装置（图中未示出）实现，该顶推装置的布置位置可根据实际需要进行选择，其可采用液压千斤顶等常规使用的顶推机构。

3）如图3所示，当顶进节段2的端面顶推至外部套筒1的内台阶时到位。顶进节段2到位之后，打开开设在外部套筒1上的进水阀8，外侧灌水使最终接头（整体结构）浸没于水中。此时，可伸缩式止水带16随着顶进节段2的顶进被压紧于外部套筒1与顶进节段2的径向间隙之中，因此可伸缩式止水带16需适应一定的伸缩长度要求，保证其在顶进节段2的顶进过程中不断裂。

结合图3和图4所示，对浇筑平台11进行凿除，即凿除部分24，该凿除部分24即为后续沉管段23的安装位置。

4）如图4所示，待最后一节沉管段，即沉管段23沉放到位后，通过一顶推装置将顶进节段2向沉管段23一侧推出，此时可伸缩式止水带16又重新回到初始位置。若顶进节段2的顶推姿态不符合设计要求，可通过回推装置将顶进节段2向外部套筒1一侧回推以调整顶进节段2的顶推姿态，调整完成后通过该顶推装置再次将顶进节段2重新推出。

顶进节段2的顶推以及回推调整可分别通过两个顶推装置（图中未示出）实现或者直接采用同时具有顶推和回推功能的一个可伸缩顶推装置实现。具体而言，当采用两个顶推装置时，其中一个顶推装置用于将顶进节段2向沉管段23一侧顶推，当需要调整顶进节段2的顶推姿态时，另一个顶推装置将顶进节段2向外部套筒1一侧回推，从而使顶进节段2可在初始位置调整姿态，保证施工精度。而当采用一个可伸缩顶推装置时，其伸长实现了顶进节段2向沉管段23一侧的顶推，其收缩实现了顶进节段2向外部套筒1一侧的回推，相较于两个顶推装置而言，更便于安装使用。

结合图3和图4所示，在浇筑平台11的凿除部分24之中设置有沉管基础18，沉管基础18用于支承沉管段23，其基础高度满足于设计要求。在沉管基础18的一侧设置有后注浆管17，该后注浆管17的位置对应于顶进节段2与沉管段23之间的连接位置，以使后注浆管17所处的位置可供顶进节段2与沉管段23之间的安装作业，而在安装完成之后通过后注浆管17向内注浆进行封闭。

5）如图4所示，完成顶进节段2与沉管段23之间的初始压接，排出顶进节段2的端封门3与沉管段23的端封门3之间所形成的隔舱内的水完成水力压接。

6）如图5所示，通过作为锁定组件的止推钢支撑6对顶进节段2与外部套筒1之间进行锁定，即将止推钢支撑6从外部套筒1中推出并与顶进节段2的端面相接触。通过注浆管7向内压力注浆形成后注浆混凝土19。然后，对安装在顶进节段2与外部套筒1之间的可注浆止水带4进行灌浆完成二次止水（可伸缩式止水带16为外部套筒1与顶进节段2之间的第一次止水，可注浆止水带4为外部套筒1与顶进节段2之间的第二次止水），同时关闭外部套筒上1的进水阀8，排出顶进节段2的端封门3与外部套筒1的端封门3之间所形成的隔舱内的水。

7）如图6所示，在外部套筒1与顶进节段2之间的止推钢支撑6处绑扎钢筋笼或焊接钢板并浇筑混凝土形成后浇筑混凝土20，从而实现外部套筒1与顶进节段2之间的结构锁定。

8）如图7所示，在最终接头上方回填覆盖回填防护层21，保证其结构稳定；在最终接头的底部进行基底灌浆封闭，完成后，拆除各端封门3。之后，在沉管段23、顶进节段2以及外部套筒1所连通形成的隧道内铺设路面22。

本实施例在具体实施时：

（1）顶进节段2与外部套筒1分开浇筑，外部套筒1内净空应与顶进节段2外包轮廓相匹配，既能容许一定的制作偏差，又能满足后续止水带的安装，保证止水效果。

（2）施工前对顶推轴线范围内岩土体力学参数进行详细勘察，对较软弱土层进行换填加固，防止较大差异沉降的发生。

（3）顶进节段2的端钢壳尺寸略大于沉管段23的结构标准端钢壳尺寸，以便适应管节接头位置可能存在的横向施工偏差及竖向差异沉降。

（4）顶进节段2的底板10的顶推滑移范围内的支承结构（包括外部套筒1的底板）顶部设置滑轨12或滑轨板，当采用滑轨板上，在滑轨板上可铺设聚四氟乙烯板或类似材料，底板10的底面设置钢板，可有效减小顶推时的摩擦阻力，在便于顶推作业的同时还能有效控制顶推精度。

（5）外部套筒1的顶板位置设置用于向隔舱内进行灌水的进水孔和控制进水的进水阀8，对应外部套筒1与顶进节段2之间的径向空隙，方便顶进时海(河)水及时作用。

（6）顶推节段2在顶推过程中需采取有效限位导向措施，顶推前需标定垂直于顶进节段端面的顶推轴线。

（7）节段顶进时，顶推装置应有一定的调节偏差的能力，顶推装置应能保证GINA止水带的初始压接；

（8）作为锁定组件的止推钢支撑6需承受全部海水排出后的可伸缩式止水带16的反推力。

（9）止推钢支撑6需预先埋设在外部套筒1内，水力压接完成后，将止推钢支撑6推出，待砂浆强度达到设计要求后方可排出剩余隔舱内水。

虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。

Claims (8)

1.一种顶进节段法沉管隧道最终接头结构，用于沉管段与暗埋段之间的最终连接，其特征在于：所述结构包括外部套筒、顶进节段、止水组件、顶推系统和锁定组件，其中所述外部套筒套设在所述暗埋段的连接端部，所述顶进节段设置在所述沉管段与所述外部套筒之间，所述顶进节段的一侧与所述沉管段相固定连接，另一侧与所述外部套筒之间通过后浇筑混凝土连成一体，所述锁定组件设置在所述后浇筑混凝土和所述外部套筒之间并连接两者，所述止水组件用于所述外部套筒与所述顶进节段之间的止水，所述顶推系统用于对所述顶进节段进行顶推使其所述顶进节段沿隧道延伸方向滑移。

2.根据权利要求1所述的一种顶进节段法沉管隧道最终接头结构，其特征在于：所述外部套筒的内净空与所述顶进节段的外包轮廓相吻合适配，两者之间的径向间隙满足于所述止水组件的安装要求。

3.根据权利要求1或2所述的一种顶进节段法沉管隧道最终接头结构，其特征在于：所述止水组件包括可注浆止水带，所述可注浆止水带经注浆发生膨胀后卡接在所述顶进节段和所述外部套筒径向间隙之中实现止水密封。

4.根据权利要求3所述的一种顶进节段法沉管隧道最终接头结构，其特征在于：所述止水组件还包括可伸缩式止水带，所述可伸缩式止水带设置在于所述外部套筒的连接端面与所述顶进节段的表面之间。

5.根据权利要求1所述的一种顶进节段法沉管隧道最终接头结构，其特征在于：所述外部套筒的内壁上设有限位块。

6.根据权利要求1所述的一种顶进节段法沉管隧道最终接头结构，其特征在于：所述顶推系统包括可将所述顶进节段向所述外部套筒一侧顶推的第一顶推装置、可将顶进节段向所述沉管段一侧顶推的第二顶推装置，以及可将所述顶进节段向所述外部套筒一侧回推的回推装置。

7.根据权利要求6所述的一种顶进节段法沉管隧道最终接头结构，其特征在于：所述第二顶推装置和所述回推装置为一体结构的可伸缩顶推装置，所述可伸缩顶推装置的伸长实现所述顶进节段向所述沉管段一侧的顶推，所述可伸缩顶推装置的收缩实现所述顶进节段向所述外部套筒一侧的回推。

8.根据权利要求1或6所述的一种顶进节段法沉管隧道最终接头结构，其特征在于：所述顶进节段的底部设置钢板，所述钢板支承在滑轨上且构成滑动配合，通过所述顶推系统的顶推所述顶进节段在所述滑轨上滑移。