CN211773884U - 一种防护式新型沉管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及沉管隧道技术领域，具体涉及一种防护式新型沉管，包括沉管主体结构，该主体结构包括顶板和用于安装在水底基础的底板，以及使沉管形成三室型结构的侧墙和中墙，所述底板的底面布置有防护板，通过在底板底面布置防护板，防护板能有效保护沉管底板底面在安装过程和使用过程中的安全，避免沉管主体结构底板发生刮擦碰伤时伤及防水材料。

Description

一种防护式新型沉管

技术领域

本实用新型涉及沉管隧道施工技术领域，特别是一种防护式新型沉管。

背景技术

沉管是建设水底建筑隧道的主要构件，通常采用在船台上制作或干坞中预先制作完成沉管，然后对水底基础进行处理，最后将沉管安装在处理好的基础上，从而建成水底隧道实现通行。

通常，水底建筑隧道的设计使用寿命均在100年以上，有些甚至更高。沉管结构的耐久性不仅关系到水底隧道的正常使用，直接影响到未来百年的维护、运营成本，更是直接关乎人民的生命财产安全，因此，如何设计沉管结构成为其中最重要的课题。在设计沉管时考虑的诸多因素中，沉管的耐用性能、防水性能及抗腐蚀性能成为最重要的几个方面，具有耐久性才能保证沉管高达百年以上的使用年限，而良好的防水性能既可以保持沉管在使用过程中内部的干燥，也可以避免水流渗透到沉管内部进而对沉管腐蚀，使沉管具有较高的抗腐蚀性能，并进一步提高沉管的耐久性：

虽然所有的水底建设隧道在耐久性、防水性及抗腐蚀性等多个方面的性能要求相同，但不同的应用场景面临的外部环境不同，因此需要根据不同的外部环境来设计沉管结构，比如海底沉管隧道主要应对腐蚀性海水、海洋环流及海啸等应用环境，而内陆运河、港口水底隧道主要面对的不仅有水流侵蚀，还有船舶航运、抛锚停港对水底隧道的影响，同时也面对着地震等自然灾害，总之，水底建筑隧道是一门值得深度研究的技术，需要面临并解决诸多问题。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对沉管在安装、使用过程中存在的承重部位结构不牢固、不密实进而导致影响沉管耐久性和抗渗透性的问题，提供一种防护式新型沉管，该沉管通过改进结构，具有更好的防刮擦、防渗透能力，进一步加强了沉管的承重性能及耐久性能。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种防护式新型沉管，包括沉管主体结构，该主体结构包括顶板和用于安装在水底基础的底板，以及使沉管形成三室型结构的侧墙和中墙，所述底板的底面布置有防护板。

所述沉管主体结构为钢筋混凝土结构，沉管在使用时永久浸泡在水底，而钢筋混凝土结构在浇筑过程中，在表面或多或少存在气孔，这些气孔虽然不贯通，但是会加剧水体侵入，形成对混凝土侵蚀；而且，预埋在混凝土中钢筋也存在与水流接触的风险，从而对钢筋形成侵蚀。通常情况下，沉管表面会涂覆防水材料，但是沉管在安装过程中，与水底基础直接接触的表面可能存在刮擦、碰伤，导致防水材料失效，而沉管在使用时，沉管底部作为承重部位直接安装在水底基础上，因此对力学性能有更大的要求，如果底部存在侵蚀，将对沉管使用安全带来巨大的风险。

本方案通过在底板底面布置防护板，防护板能有效保护沉管底板底面在安装过程和使用过程中的安全，避免沉管主体结构底板发生刮擦碰伤时伤及防水材料；此外，采用防护板作为除防水材料的保护层，还能对沉管主体结构承重，起到刚性加固的作用，使沉管主体结构通过防护板整体刚性安装在水底基础，进一步加强了沉管的力学性能。

作为本实用新型的优选方案，所述防护板为钢底板，该钢底板预埋式安装在沉管主体结构底部。

将钢底板预埋式安装在沉管主体结构底部时，能保证钢底板与沉管主体形成整体式结构，具有更好的抗渗透性，同时便于制作和安装，保证沉管使用性能。

作为本实用新型的优选方案，所述钢底板上布置有用于嵌入沉管主体结构的锚筋。

进一步地，所述锚筋焊接在钢底板上，与钢底板为一体式结构。布置锚筋，增加钢底板与沉管主体结构的结合力，使沉管形成更稳固的防护式整体结构。

作为本实用新型的优选方案，所述沉管主体结构两端布置有端钢壳，所述端钢壳与钢底板焊接，且所述端钢壳的底面与钢底板底面平齐，所述端钢壳临水侧表面设置有防水层。

所述端钢壳外包式安装在沉管主体结构两端，钢端壳包括预埋件和面板，安装时分两步进行，首先根据定位图将除面板外的端钢壳预埋件与主体结构连接浇注，带稳定后再根据定位图焊接端钢壳面板。

端钢壳用于实现相邻两个沉管管节的水下密封连接，通过在端钢壳面板上布置止水带的方式实现密封。通过在端钢壳临水侧表面设置防水层，能有效防止水流侵蚀端钢壳。

作为本实用新型的优选方案，所述钢底板、端钢壳和混凝土表面设有由聚脲防水涂料组成完整的外包防水体系。

采用完整的外包防水体系，使沉管结构形成防水整体结构，形成更好的防水效果，避免各部件连接缝处存在缝隙，导致水流对连接处侵蚀。

作为本实用新型的优选方案，所述顶板外侧布置有水泥砂浆保护层，该水泥砂浆保护层用于保护聚脲防水涂料层。

进一步地，所述水泥砂浆保护层厚度为15-30mm。

作为本实用新型的优选方案，所述水泥砂浆保护层外层还布置有防锚层，该防锚层为钢筋混凝土结构。

当沉管应用到码头及航运密集的水底隧道时，船舶抛锚会对管段结构和防水层形成破坏，通过布置防锚层，一方面可以保护管段结构及防水层，另一方面还能调整管段浮运时的干舷。

作为本实用新型的优选方案，所述顶板与侧墙连接部位为倾斜结构，该倾斜结构外侧面布置有护边块。

进一步地，所述护边块为现浇钢筋混凝土结构，其同样能保护管段及防水层，避免船舶抛锚会对管段结构和防水层形成破坏，护边块也有调整管段浮运时的干舷作用。

作为本实用新型的优选方案，所述防护式新型沉管在纵向施工缝上并排布置有止水钢片和止水条，且所述止水条位于迎水侧，所述纵向施工缝的延展方向垂直于所述止水钢片板面。

在浇筑沉管主体结构过程中，总会存在一些时间节点，从而在主体结构上留下纵向施工缝，该纵向施工缝为容易渗水部位，通过在纵向施工缝上布置止水钢片和止水条，能有效避免渗透，保证沉管的抗渗性能。

作为本实用新型的优选方案，所述纵向施工缝延伸至侧墙迎水侧面的部位覆盖有纵向施工缝防水层，该纵向施工缝防水层为水泥基渗透结晶防水材料。

进一步地，所述纵向施工缝防水层覆盖至施工缝上下各300mm范围。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、通过在底板底面布置防护板，防护板能有效保护沉管底板底面在安装过程和使用过程中的安全，避免沉管主体结构底板发生刮擦碰伤时伤及防水材料；此外，采用防护板作为除防水材料的保护层，还能对沉管主体结构承重，起到刚性加固的作用，使沉管主体结构通过防护板整体刚性安装在水底基础，进一步加强了沉管的力学性能；

2、钢底板、端钢壳和混凝土表面设有由聚脲防水涂料组成完整的外包防水体系，使沉管结构形成防水整体结构，形成更好的防水效果，避免各部件连接缝处存在缝隙，导致水流对连接处侵蚀；

3、当沉管应用到码头及航运密集的水底隧道时，船舶抛锚会对管段结构和防水层形成破坏，通过布置防锚层，一方面可以保护管段结构及防水层，另一方面还能调整管段浮运时的干舷。

附图说明

图1为本实用新型的防护式新型沉管的结构示意图。

图2为沉管钢底板立面图。

图3为沉管结构平面示意图。

图4为纵向施工缝的结构大样示意图。

图5为钢底板与端钢壳连接结构示意图。

图6为图1中A处放大示意图。

图7为图1中B处放大示意图。

图中标记：1-顶板，2-底板，3-侧墙，4-中墙，5-钢底板，6-聚脲防水涂料层，7-护边块，8-止水钢片，9-止水条，10-锚筋，11-端钢壳，11a-端钢壳预埋件，12-纵向施工缝防水层，13-水泥砂浆保护层，14-防锚层，15-纵向施工缝。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

本实施例提供了一种防护式新型沉管结构。

如图1-2所示，防护式新型沉管，从沉管段横断面看，沉管包括位于上部的顶板1，用于安装在水底基础的底板2，以及分别布置在两侧的侧墙3，形成封闭环装结构，顶板1和底板2的中部位置还设置有两面中墙4，中墙4与侧墙3平行设置，两面中墙4之间形成廊道，两面中墙4分别与两侧的侧墙3之间形成用于车辆通行的车道，这种结构形式整体上使沉管形成三室型结构。

所述底板2的底面布置有防护板，防护板能有效保护底板2，防护板采用钢底板5，也可以采用其他如锌板、不锈钢板、钛合金板等具有一定力学性能的材料板，但是从力学、成本等角度考虑，本实施例中优选钢板作为钢底板5。

所述钢底板5既可以在沉管预制完成后安装在沉管主体结构底部，也可以预埋式安装在主体结构底部，采用前一种方式时，需要现在沉管主体结构底部涂覆防水材料，然后安装钢底板后再次涂覆防水材料；采用后一种方式时，预埋安装有底板板的沉管整体涂覆防水材料。

作为其中的一个优选实施方式，钢底板5上布置有用于嵌入沉管主体结构的锚筋10，所述锚筋10焊接在钢底板5上，与钢底板5为一体式结构。锚筋10布满整个钢底板的上侧面，相邻锚筋的间距设置为400mm×400mm，也可以根据设计需求进行间距调整。

实施例2

本实施例提供了一种带端钢壳的防护式新型沉管，并且该沉管具有更优化的防水抗渗透及沉管保护体系。

如图3和图5所示，在实施例1的基础上，沉管主体结构两端布置有端钢壳11，所述端钢壳11与钢底板5焊接，且所述端钢壳11的底面与钢底板5底面平齐，所述端钢壳11临水侧表面设置有防水层。

所述端钢壳11外包式安装在沉管主体结构两端，钢端壳11包括预埋件钢端壳11a和面板（图中未示出），安装时分两步进行，首先根据定位图将除面板外的端钢壳预埋件11a与主体结构连接浇注，带稳定后再根据定位图焊接端钢壳面板。

端钢壳制作安装完成后，及时进行防锈、防腐蚀处理，防腐涂层应包括钢端壳面板施工完成后所有的外露表面。

作为其中一种优选的实施方式，所述钢底板5、端钢壳11和混凝土表面设有聚脲防水涂料层6，聚脲防水涂料层6包覆防护式新型沉管全部外侧面，形成完整的整体式防水层，该聚脲防水涂料层6为沉管外包防水体系的重要部分，沉管外包防水体系还包括多个部位的不同保护层，包括护边块7，纵向施工缝防水层12，水泥砂浆保护层13，以及防锚层14，后面进行详细阐述。

如图7所示，顶板1外侧布置有水泥砂浆保护层13，该水泥砂浆保护层13用于保护聚脲防水涂料层6。

进一步地，所述水泥砂浆保护层厚度为15-30mm。

水泥砂浆保护层6外层还布置有防锚层14，该防锚层14为钢筋混凝土结构。

顶板1与侧墙3连接部位为倾斜结构，该倾斜结构外侧面布置有护边块7。

沉管的防锚结构包括管段侧面现浇混凝土护边块7和顶板面现浇混凝土防锚层14，现浇护边块7在管段一次舾装时施工，现浇混凝土防锚层14在管段二次舾装时施工。

防锚结构的主要作用有：一是防止船舶抛锚对管段结构和防水层的破坏，二是调整管段浮运时的干舷。沉管管段在制作时由于尺寸误差、混凝土容重误差等因素的影响，管段的实际干舷可能与理论值不同，管段制作完成后，应该对管段进行详细的测量，并计算出实际干舷，然后对应调整防锚层厚度。防锚层14和护边块7制作后，干舷值在117-234mm。在是做防锚层时，主要不能破坏其他保护层。

如图4和图6所示，在浇筑沉管主体结构过程中，总会存在一些时间节点，从而在主体结构上留下纵向施工缝15，该纵向施工缝15为容易渗水部位，在纵向施工缝15上并排布置有止水钢片8和止水条9，且所述止水条9位于迎水侧，所述纵向施工缝15的延展方向垂直于所述止水钢片8板面。止水钢片8采用镀锌钢板，止水钢片8的结构为中间为平面结构，两侧带有朝同一方向弯折的倾斜结构，从而整体形成带凹槽状的结构，凹槽一侧为迎水侧，采用这种结构能更好地防水。止水条9采用遇水膨胀橡胶腻子止水条。

如图6所示，所述纵向施工缝15延伸至侧墙迎水侧面的部位覆盖有纵向施工缝防水层12，该纵向施工缝防水层12为水泥基渗透结晶防水材料。

进一步地，所述纵向施工缝防水层12覆盖至施工缝上下各300mm范围，在纵向施工缝防水层12外侧为聚脲防水涂料层6。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防护式新型沉管，其特征在于，包括沉管主体结构，该主体结构包括顶板（1）和用于安装在水底基础的底板（2），以及使沉管形成三室型结构的侧墙（3）和中墙（4），所述底板（2）的底面布置有防护板。

2.根据权利要求1所述的防护式新型沉管，其特征在于，所述防护板为钢底板（5），该钢底板（5）预埋式安装在沉管主体结构底部。

3.根据权利要求2所述的防护式新型沉管，其特征在于，所述钢底板（5）上布置有用于嵌入沉管主体结构的锚筋（10）。

4.根据权利要求2所述的防护式新型沉管，其特征在于，所述沉管主体结构两端布置有端钢壳（11），所述端钢壳（11）与钢底板（5）焊接，且所述端钢壳（11）的底面与钢底板（5）底面平齐，所述端钢壳（11）临水侧表面设置有防水层。

5.根据权利要求4所述的防护式新型沉管，其特征在于，所述钢底板（5）、端钢壳（11）和混凝土表面设有由聚脲防水涂料组成完整的外包防水体系。

6.根据权利要求1-5之一所述的防护式新型沉管，其特征在于，所述顶板（1）外侧布置有水泥砂浆保护层（13），该水泥砂浆保护层（13）用于保护聚脲防水涂料层（6）。

7.根据权利要求6所述的防护式新型沉管，其特征在于，所述水泥砂浆保护层（13）外层还布置有防锚层（14），该防锚层（14）为钢筋混凝土结构。

8.根据权利要求7所述的防护式新型沉管，其特征在于，所述顶板（1）与侧墙（3）连接部位为倾斜结构，该倾斜结构外侧面布置有护边块（7）。

9.根据权利要求1-5之一所述的防护式新型沉管，其特征在于，所述防护式新型沉管在纵向施工缝（15）上并排布置有止水钢片（8）和止水条（9），且所述止水条（9）位于迎水侧，所述纵向施工缝（15）的延展方向垂直于所述止水钢片（8）板面。

10.根据权利要求9所述的防护式新型沉管，其特征在于，所述纵向施工缝（15）延伸至侧墙迎水侧面的部位覆盖有纵向施工缝防水层（12），该纵向施工缝防水层（12）为水泥基渗透结晶防水材料。

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