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沉管法施工

2014-5-9 11:02:16

    沉管法是在水底建筑隧道的一种施工方法。沉管隧道就是将若干个预制段分别浮运到海面(河面)现场,并一个接一个地沉放安装在已疏浚好的基槽内,以此方法修建的水下隧道。

    按管段制作方式可分为船台上制作和干坞中制作两大类型:①船台型管段制作。是利用船厂的船台,先预制钢壳,将其沿滑道滑移下水后,在浮起的钢壳内灌筑混凝土。该类管段的横断面一般为圆形、八角形和花篮形。由于管段内轮廓为圆形,在车辆限界以外的上下方空间虽可利用为送排风道,但车道高程相应压低,致使隧道深度增加,因此沟槽深度和隧道长度均相应增大;又因其内径受限制而只能设置双车道的路面,亦即限制了同一隧道的通行能力;同时耗钢量大,管段造价高,而且钢壳焊接质量及其防锈尚未能完善解决,因此只是早期在美国应用较多。②干坞型管段制作。是在临时的干坞中制成钢筋混凝土管段,向干坞内放水后,将其浮运到隧址沉放。其断面大多为矩形,不存在圆形断面的缺点;不用钢壳,可节省大量钢材。但在制作管段时,对混凝土施工工艺须采取严格措施,以满足其均质性和水密性特别高的要求,并保证必需的干舷(管段顶部浮出水面的高度)和抗浮安全系数。这类管段较船台型管段的造价经济,自50年代以来,在欧洲已成为最常用的制作方式。荷兰鹿特丹马斯河水底隧道为用干坞制作管段的最早一例。

    50年代以前,对钢壳制作的管段,曾采用水下灌筑混凝土的方法进行水下连接。对钢筋混凝土制作的矩形管段,现在普遍采用水力压接法。此法是在50年代末期在加拿大隧道实践中创造成功的,故也称温哥华法。它利用作用于管段后端封墙上的巨大水压力,使安装在管段前端周边上的一圈尖肋型胶垫产生压缩变形,形成一个水密性良好的止水接头(图2)。施工中在每节管段下沉着地时,结合管段的连接,进行符合精度要求的对位,然后使用预设在管段内隔墙上的 2台拉合千斤顶(或利用定位卷扬机),将刚沉放的管段拉向前一节管段,使胶垫的尖肋略为变形,起初步止水作用。完成拉合后,即可将前后两节管段封墙之间被胶垫封闭的水,经前节管段封墙下部的排水阀排出,同时利用封墙顶部的进气阀放入空气。排水完毕后,作用在整个胶垫上更为巨大的水压力将其再次压缩,达到完全止水。完成水力压接后,便可拆除封墙(一般用钢筋混凝土筑成),使已沉放的管段连通岸上,并可开始铺设路面等内部装修工作。

    处理沉放管段基础的目的是使沟槽底面平整,而不是为了提高地基的承载力。在水下开挖的沟槽,其底面凹凸不平,如不加以整平,管段沉放后会因地基受力不均匀而导致局部破坏,或因不均匀沉陷而开裂。为了提高沟槽底面的平整性,至今绝大多数建成的水底隧道采用垫平的方法。早期大多采用一种在管段沉放之前先铺砂石作为垫层的先铺法。它是在作业船上通过卷扬机和钢索操纵特制的刮铺机或钢犁,沿着沟槽底面两侧设置的、具有规定标高和坡度的导轨,将放下的垫料往复刮平。该法缺点较多。另一种垫平的方法为后填法。即先将管段沉放在沟槽底上的临时支座上,并使管底形成一定的空间(管段底板内预设液压千斤顶,在定位时可以顶向支座,调节管段高程),随后用垫层材料充填密实。后填法中最早用的是灌砂法,仅适用于底宽不大的船台型管段。