建筑沉管隧道施工技術

時間：2022-10-05 18:27:12 建筑畢業(yè)論文我要投稿

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建筑沉管隧道施工技術

　　建筑沉管隧道施工技術【1】

建筑沉管隧道施工技術

　　摘要：隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，建筑領域中，越來越多的地區(qū)應用到隧道技術。

　　尤其是我國的新疆地區(qū)，雖然氣候、土壤以及地質(zhì)等自然條件惡劣，但同時具有豐富的油氣資源，因此運輸成為一大難題。

　　筆者將從沉管技術的定義出發(fā)，淺析沉管法與其他隧道技術之間的差異，對沉管法流程的分析，旨在促進沉管技術的進步和油氣運輸工程的進一步發(fā)展。

　　關鍵詞：沉管技術;隧道施工;技術

　　目前，隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，建筑領域中，越來越多的地區(qū)應用到隧道技術。

　　尤其是我國的新疆地區(qū)，雖然氣候、土壤以及地質(zhì)等自然條件惡劣，但同時具有豐富的油氣資源，因此運輸成為一大難題。

　　下面從沉管技術的定義出發(fā)，淺析沉管法與其他隧道技術之間的差異，旨在促進沉管技術的進步和油氣運輸工程的進一步發(fā)展。

　　一概述沉管隧道

　　(一)沉管隧道的定義

　　1、沉管隧道是一種在地下建設隧道工程的方式。

　　主要施工流程將預制管拖至隧道相應的位置，對預制管段進行陳放、對接、埋設等施工環(huán)節(jié)，進而形成隧道。

　　一般情況下，沉管隧道包括沉埋段、暗埋段以及敞開段等部分，沉埋段兩極設有豎井，起到供電、通風以及排水等作用。

　　2、沉管隧道一般包括鋼筋混凝土沉管和鋼殼沉管兩部分。

　　鋼筋混凝土沉管一般體積較大，屬多孔箱式混凝土結構，因此又有矩形沉管的別稱。

　　而鋼殼沉管是鋼筋和混凝土的結合，并且化分為單層和雙層隧道。

　　(二)沉管法與礦山法及盾構法的比較

　　1、就地質(zhì)方面而言，沉管法對地基基礎的承載力要求較低，一般情況下，沉管隧道的基槽開挖及施工技術要求較低。

　　然而，礦山法與盾構法對地質(zhì)條件的要求比較高，而新疆地區(qū)大部分為沙漠，地層以粉砂為主，地質(zhì)條件不允許運用這兩種方法。

　　2、防腐性。

　　沉管法采用預制管段，混凝土澆筑的質(zhì)量有保障。

　　并且沉管法的管段較長，因此在同一工程中，使用的管段數(shù)少，相應的管段對接縫隙較少，所以具有較高的防腐性。

　　礦山法由于施工條件的限制，在混凝土結構和防腐保護層方面均存在漏洞。

　　盾構法主要采用預制管片，因此施工縫隙遍存于工程中，因此防腐性也得不到有力的保證。

　　二沉管隧道的施工流程

　　(一)干塢的準備工作

　　干塢是專用于預制沉管預制管段的場所。

　　干塢主要分為工廠化預制、移動干塢、和陸上干塢三部分。

　　對于干塢場地的選擇，應該注意是否滿足一下二大條件。

　　其一，必須滿足分解預制管段的場地需求，其二，必須保證能夠順利拖運預制后的管段。

　　陸上干塢，即在陸地上開挖形成一個基坑，預制管段，預制成功之后將基坑灌滿水直至管段上浮，然后將管段拖運到隧道施工現(xiàn)場。

　　沉管工廠化是指在特定的預制廠進行管段預制，隨后采用先進的“氣囊搬運技術”將管段移到船只上進達到輸送至隧道施工地點的目的。

　　移動干塢與其他兩種干塢的區(qū)別在于直接在水上的船只上進行預制，省去后期拖運預制管段的麻煩。

　　但是，由于自然條件受限，移動干塢基本上不用于新疆地區(qū)。

　　(二)管段的預制工作

　　1、模板的分內(nèi)。

　　預制管段一般都需要提前建模，而根據(jù)模板應用于不同部位的特殊要求，將模板劃分為外模、內(nèi)模、內(nèi)隔墻模、底模以及底板邊模等部分。

　　如下圖所示：

　　2、混凝土的生產(chǎn)。

　　由于管段預制對混凝土不僅在數(shù)量上有巨大的需求，而且在對混凝土拌和的質(zhì)量、入模時的溫度以及灌注的時間限制方面，都有著規(guī)范化的要求。

　　有鑒于此，混凝土生產(chǎn)時必須做到現(xiàn)場拌和，并在澆筑模板時嚴格把握溫度和時間。

　　在整個混凝土生產(chǎn)線的監(jiān)管工作上，生產(chǎn)線的設置應該滿足所有生產(chǎn)工藝和流程以及安全要求，混泥土配方的比重是否科學合理，混凝土生產(chǎn)的質(zhì)量是否達標關系到混凝土的容重和質(zhì)量。

　　容重關系到管段的干舷程度，質(zhì)量則關系到預制管段的整體質(zhì)量。

　　3、預制管段的關鍵性技術。

　　主要包括容重控制、尺寸、裂縫預防及處理等方面的技術。

　　首先，容重控制技術包括容重抽查、配料控制、配合比重控制等方面。

　　容重決定了管段的重量，影響拖運工作的順利開展。

　　其次，管段尺寸的控制技術包括精測控制、模板體系控制、鋼端殼控制等措施。

　　尺寸的誤差可能導致拖運時管段干舷的變化甚至重心不穩(wěn)現(xiàn)象，加大管段拖運及沉放的施工難度。

　　若鋼端殼發(fā)生尺寸誤差，就會導致管段對接難度加大，防侵蝕防腐的性能降低，嚴重情況下會影響到整體隧道的施工進度。

　　再次裂縫的控制狀況直接關系到隧道后期的運行，若發(fā)現(xiàn)裂縫時，應該對其進行性質(zhì)識別及認定，而后采取相應措施進行補救。

　　表面裂縫可以采用表明封堵法，貫穿性裂縫可采用化學灌漿法。

　　(三)管段的舾裝工作。

　　在管段上安裝相應設施，以便管段拖運及沉放工作的順利進行，這一流程被稱之為舾裝。

　　這一流程的工序主要包括試浮檢漏、拖運設備安裝以及干舷調(diào)整等。

　　(四)管溝的開挖工作。

　　在管溝開挖時，應該嚴格按照設計的管線的中心線開挖，盡量保持管溝中心線與管道中心線在同一水平線上，從而達到管道下溝后不偏移中心線的目的。

　　(五)管段的沉放工作。

　　將預制管段拖運至沉放地點。

　　沉放前根據(jù)管溝的實際情況對管道進行再次調(diào)整，采用吊管機安裝管道，確保安全作業(yè)。

　　(六)隧道的覆蓋工作。

　　覆蓋隧道對其進行保護，從而達到防腐、防侵蝕等目的。

　　三結語

　　對于施工質(zhì)量要做到施工工藝可靠、現(xiàn)場實施到位和試驗校驗及時。

　　由于隧道施工存在較多的隱蔽工程，如果事后發(fā)現(xiàn)問題，往往很難進行整改。

　　因此，必須在施工過程中加強過程控制，進行必要的質(zhì)量和安全檢驗，確保在上一工序合格并達到質(zhì)量要求了以后在進行下一工序的施工。

　　這樣，在施工前可以預想到各種可能發(fā)現(xiàn)的問題，在施工中把握細節(jié)，并注重過程方面的控制，施工后進行有效核查，如此形成一個閉環(huán)，將各種問題控制在可迅速應對并有效解決的狀態(tài)。

　　參考文獻

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　　[2]肖剛剛.大型沉管隧道暗埋段主體結構防水施工技術[J].施工技術，2012，41(18)：121-124.

　　[3]申琪玉，邱峰，張海燕等.廣州洲頭咀隧道管段浮運沉放關鍵技術研究[J].施工技術，2010，39(5)：15-17.

　　建筑沉管隧道基礎處理技術【2】

　　【摘要】基礎處理方法的種類很多，這些方法適用于不同的地質(zhì)條件及各國不同的國情，基礎處理方法大致可分為先鋪法和后鋪法兩大類。

　　【關鍵詞】建筑;沉管;隧道;基礎;處理技術

　　沉管隧道的基礎所承受的荷載通常較低，只作一般的處理，用砂或碎石作為墊層就能滿足要求。

　　當沉管沉放就位后，其有效重量約等于沉管中的壓重，大約為5 ~ 10kN∕m2 ，加上覆土重量，車輛動載以及周圍水的比重變化引起的荷載也不會超過30 kN∕m2，大大低于10m深度處的垂直初始應力，因此基底土層的承載能力通常不會出現(xiàn)問題。

　　1.刮鋪法

　　早期的沉管隧道多用刮鋪法處理基礎，特別是北美，從1950年起修建的19座沉管隧道中，12座是用刮鋪法基礎，其優(yōu)點是造價較低。

　　刮鋪法的主要工序如下：

　　浚挖溝槽時，先超挖60 ~80cm，然后在槽底兩側打數(shù)排短樁安設導軌用以控制高程和坡度,通過抓斗或刮板船的輸料管將輔墊材料投放到海底，再用簡單的鋼刮板或刮板船刮平。

　　所用輔墊材料最好是15cm左右的卵石和1.3- 1.9cm粒徑的砂鑠，刮鋪法的精度一般為:刮砂±50cm，刮石± 20cm。

　　早期刮鋪法采用一個簡單的鋼刮板對鋪墊材料進行掃平，其導向用的鋼梁和軌道安放在浮船上，這種裝置受水流及潮汐影響較大，后來采用一種不受潮汐影響的刮板船，其位置與海底基礎平面相對來說比較穩(wěn)定，容易作業(yè)。

　　舊金山海灣地鐵隧道采用刮平船處理基礎時，水深為41m，水流速度達5.5 ~ 7.5 kN∕m2，然而基礎處理的質(zhì)量很好。

　　刮鋪法的主要缺點是須配置費用昂貴的專用刮鋪設備;作業(yè)時間長，精度難以控制;在流速大、回淤快的河道或管段底寬超過15m左右時，施工困難;施工作業(yè)時對航道有影響。

　　2.樁基礎

　　樁基礎很少用作沉管基礎，然而當碰到以下特殊情況時，常采用一種特殊的樁基：①地基土非常軟弱;②沿隧道軸線方向基底土層硬度變化較大，以至不均勻沉降難以接受;③管段承受列車振動后再傳到基底土層中，引起的管段沉陷難以接受。

　　由于樁群的樁頂標高在實際施工中不可能完全平齊，若不采取措施會導致各樁的受力不均勻，通常采用一種可調(diào)樁頭來解決這一問題，其方法是在所有的樁上設一小段預制混凝土活動樁頂，活動樁頂與樁體之間留有空腔，空腔周圍用尼龍?zhí)坠芄�，形成一囊袋，當管段精確定位后，即向囊內(nèi)注漿，迫使活動樁頭抵緊管段底部。

　　樁頭常敷設氈墊層使荷載傳遞均勻。

　　3.噴砂法

　　噴砂法就是把砂一水混合填料通過水平管道噴入隧道管段底部和開挖槽坑之間的空隙中去。

　　在噴砂管的兩側設有回吸管，使水在管段底部形成一個規(guī)則的流動場，從而使得砂子有規(guī)則地分布沉淀。

　　回吸管的另一個作用是可以通過回吸水含量的測定了解基礎砂子的填充程度。

　　整個管道系統(tǒng)聯(lián)接在一個可以在管段頂部行駛的臺架上，在馬斯隧道首次采用噴砂法時，管道系統(tǒng)僅能在垂直于隧道軸線方向上移動，后來經(jīng)過改進，噴管系統(tǒng)還可以繞豎直管轉動，這樣，任何噴砂位置都可以達到。

　　噴砂法所用砂的平均粒徑一般控制在0.5mm左右，砂一水混合材料的平均含砂量為10%(體積百分含量)，有時可以較短時間增加到20%。

　　回填的砂子比較疏松，其空隙率約為40%~ 42% 。

　　砂墊層的厚度一般為1m，噴砂工作完成后，隧道管段從臨時基礎上釋放下來時，可能會引起5 ~ 10mm的沉降。

　　隧道的最終沉陷量取決于槽坑回填而引起的基底土層的沉陷。

　　噴砂臺架也可以通過噴水清除管段下面空隙中的回淤。

　　在埃姆斯河隧道的基礎處理過程中，回淤的速度太快,使噴砂作業(yè)和抽水作業(yè)難以進行，承包商不得不使用一種專門的刮泥裝置在底板下橫跨基槽底作業(yè)，一旦清除回淤，立即進行噴砂作業(yè)。