大型沉管隧道论文

大型沉管隧道论文（精选8篇）

大型沉管隧道论文 第1篇

沉管法是指在干坞内或大型驳船上先预制管段,再浮运到指定位置下沉、对接、固定,进而建成水下隧道或水下构筑物的施工方法。采用沉管法施工的隧道叫沉管隧道。天津海河隧道路线全长4132m,隧道部分全长3323m,暗埋段全长2988m。穿越海河段采用沉管法施工工艺,沉管段全长255m,由三节预制管段组成,单节管段长85m。

海河隧道沉管段基础处理采用厚60cm碎石垫层与40cm厚的注浆浆液层组成,其中碎石垫层,在基槽浚挖后采用碎石刮铺船刮铺完成,注浆基础在完成管段沉放对接后进行。

碎石垫层主要采用20~80mm级配碎石。在采用大型绞吸船与抓斗船隧道浚挖基槽完成后,实施碎石的刮铺,管底碎石垫层采用碎石刮铺船,通过漏斗下料,测量控制高程与位置,潜水员进行探摸检查,移动整平架整平的施工工艺。砂浆层基础为40cm厚钠基膨润土砂浆,配比为水泥∶细砂∶粉煤灰∶钠基膨润土∶水=1∶6∶1.4∶0.2∶2,其中,水泥采用普通硅酸盐水泥,粉煤灰为1级,细砂细度模数为2.28,钠基膨润土造浆率大于9.0m3/t;浆液的扩散半径大于5m,抗压强度设计值大于1.0MPa。

为实时掌握注浆过程中浆液密实度、扩散半径等性能指标,本工程采用国内外最为先进的冲击映像法进行注浆效果检测。

检测工作分为注浆前检测和注浆后检测。注浆前检测—作为注浆过程中及注浆后结果的对比数据;注浆后检测—对压力注浆的充填效果进行综合评价,以保证结构和基底受力均匀,减少不均匀沉降。

2 冲击映像法基本原理

冲击弹性波法类似于石油勘探用的反射法地震勘探,当我们打击沉管隧道的底板表面时就会产生弹性波(面波、纵波和横波),弹性波遇到界面(沉管隧道底板底面和注浆的结合面)就会产生反射,反射的强弱反映注浆充填情况。当注浆与沉管底板紧密结合时,界面两边的介质(混凝土底板和混凝土注浆)差别较小,形成弱反射界面,反射波相对较弱,相反地,当混凝土注浆与沉管底面之间有间隙时,间隙内介质为水,与混凝土底板的差别很大,就形成一个很强的反射面,反射回来的弹性波就很强,因此,通过分析反射波的强弱,就能推测沉管隧道底板与注浆的结合情况(图4)。但是,与石油上的地震勘探不同,混凝土底板与地层相比非常薄(约1.4m),但是弹性波的传播速度却很大(3000m/s以上),弹性波传播所需要的时间很短,击打时产生的各种波(面波、纵波直达波、纵波反射波、横波-纵波转换波等)相互混合在一起,凭观察无法把各种波区别开来,需要高精度的数据处理手段进行处理。

3 现场数据采集

3.1 仪器规格

地震仪(图5):Geod数字地震仪;记录通道:24道;模数转换:24bit;高截频:20000Hz;低截频:1.75Hz。生产厂家:美国Geospace。

检波器(图5):动圈式垂直成分速度型检波器;固有频率:100Hz;生产厂家:美国Geospace。为保证检波器和地面的耦合,加工了检波器与地面连接的混凝土墩,面积10×10cm,内部混凝土,由三个螺钉与地面连接。

3.2 采集参数

检波器间距:0.5m;排列长:5.5m;震源偏移距:距测线0.5m;激发方式:重锤敲击;道数:12道;采样间隔:62.5us;记录长度:256ms;勘探点密度:1点/0.5m。

3.3 测线布置与数据采集操作

测线布置:图6、图7为测线布置图,冲击映像布置按照0.5m间隔的网格布置检波器位置;面波测线检波器间隔0.5m,激发偏移距2.0m。

3.4 数据采集操作步骤

现场准备:检查测试仪器是否齐全完好,并对需要进行测试的场地进行清理。检波器设置:以确定的勘测点为基准点,每间隔0.5m布置一个检波器,将检波器及加工的连接部分平整放置于底板上(图9)。激发:使用质量3~4kg左右的锤子用力敲击结构底板作为震源(图10)。

采集信号:激发产生的震动能量以面波的形式沿地表面一定深度的地层向四面传播,垂直速度检波器接收到信号并传送给小型地震仪,记录完毕后,进行下次锤击,依次类推,直至完成该点的检测任务(图11、图12)。

3.5 采集工程

管段东、西段各设置一套检测系统,每个系统按照0.5m间距布设检波器进行冲击映像法及高密度面波勘探。

3.6 原始数据的质量保证

从数据采集和数据处理两个方面压制噪音以确保数据质量。数据采集:数据采集时,尽量避免移动检波器,每个测线的记录,保持在不同注浆量同样状态下进行;采集时尽量避免人员的走动、机械的运转等噪音。数据分析采用波形处理及小波处理相结合的方式进行判断。通过以上措施最大限度地保证了数据的质量。

4 检测结果

现场试验结果表明,通过波形的可视化处理及小波处理相结合的方式,冲击映像法能够及时地掌握注浆效果的分布状况,通过高密度面波勘探可以定量化地评价注浆效果,主要结果见图13。

其中西侧管段冲击映像法中判断为密实(Line-1)及不密实(Line-2)的两段高密度面波拟剪切波速度分布,比较注浆前及注浆后的剖面拟剪切波速度分布可以看到,注浆前结构分为混凝土、饱和土、碎石、淤泥层;注浆后混凝土下部饱和土、碎石波速明显提高。比较Line-1及Line-2的高密度面波结果,可以认为,注浆效果均达到良好,Line-2的剪切波速度略低于Line-1。

经检测,海河隧道沉管段基础最终累积沉降1.4cm,远远小于设计值10cm,达到了设计及相关规范要求。

5 结论

冲击映像法在沉管法隧道基础检测中可以现场快速地反映出浆液的扩散、填充情况,有利于注浆过程中对浆液动态控制。利用冲击映像法、表面波探测相结合的方式对压力注浆充填效果进行综合评价,把握压力注浆的充填效果,以保证基底受力均匀,减少不均匀沉降对管段结构主体和接头的影响。

摘要：沉管法隧道的基础处理方法有很多,大致可分为刮铺法、桩基法、喷砂法、砂流法、灌囊法和注浆法,其中的喷砂法、砂流法、灌囊法和注浆法属于后填法,即先将管段沉放好,再设法将管段与基槽之间的空隙填实,如何保证基础处理的均匀性与密实性是整个沉管工程的关键点之一。依托天津滨海新区中央大道海河隧道工程,对国内外最为先进的冲击映像法检测技术进行了论述,阐明了这种方法的基本原理和操作流程,对于类似工程具有参考价值。

关键词：沉管隧道,基础,冲击映像法,检测

参考文献

[1]王艳宁,熊刚.沉管隧道技术的应用与现状分析[J].现代隧道技术,2007(8):1-4

[2]陈韶章,陈越,张弥.沉管隧道设计与施工[M].北京:科学出版社,2002.

[3]管敏鑫,严金秀,唐英.沉管隧道技术在我国的应用[J].岩石力学与工程学报,1999,18(增):1000-1004.

[4]上海市建设和管理委员会科学技术委员会.外环沉管隧道工程[M].上海:上海科学技术出版社,2005.

[5]郭建文.海河沉管隧道注浆基础施工工艺试验研究与应用[J].铁道标准设计,2013(6):105-108.

建筑沉管隧道基础处理技术 第2篇

1、国内外沉管隧道现状

根据国际隧协沉管与悬浮式隧道工作组到1994年的统计资料，世界各国已建、在建或拟建的沉管隧道共有93条，其中，就管段制作形式而言，混凝土隧道59条，钢壳隧道34条;从使用功能上来看，公路隧道61条，铁路隧道26条(包括地铁隧道)，公路、铁路两用隧道4条，人行隧道2条;就管段横截面形状来说，矩形截面隧道73条，圆形〈含花篮形、八角形、马蹄形、椭圆形)截面隧道20条;从规模上看，早期的沉管隧道多为双车道或四车道，从60年代中期，陆续建成一些六车道隧道，到目前世界已建的6/8车道共有19条。

19世纪末，美国首先用沉管法建成波士顿的下水道工程,之后，于19用此法建成了底特律河水底铁路隧道，这是世界上第一条沉管建造的铁路隧道。

至1994年底美国已建成25 条沉管隧道。

在欧洲，荷兰首先于1924年建成第一条沉管隧道一马斯河隧道，到1994年底，荷兰已建成19条沉管隧道。

日本是东亚地区第一个建成沉管隧道的国家，自1944年第一条沉管道路隧道^庵治河隧道通车以来，已建成铁路和公路隧道18条。

沉管隧道有钢结构和钢筋混凝土结构两大类，前者一般为圆形断面，后者一般为矩形断面,美国及日本大多采用钢壳沉管。

沉管技术在本世纪经历过多次革新。

1958年古巴哈瓦那建成第一座完全预应力的沉管隧道;荷兰于60年代发明了举世闻名的吉那止水带，使得水力压接法更加简洁有效，这是管段水下连接的重大革新。

在基础处理技术方面，丹麦于40年代发明出喷砂法;瑞典于60年代首先成功采用灌囊法，荷兰在70年代发明了更为先进的压砂法,这是沉埋技术中的又一项重大革新;日本在70年代推出压注混凝土法和压浆法。

此外，日本在接头抗震方面也取得不少进展，过去在地震区修建隧道时，对地震缺乏特别的预防措施，而现在设计的接头处可以有相当挠度和纵向位移,在允许范围内对沉陷和温度影响也采取了类似的措施。

近年来，随着现代科学技术的发展,激光测量仪、电子定位系统等先进设备已应用于施工中，使得沉管隧道质量更加优良，同时工期大大縮短。

在我国，香港和台湾借助国外先进技术共已建成四条沉管隧道，中国大陆第一条沉管道路隧道广州珠江隧道巳于1993年底通车，此外，宁波甬江隧道也已建成。

我国目前的沉管隧道设计及施工技术还处在积累经验阶段，但我国经济的迅猛发展为其进一步发展创造了良好的条件。

如上海外环线吴淞口越江工程，已确定采用沉管法隧道方案，并正在建设中;其他如京沪高速铁路在南京越过长江，就准备采用沉管隧道方案，崇明至南通的越江方案也都考虑采用隧道方案。

由于多车道时沉管隧道明显节约投资，因此沉管隧道在我国具有广阔的前景。

2、基槽浚挖技术及设备

在设计基槽断面之前，往往要先全面了解现场的地质资料、水流水质资料、生态资料，以便确定合理的基槽断面和浚挖方式。

基槽的断面主要由三个基本尺度决定，即底宽、深度和边坡坡度。

底宽一般比管段底宽大4-10m。

基槽的深度为覆盖层厚度、管段高度以及基础处理所需超挖深度三者之和。

香港地铁沉管隧道在设计基槽断面时,考虑到基槽底部的垫层须宽出隧道管段每边各1m，最小垫层宽度为10.3 + 2=12.3m。

为使海上作业船的柱腿能沿隧道弯曲的中线移动及预留出容许偏差量，决定采用能在内刮平14m宽垫层16m底宽的基槽。

基槽边坡的稳定坡度与土壤的物理力学性能有密切关系，同时，基槽的留置时间、水流情况等也是重要影响因素。

在沉管隧道的施工中，水底浚挖所需费用只占整个工程总造价的一个较小比例，通常只有5%~ 8%，可它却是一个很重要的工程项目，由于疏浚作业现场的通航环境较为复杂，挖泥船在主航道作业时经常要松缆让航，施工难度较大，作业效率客观影响近30% ，因此浚挖的成功与否直接影响到工程能否顺利、迅速地开展。

水底浚挖工作主要包括三个内容：沉管基槽的浚挖;辅助航道的浚挖;浮运(管段)线路的浚挖。

通常港务部门疏浚航道用的挖泥船，挖深都不超过20m，一般只有15m左右，可是沉管基槽的底深常是22 ~ 23m左右,有的达到27 ~ 30m。

因此，一般不能直接利用现有的挖泥船进行沉管基槽浚挖，需要根据设计要求、地质情况进行一些必要的改装工作。

3、管段防水技术

早期的钢壳管段，钢壳既作为施工阶段的外模，又是管段的防水层。

40年代，矩形钢筋混凝土管段应用于沉管隧道的初期,仍然采用船台型管段的防水措施，即四边包裹钢壳。

50年代，逐渐改为三边包裹的钢壳，顶板上的钢壳改由柔性防水层代替。

从1956年迪斯隧道以后，又发展为单边钢板防水为和三边柔性防水，即只保留底板之下的钢板，其它三边采用柔性防水。

3.1钢板防水

早期采用的钢壳防水在70年代以后已不再常用，因为钢壳防水存在的缺点不少，如耗钢量大，焊接质量不易保证，防锈问题未切实解决，钢板与混凝土之间粘结不良等等。

但仅在管段底板下用钢板防水的实例则越来越多，此时防水钢板基本上不用焊接，而是用拼接贴封的办法，因而不存在焊接质量问题。

3.1柔性防水

柔性防水包括卷材防水和涂料防水。

卷材防水是用胶料把多层沥青卷材或合成橡胶类卷材胶合成的粘式防水层。

最初的柔性防水层是使用沥青油毡，以织物卷材为主，这种卷材强度大,韧性好。

尤其是50年代发展起来的玻璃纤维布油毡更适于沉管隧道，这种玻璃纤维布油毡以玻璃纤维布为胎，浸涂沥青制成，性能优越，价格仅稍高于沥青油毡。

3.3管壁的自身防水

提高管段自身混凝土的抗渗性能也是重要的防水措施。

自60年代初期以来，荷兰等国家对水底隧道管壁自身防水进行了一系列的试验和研究，并取得了可喜的成果，1973年以后陆续开工的荷兰弗拉克、基尔，海姆斯玻尔以及鲍脱莱克等四条水底道路隧道均突破了传统的防水办法，采用无外防水的隧道结构。

参考文献

[1]王芳，土木工程概论 [M].北京：中国建筑工业出版社，2009

沉管隧道的防水设计 第3篇

1.1 自防水

沉管隧道管段自防水设计是整个防水设计的关键, 在欧美、日本等国的沉管防水设计上, 已经将自防水取代外防水作为管段部分防水的唯一措施, 也就是说, 自防水的设计要周密而科学。

防水设计原则与防水等级

沉管隧道防水设计基于管段结构自防水和外防水, 兼顾管段接头密封防水, 以多重防水措施确保工程质量, 实现整体防水目标。

防水等级设计根据相关规范《DL/T5057-1996水下工程混凝土结构设计规范》及《地下工程防水技术规范》 (GB50108-2001) 中防水要求应满足二级要求, 但是作者认为, 由于要求管段接头与墙体不允许有湿渍, 防水等级应高于二级防水标准的要求, 故沉管隧道管段的防水等级为一级, 即:不允许渗水, 结构表面无湿渍。

结构混凝土设计:1) 管段混凝土的强度等级应大于C35, 抗渗等级大于等于S10;混凝土的渗透系数和氯离子扩散系数应小于相关取值;2) 水泥采用低水化热水泥;增加粉煤灰, 矿渣用量;使用减水剂。3) 添加适当的混凝土膨胀剂, 用以弥补混凝土干燥收缩产生的裂缝。4) 控制与地面接触的混凝土的最高温度, 以限制混凝土结构裂隙宽度 (小于等于0.2mm) 。其主要措施为:冷却混凝土浆液的温度;降低侧墙新浇灌的混凝土;适当加热底板。

混凝土施工措施:1) 严格控制混凝土的坍落度。结构防水混凝土的坍落度保证在12cm~16cm。2) 严格控制凝胶材料最小用量, 配置混凝土所采用的水泥采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或者矿渣硅酸盐水泥, 水泥严格控制水灰比。3) 混凝土施工时, 应振捣密实, 保证混凝土的均与和密实度, 提高混凝土本身的抗裂能力, 防止裂隙产生使水进入混凝土管段中引起腐蚀和强度损失。4) 保证钢筋混凝土中钢筋无锈蚀, 确保保护层厚度, 迎水面受力主筋保护层厚度不应小于50mm, 其余钢筋的保护层厚度不应小于30mm。

混凝土防裂措施:1) 利用测温技术进行信息化施工。统领全局掌握混凝土施工过程中温度的分布和变化趋势。通过定量计算和定性分析, 及时有效解决随时可能出现的问题和状况。2) 管段混凝土采用保温保湿养护。混凝土表面养护在混凝土浇筑完毕后的15d左右后进行。3) 为减少混凝土的一次浇筑量, 管段结构分段分块浇筑, 且控制入模温度小于等于28摄氏度。

1.2 外防水

沉管隧道管段外防水设计作为自防水设计的补充和加强同样具有重要的意义和作用。外防水的存在使得内防水在接受考验之前有了重要而有效的缓冲机制。

从世界范围上看, 荷兰和丹麦等国已经完全放弃了外防水层的设置, 转向混凝土结构自防水方向发展。而日本、澳洲等国则用底板铺设带键的防水板, 侧墙顶板使用有机防水材料材料喷涂的全包防水或半包防水。随着化学工业的发展, 性能优良的防水膜也随之发展。而这样的防水膜应该具备以下特征:即与混凝土拼装性能好、耐久性好、抗腐蚀性好, 最主要的是防水防侵蚀能力要均优。

管段外防水层可以选择刚性防水层或柔性防水层。柔性防水层可保持其连续性、封闭性和完整性, 但是柔性防水层施工过程中工作量大, 施工困难, 易受抛石施工影响而破坏。

在施工工期允许的条件下, 建议使用涂料施工 (柔性防水层) 。在使用涂料防水层时应注意基面的油污与浮浆的处理, 以及基面的润湿, 但不要是基面积水过多。涂料刷涂完毕后, 注意养护。

2 管段接头防水

管段接头处一般设置两道柔性防水线, 即GINA止水带防水和OMEGA止水带防水。GINA防水带是施工阶段的临时止水措施, 在施工完成以后又是接头永久的第一道防水。而OMEGA止水带是防备GINA止水带一旦发生渗漏, 起到第二道防水的功效。

2.1 GIN A止水带防水

GINA防水带一般构型由尖肋、本体、底翼缘、底肋等部分组成。GINA止水带的材质一般为天然橡胶或丁苯橡胶。

GINA止水带的性能:接头压接量Q由以下因素决定:松弛位移A、接头水密所需最小压缩量B、混凝土收缩量L、温度引起位移F、管段断面平面平整度误差D、管段接头处差异沉降S和地震引起的位移K。得到经验公式, Q=A+B+L+姨D2+S2+姨F2+H2GINA止水带的安装:

1) 对GINA止水带进行外观检查, 检查其钢端壳是否有变形破损等情况;2) 预安装止水带的压板螺栓;3) 按施工现场实际情况测量尺寸进行开孔, 用热接工艺形成封闭的环形;4) 扣上压板并初步锁定螺栓, 静置1d, 待GINA止水带自行调整各部分松紧力度后, 检查并调整各部分位置;5) 为GINA止水带加保护罩, 防止运输过程中受到损害;6) 局部抽查检验, 最终调试满足使用构造等方面的要求。

2.2 O MEGA止水带防水

OMEGA止水带的材质一般为丁苯橡胶。OMEGA止水带是由2层SBR橡胶及至于其中的尼龙片经压缩机压制而成的。它是柔性防水的第二道防线。根据接头处相应的水文状况, 就可以选出OMEGA橡胶止水带的型号, 并经过位移计算验算最终确定。

OMEGA止水带的性能:能满足最高水位条件下管段轴向位移、竖向差异沉降和侧向位移等接头的水密性要求。

OMEGA止水带的安装:1) 管段沉放时, 在由GINA止水带安装到位以后, 将OMEGA橡胶止水带安装到端头刚性连接构件上, 通过预埋在钢端壳上螺栓与特制的压板锁紧。2) 先将OMEGA的四个螺栓孔初步固定, 调整平面水平后全面安装。3) 进行压水试验, 在OMEGA止水带和GINA止水带之间压入高压水, 当水压达到设计压力时, 关闭水闸和阀门保持压力, 如发现压力值减小则证明两种止水带之间存在漏水现象, 必须重新进行安装与检测。4) 将预埋的螺栓进行除油防锈处理, 并加盖防护盖, 对OMEGA止水带进行保护。

3 小结

1) 在沉管隧道管段自防水设计中, 要考虑混凝土裂缝对防水设计的影响, 虽然小的裂缝不足以使水体进入腔室继而对强度产生大的影响, 但是可能渗水可能造成混凝土自重增加, 对管段产生竖向的位移, 使管段之间发生相互错动。2) 沉管隧道防水等级要求根据规范要求应为二级, 但是考虑到管段接头与墙体不允许有湿渍, 所以整体施工中, 防水等级力争一级。3) GINA止水带和OMEGA止水带的安装过程中应进行实时监控, 安装完毕后进行全面检查, 不得有半点疏忽和遗漏。确保沉管隧道管段水下的绝对密封, 完成沉管隧道防水设计的基本要求。

摘要：沉管隧道管段自防水设计是整个防水设计的关键, 在欧美、日本等国的沉管防水设计上, 已经将自防水取代外防水作为管段部分防水的唯一措施, 也就是说, 自防水的设计要周密而科学。

关键词：沉管隧道,管段防水,接头防水

参考文献

[1]宁茂权.海底沉管隧道的防水设计[J].铁道建筑, 2008.

大型沉管隧道论文 第4篇

随着我国经济建设的迅速发展, 人口数量的急剧增长, 交通量随之出现井喷式的增加, 与现有的城市交通道路及相关设施的规模不匹配, 导致城市交通拥堵问题日益突出。施工新方法、新材料、新工艺、新技术的不断涌现和大量应用, 使工程的施工水平不断提高, 推动了工程建设的不断发展。其中对隧道施工技术和质量的要求也越来越高。

沉管法是预制管段沉放法的简称, 是在水底建筑隧道的一种施工方法。现已成为水底隧道的主要施工方法。用这种方法建成的隧道称为沉管隧道。

论文提出了一种大型模板台车整体转运的实用工法。以南昌市红谷隧道沉管管节混凝土预制施工中模板台车在2个干坞中多次整体转运为例作以介绍。

2 工程概况

南昌市红谷隧道江中分部主要负责沉管管节预制工作。干坞采用分体式“3+3”的干坞方案, 干坞尺寸为520m×269m, 周边采用塑性混凝土防渗墙止水帷幕防水, 干坞基坑开挖按1∶3坡度分3级放坡, 分级分层分区域开挖, 边开挖边支护, 基底换填、硬化施工。

沉管段总长1329m (含最终接头) , 设计共分12管节, 其中E1~E9管节每节长114.9m, E10、E12管节每节长89.9m, E11管节长83.4m。E1管节与西岸暗埋段连接, E12管节与东岸暗埋段连接, 最终接头设置在E10-1与E10-2管节之间。

3 机具的设计

北坞移出的路轨架安装铺设在每个管节东侧端头的混凝土路面上, 紧挨管节铺设, 路轨架下支脚垫牢, 薄弱位置地面可铺钢板, 另加设20cm×20cm的枕木加固, 钢轨采用43kg轨与原模板台车轨道在同一标高对接成一体。南坞移入的路轨架安装铺设在每个管节西侧端头的混凝土路面上, 紧挨管节铺设, 路轨架下支脚垫牢, 薄弱位置地面可铺钢板, 另加设20cm×20cm的枕木加固, 钢轨采用43kg轨与原模板台车轨道在同一标高对接成一体, 轨道间距7.52m。经勘察, 吊装场地有足够的安全空间, 具有安装履带起重机的停放场地, 安装现场周围无杂物, 场地能够满足吊装需要。

结论:整体结构在保证下列前提下能满足强度的要求:

1) 调整好吊梁位置, 使之与吊点对称;

2) 保证吊架与台车固定好, 建议不得使用木方简单固定, 需采用螺栓连接或者焊接形式加固牢固, 以免吊运过程晃动而产生失稳;

3) 吊运过程中, 必须平稳起吊与放落, 以免冲击力过大而吊绳强度不足;

4) 吊梁与台车接触点均需加强, 否则容易被压坏, 从而失稳。

4 设备的选用

4.1 吊装设备的选用

4.1.1 最大起吊物的确定

最大起吊物为预制管节大腔模板台车, 单台总重量为160t, 最大外形尺寸为长×宽×高=18.6m×12.4m×6m, 吊装转运时将大腔模板台车一分为二分段吊装转运, 其分段后的最大外形尺寸为长×宽×高=9.3m×12.4m×6m, 最大重量为80t。

4.1.2 吊装设备的确定

为保证模板台车吊装安全, 计划采用大吨位履带吊进行吊装。

选择计算主吊机垂直高度时, 不仅要考虑主吊臂架最大仰角80°和模板台车的最大尺寸、重量, 而且要考虑模板台车吊起后能旋转180°, 不碰撞主吊臂架, 即满足起重物与吊臂架的最小安全距离为0.5m的条件。

按吊钩距模板台车顶部最小直线高度h1=5.8m, 模板台车高度h2=6m, 路轨架高度h3=1.35m。

竖直模板台车最小提升高度为H=h1+h2+h3=5.8+6+1.35=13.15m。

起吊时为履带吊中心距起重物中心距最小距离考虑, 模板台车中心至边板距离w1=6.21m, 履带长度的一半w2=5m, 起重物与吊臂架最小安全距离w3=0.5m。

横向起吊起重物最小安全距离W=w1+w2+w3=6.21+5+0.5=11.71m。

装车时为履带吊横向中心距起重物中心距最小距离考虑, 模板台车中心至吊架边缘距离L1=6m, 履带吊宽度的一半L2=3.8m, 起重物与吊臂架最小安全距离L3=0.5m。

纵向起吊起重物最小安全距离L=L1+L2+L3=6+3.8+0.5=10.3m。

21.2m主臂的履带吊根据实际作业范围表在横向工作幅度10~12m作业范围内, 可以起吊95.4~118.5t重量的起重物;提升重量80t的模板台车时, 提升吊钩距地面最小高度13.15m, 实际提升范围为13.15~16m, 能够满足使用需要。

根据以上吊装部件外形尺寸、重量及现场场地条件等, 选用QUY250/250t型履带起重机1台。

4.2 运输车辆的选用

转运车辆选用重型低平板半挂拖车2台, 功率420马力 (约308.7k W) , 外形尺寸为长×宽×高=14620mm×3000mm×1680mm, 在原有宽度基础上, 进入施工现场后根据实际需要再次进行加宽、加固措施, 将加工好的承重梁支架直接焊接在平板运输拖车的底盘上, 确保稳固。

4.3 模板台车的运输及其装卸要求

大腔模板台车的运输, 满足场内道路的运输要求, 在运输过程中, 进行限速, 以5km/h的速度缓慢行驶, 减少冲击。选用的运输车辆进场后要进行适当的加宽、加固, 装车时, 要确保吊装及固定安全, 特殊部位要垫枕木或方木, 并进行必要的固定绑扎或焊接加固。在设备装卸过程中, 如果物体的最大尺寸阻挡了起升控制人员的视野, 应该由另外的专职指挥人员来指引进行操作。

在装卸设备之前, 检查起升设备和相关物品 (绳索、链条、带子、钩子等) 是否满足即将起吊负载和适当的稳定性要求。

5 结论

模板台车整体转运实用工法在红谷隧道实际应用中表现出色, 相比传统人工拆装, 实用工法耗时少、费用低, 且因为减少了高空作业时间及拆装步骤, 降低了安全事故发生的概率, 大大提高了施工过程中的安全性。

随着沉管隧道施工技术的逐渐成熟, 由于沉管隧道对航运和生态等方面的明显优势, 沉管隧道施工技术在未来的过江隧道及海底隧道中的应用会越来越广泛, 论文中提到的模板台车整体转运实用工法大大提高了生产效率, 提升施工过程中的安全性, 具有广阔的应用前景。。

摘要：在沉管隧道施工过程中, 模板台车需要反复转场, 来实现沉管管节的分批次预制。区别于传统人工拆装方式, 提出一种模板台车整体转运实用工法, 在实际应用中, 耗时少、费用低, 大大提高了生产效率, 缩短了施工工期, 施工过程中安全性也大大提升, 应用前景广阔。

港珠澳大桥沉管隧道接头防水技术 第5篇

港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域,是连接香港特别行政区、广东省珠海市、澳门特别行政区的大型跨海通道,是我国继三峡工程、青藏铁路、京沪高铁后又一项超级工程,是当今世界上规模最大、标准最高、技术最复杂的桥、岛、隧一体化的集群工程之一。

港珠澳大桥东岸登陆点位于香港大屿山机场西南的散石湾,西岸珠海登陆点为拱北,澳门登陆点为明珠(图1),大桥全长约50 km,跨海逾35 km,桥主体长29.6 km,采用双向六车道的桥隧结合方案,其中穿越伶仃西和铜鼓航道段约6.7 km采用隧道方案,其余路段约22.9 km采用桥梁方案。为实现桥隧转换和设置通风井,隧道两端各设置一个海中人工岛。港珠澳大桥设计使用寿命为120年,抗震要求8级,大桥主体工程预计2016年年底建成。

2 施工难点分析

该工程建设包括三项内容:1)海中桥隧主体工程;2)香港、珠海及澳门三地人工岛口岸工程;3)香港、珠海、澳门三地连接线及配套工程。其中,“岛隧工程”是港珠澳大桥主体工程技术最复杂、建设难度最大的部分,要在软弱地基上建设至今世界上最长、埋深达45 m以上的海底沉管隧道,在水深10 m且软土厚达60 m的海中建造人工岛,以及上述条件下实现海中岛隧连接。

工程所需的巨型混凝土沉管在工厂预制完成后,两端用钢板封闭,由厂房顶推至浮坞区;坞池放水使沉管漂浮至水面,再由大型拖船拖运至安装位置;管节定位就绪后,向管节内灌水压载,使之下沉;沉放的管节在水下完成对接;覆土(石)回填后,筑成隧道。该沉管隧道由33个管节连接而成,其中29个沉管长达180 m,由8个节段构成;另外4条连接两个人工岛的沉管长112.5 m,由5个节段构成。每个节段长22.5m、宽37.95 m、高11.4 m;底板、顶板、侧墙厚度均为1.5 m;中隔墙厚0.8 m。每个180 m长的标准沉管重达7.4万t。管节接头防水性能对隧道使用安全和寿命至关重要。

3 沉管隧道管节防水设计

港珠澳大桥岛隧工程沉管管节间采用柔性接头方式,将GINA橡胶止水带安装在待装管节的A端,与已安管节的B端对接、挤压,管节在水下完成对接后,对接端的止水带将通过水力压接密封,使管节接头紧密连接;沉管管节间的预埋件处采用OMEGA橡胶止水带密封,并采用专用压件固定。

沉管隧道管节采用分节浇捣,节段交接处设有接缝,接缝间采用“可膨胀密封条+OMEGA止水带+剪力键”方案,形成管节结构自防水。同时,节段接头处外侧环绕一周(包括底板、侧墙和顶板)喷涂聚脲防水材料,宽度为接头两边各1.2 m。考虑到聚脲防水层在使用过程中可能会遇到零延伸断裂的问题(基层出现开裂时,由于聚脲层同基层之间粘结牢固,不能实现弹性变形从而释放应力,最终会被基层裂缝产生的应力拉裂,造成渗水),本工程在管节接缝外侧设计了一层PVC隔离膜,即使基层产生细微裂缝,其应力会直接作用在隔离膜上,进而降低聚脲层的受力,进一步保障了防渗效果。管节内接缝接头防水方案,见图2;管节接缝外侧防水设计,见图3。

3 主要材料性能

本工程中采用的SP7812喷涂聚脲高强弹性防水涂料,按GB/T 234462009《喷涂聚脲防水涂料》标准检测,所有指标均满足或超过标准中Ⅱ型产品的要求。部分检测结果,见表1。

4 喷涂聚脲施工

施工环境要求:施工环境温度不低于5℃,相对湿度宜小于85%,风力不宜大于5级;严禁在雨天、海潮较大的时段施工。为此,需多方协调,抓住晴好天气,加紧施工,确保工期。

施工工艺流程:基层质量检查基面清理施工基面强化剂基面修补、刮砂找平贴PVC膜施工配套聚脲底漆非施工区域保护喷涂聚脲自检修补。

4.1 基面处理

基面残留的砂浆、硬块及突出部分,应铲除或打磨平整(整体使用手磨机进行打磨,大面积的浮浆、突出物可用铁锤凿去);基层表面孔洞和局部不平整部位,应进行修补;开裂部位预先采用专用腻子填平封堵,固化后打磨至与周围平整度一致(图4)。基面要求平整、坚硬,无开裂、起砂、脱皮,无明水、油脂及其他异物。

4.2 滚涂基面强化剂

基面强化剂能渗入混凝土基面,封闭基面毛细孔,强化基面,提高涂层与混凝土基面的附着力。基面强化剂采用滚涂施工(图5),涂布量为0.1～0.4 kg/m2(视基面坚实程度而定,松散的基面可能需要滚涂2～3遍)。施工4～6 h后进行下一道工序施工。

4.3 基面修补、刮砂找平

对基面较大的孔洞和搭接缝进行修补、找平(图6)。孔洞采用高触变性环氧砂浆漆加80目细砂(调至适当黏度)进行刮补,较大的孔洞可适当增加砂浆黏度,并分多次进行刮补;搭接缝采用聚氨酯胶泥加80目细砂(调至适当黏度)进行刮补。最后整体满刮一遍环氧砂浆漆(填补基面所有孔洞、毛细孔,并提供良好的平整度),涂布量约0.2 kg/m2。砂浆漆固化前注意保护,避免渣子、杂物散落和人员踩踏;固化后(约4 h)还应检查基面平整度,对不平整的部位进行适当打磨,并清理干净。

4.4 贴PVC膜

将PVC膜沿管节搭接缝贴于清理干净的基面上,并按紧、压实(图7)。

4.5 滚涂聚脲配套底漆

聚脲底漆为三组分材料,适用期约20～30 min,应小桶配漆,配漆后尽快施工,现配现用,以免在施工时产生凝胶。聚脲底漆采用滚涂施工(图8),局部复杂基面不便滚涂的可采用刷涂,涂布量约0.1 kg/m2。聚脲底漆施工前应确保基面清洁干燥;施工时应确保无漏涂;施工后、底漆固化前应注意保护,避免渣子、杂物散落和人员踩踏。底漆施工至少4 h后,才可进行下一道工序施工。

4.6 喷涂聚脲

将聚脲A、B两组分按体积比1∶1混合均匀后,采用高压喷涂机现场喷涂(图9),要求涂层均匀连续,无明显针孔。料温65～70°C、喷涂厚度(2.0±0.2)mm。注意事项:1)喷涂施工过程中,要防止杂物污染,保证聚脲防水涂料颜色均匀、涂层连续、厚度达标、粘结牢固;2)喷涂聚脲施工应在底漆施工后4～24 h内进行,若超过24 h或在喷涂聚脲前基面被雨淋湿,应重新施工一次底漆;3)聚脲涂层的喷涂间隔应小于8 h,如超过8 h,应打磨已施工涂层表面,刷涂一道层间粘合剂,表干后再进行聚脲涂层施工。

4.7 验收

采用拉拔法对顶板、侧面和底板分别取点检测粘结强度,均获得通过(表2)。

5 工艺难点及解决方案

5.1 PVC隔离膜脱落

实际工程中最常采用的PVC隔离膜为厚度约1.5 mm的自粘卷材,其自重较大,在顶部和斜面施工时,可由粘性和自重附着于基面上;在侧面施工时,因粘性及与基面的摩擦力亦能附着于基面上;但在底部施工时,因卷材自重较大,铺贴后易脱落,加上聚脲喷涂时的高压冲击,勉强贴住的卷材边缘也易被冲开,出现翘边(图10)。

解决方案:本工程采用了一种背面复合无纺布的薄型自粘PVC防水弹性膜,该防水膜强度较高,抗撕裂强度高达120 N/mm,可与基层牢固粘结。同时,这种PVC防水膜质量较轻,即使在底板施工,也不会出现与基层脱落的现象。

5.2 修补漆流挂

本工程中隧道沉管采用的混凝土虽然强度很高,但仍有许多或大或小的孔洞,传统解决办法是采用聚合物砂浆漆进行批刮,该方法施工便捷、对几厘米厚的缝隙也能一次批荡。但是,聚合物砂浆漆与混凝土基层的粘结强度有限,自身强度也不高,对隧道顶板上的孔洞进行修补时,效果尚可;对侧墙和底板上的孔洞进行修补时,极容易出现流挂,不仅影响表观形貌、造成材料浪费,也给施工质量带来隐患。此外,聚合物砂浆漆在标准温度下都需要养护7 d以上才能保证性能,这大大影响了工期。

解决方案:本工程在普通聚合物砂浆漆的基础上,通过添加片状填料、增稠剂、补强粉等添加剂,制备了高触变性的环氧和聚氨酯两种修补砂浆漆。这两种砂浆漆延续了与基层和聚脲涂层的高粘结性能,且具有良好的加工性能、贮存稳定性能和施工性能,即使在倾斜、垂直或底板处施工时,也不拉丝、不流淌。环氧修补砂浆漆主要用于夏季温度较高时的施工,适用期约45 min、表干时间2 h,即使刮涂厚度达1 cm,养护1 d亦可达到强度要求;聚氨酯砂浆漆主要用于0℃以上的低温施工,施工温度5℃时,养护1 d即可正常喷涂聚脲。

6 结语

2013年1月,在管节接头喷涂聚脲防水工程完工并经过验收后,首批两条长110 m、重4万t的短管节在港珠澳大桥岛隧工程桂山岛沉管预制厂浅坞区试水成功。此次注水起浮意味着首批沉管建设正式完成,顺利转入安装浮运环节,也意味着喷涂聚脲技术在管节防水工程中的应用,达到了预期的设计和使用要求。

参考文献

[1]陆明.沉管隧道管段接头等部位的防水防腐设计[J].中国建筑防水,2002(4):27-29.

大型沉管隧道论文 第6篇

天津滨海新区是继深圳经济特区，上海浦东新区后，带动中国区域经济增长的第三极。滨海新区建投集团投资建设的总长4.2公里、总投资26.5亿元的海河隧道工程是滨海新区中央大道穿越海河的一个重要节点工程，是沟通新区中心商务区海河南北两岸的重要通道，该隧道是北方首条采用沉管法施工的河底隧道，也是国内首条处于高震区的沉管隧道，该工程施工难度堪称天津市公路建设史上最难，混凝土裂缝控制及耐久性等十余项关键性技术的突破将填补天津市该类技术空白。

隧道沉管即海河隧道水下主体，为两孔三管廊结构，两孔是双向6车道的行车道，将来车辆将通过这两个通道穿越海河。一个面积约5.4万平方米，深达12米，呈斗形的“游泳池”，就是海河隧道预支沉管的干坞。重达9万吨的三节沉管犹如小型“航母”，每节长85米，宽36.6米，高9.65米，如何能够按照设计要求将其沉放到指定地点，是重要技术难题之一。

浅谈生物岛～大学城沉管隧道施工 第7篇

广州市生物岛-大学城隧道位于广州市东南部, 是连接仑头-生物岛-大学城主干道中的二期工程部分。线路呈近南北走向, 起点位于生物岛, 中间穿越191m宽的官洲河, 终点止于大学城。江中沉管段里程为SK0+603～SK0+817, 全长214m, 共分三节管段, 各管段名称及长度见下表。管段对接采用水力压接法, 从南端岸上段向北端依次沉放, 采用水下最终接头, 最终接头设在北端岸边。

注:其中E2与E3管段在干坞内预制场地拉合, 一起沉放;E3与北岸接头段主体结构之间为最终接头水下浇注段 (2.5m) 。

2 施工方法

2.1 坞内准备工作

2.1.1 安装“一次舾装件”

安装系缆桩、吊点、拉合座、导缆钳、滑车组等管面舾装件和垂直千斤顶及其液压控制系统、管内临时照明系统、管内临时通风系统等管内舾装件。

2.1.2 管段坞内系泊

管段在干坞预制完成后, 在干坞注水之前, 必须对管段进行系泊, 以防止管段起浮时发生漂移。在干坞周围预定位置设置地锚、卷扬机, 待管段缆桩安装完成后, 用钢丝绳连接到管段的缆桩上, 并收紧钢丝绳。

2.1.3 管段试漏

布置7台8吋电动水泵于坞口, 从官洲河泵水至坞内, 约每小时注水2000m3, 逐步注水, 检查管段渗漏情况, 注水时出水口位置应布置在干坞底部, 避免造成水流冲刷回填的砂袋。主要施工步骤:

⑴向坞内注水至管段侵入水中6m深, 停止时间不小于24小时, 检查端封门底部、水密门、沉管底部渗漏情况。

⑵向管段压载水箱间隔、均匀、对称逐级加水至水箱内水位2.5m, 检查水箱隔墙及两侧的水密性。

⑶再向管段剩余压载水箱均匀、对称逐级加水至水箱内水位3.15m, 检查水箱整体的水密性。

⑷水密性检查结束后, 各压载水箱排水至水箱内水位2.5m, 同时利用该过程检验进、排水系统的可操作性。

⑸继续向干坞内注水至水位超过管段顶面0.5m以上, 停止时间不小于24小时, 进行管段全面检漏。

2.2 支承垫块施工

支承垫块施工包括垫块基坑清淤、整平架安装、碎石基础整平、垫块安装、垫块位置及标高的测量验收等。

施工步骤及工艺:

⑴基坑水深检查:

碎石抛填前采用测深仪进行水深探测, 检查是否符合设计要求。

⑵潜水工作母船:

采用“重任103”工程船。

⑶基坑清淤:

在潜水工作母船上设置清淤装置, 采用气升式工艺, 将基坑的回淤清走。

⑷安装整平架:

利用起重船安装整平架, 在安装过程中, 利用测量工具确保整平架安装的轴线、里程偏差小于300mm;潜水员水下配合, 调节整平架面的标高, 使之符合设计要求。

⑸垫块基础抛石、整平:

整平架安装完成后, 运石船进场, 通过设置在潜水工作母船首部的下石漏斗, 将碎石导引到垫块基坑内, 潜水员水下利用刮刀沿着整平架面进行碎石整平。

⑹安装垫块:

在测量控制下, 利用起重船安装支承垫块。

⑺验收:

支承垫块的轴线、里程及标高检测验收。

2.3 沉放区系泊系统设置

管段沉放安装时要能准确定位必须依靠可靠的定位系泊系统抵抗水流作用力。由于管段安装定位时主要承受横向水流力, 而纵向水流作用力相对较小, 因此采用四点系泊系统进行定位。锚块的抛设主要考虑抵抗横向水流作用力。

2.3.1 管段水流力计算

根据珠江水文资源勘测中心2004年3月对隧道断面的水文情况实地测量, 大潮时流速V=0.76m/s计算水流力。

2.3.2 系泊系统的设计及施工

⑴锚块设计:

采用吸附式重力锚块, 锚块为方形, 中间为空腔结构, 外形尺寸5.5m5.5m3.5m, 重量为150吨, 采用钢筋混凝土结构。E2管段沉放时其尾部的系泊锚块设置在岸上坞口两侧, 采用埋设混凝土地锚的方式, 地锚外形尺寸2.6m2.6m2.2m。

⑵锚缆选型:

主锚缆 (横调) 用Φ72mm65m, 金属绳芯钢丝绳, 破断负荷3000kN;副锚缆 (纵调) 用Φ42mm80m, 金属绳芯钢丝绳, 破断负荷为1000kN;临时系泊锚缆用Φ64mm70m, 金属绳芯钢丝绳, 破断负荷为2000kN。

⑶施工:

在管段浮运安装之前, 在管段沉放区的预定位置, 利用起重船进行重力锚块的设置, E1管段设置4个重力锚块, 其尾部的2个重力锚块作为E2管段首部系泊定位锚块。岸上地锚用挖掘机开挖, 然后现浇混凝土。

2.3.3 空腔式重力锚块抗拉力计算

锚块埋设后, 其用于抗拉力的力主要有:锚块的被动土压力、泥土对锚块侧压力产生的摩擦力、锚块因自重与河床产生的摩擦力、锚块内空腔土的抗剪力。设计时, 不考虑锚块内腔土的抗剪力及泥土对锚块侧压力产生的摩擦力, 其结果是偏于安全的。

2.4 管段浮运到沉放区

管段起浮后, 采用绞移方式浮运至沉放区, 管段浮运时的水流速度应<0.3m/s, 水位不小于5.25m, 且不小于4小时保证率。

2.4.1 准备工作

包括水文和气象条件的观测、绞移卷扬机和钢丝绳的配备、向海事部门申请警戒、封航等。

2.4.2 施工步骤

⑴各卷扬机的钢丝绳连接到管段缆桩上并收紧。

⑵启动各卷扬机, 慢慢绞移管段至坞口, 同时调整管段位置, 使其纵轴线对准设计管段沉放轴线。

⑶绞移管段出坞。

⑷沿设计轴线绞移管段至沉放区, 距对接点约10m时停止, 准备临时系泊和二次舾装。

2.5 管段临时系泊

管段浮运到沉放区后, 为了在沉放前对管段进行二次舾装, 须临时系泊。临时系泊系统由预先设置的四个重力锚块及临时系泊缆组成。连接四个系泊锚块的四条临时系泊钢缆带上管段四个角的缆桩并收紧、固定。

2.6 管段二次舾装

管段的二次舾装工作在管段的临时系泊区进行, 于沉放前完成, 二次舾装的主要包括以下工作:

⑴专用吊驳的安装就位。

管段沉放采用双吊驳骑吊沉放的施工方法, 吊驳的安装就位采用起重船吊装。吊驳是用于沉放管段的专用设施, 数量2只。

⑵测量控制塔及人孔的安装。

测量控制塔与人孔连接在一起安装, 用起重船进行测量塔及人孔的安装就位。每节管段设2个测量控制塔, 测量控制塔采用桁架结构形式, 塔顶主要布置管段纵横向调节绞车。测量控制塔的平面尺寸定为5.5m4.5m, 高度为15m。每个测量控制塔上均配备3台100kN液压绞车, 其中2台用于管段横向调位, 1台用于管段纵向调位。管段首部的测量控制塔上还配备了1套供拉合千斤顶使用的液压站, 1个供指挥管段沉放对接用的控制室。

⑶拉合装置。

包括两个行程为1.2m的2000kN拉合千斤顶及配套设施。

⑷

其他舾装件。

2.7 管段沉放对接安装

管段在沉放区完成二次舾装工作后, 安装管段的系泊和纵、横调节系统至沉放安装状态, 并选择恰当时机, 进行管段沉放对接。管段沉放对接安装主要包括管段初步对接、安装拉合装置、管段拉合、水压接、管段检测验收、管段稳定压载等内容。

2.7.1 安装管段的系泊和纵、横调节系统

用锚艇将四条主系泊缆 (横向调节系统) 带上管段, 通过导缆钳后连接至管面的四个横向调节动滑车组;四条副系泊缆 (纵向调节系统) 带上管段, 连接至管面的两个纵向调节动滑车组, 通过测量控制塔上的绞车收紧各滑车组, 并将管段定位于设计安装轴线上。

2.7.2 初步对接

在测量定位系统的严格监控及潜水员水下检测配合下, 操作管段的两只专用吊驳及管段的纵、横调节系统, 将管段逐级进行沉放, 并适时地调整管段的纵坡, 当管段底部离设计标高为0.6m时, 进行管段的初步对接。具体操作如下:

⑴操作纵、横调节系统, 将管段绞前距对接面6m位置。

⑵加压载, 操作专用吊驳, 管底离设计标高2m后调整管段的纵坡。

⑶沉放管段至管底离设计标高0.6m, 将管段绞前距对接面0.7m位置。

⑷在测量系统的严格监控下, 调整管段的轴线偏差。

⑸潜水员检查GINA带状况, 清除杂物, 并详细检查测量两条管段的相对位置, 报告给控制室。

⑹沉放管段使首部剪切键进入已装管段尾部下鼻托上, 使尾部垂直千斤顶支承在临时支承垫块上, 并承受半负荷。

⑺测量系统及潜水员检查报告。

⑻管段初步对接完成。

2.7.3 安装拉合装置

为了减少水下工作量及缩短施工时间, 在管段浮运到沉放区系泊完成后, 即将2只行程为1.2m的2000kN拉合千斤顶安装到位, 并将油管接到管段首部测量控制塔绞车平台上的控制站。当管段完成了初步对接后, 安装拉合装置, 主要是潜水员水下将拉杆及拉合挡块安装在已装管段尾部拉合座上, 以便于管段拉合对接。

2.7.4 管段拉合

安装好拉合装置并经全面检查后, 操作拉合千斤顶的控制站, 进行管段拉合作业。

2.7.5 水压接

水压接是两条管段封门之间通过GINA带形成一个相对水密空间之后, 将封门之间的水排出去, 利用管段尾部的水压力将管段向已装管段方向压接。在拉合千斤顶拉合管段完成后, 潜水员全面检查GINA带的压接情况, 并测量两条管段之间的距离, 所有的实际情况与设计要求相符合时, 进行放水压接作业。在已装管段内, 打开封门上预先设置的排水阀门, 将封门之间的水排到已装管段的水箱内。在排水阀门上安装水压表, 通过表压的变化值, 判断放水压接情况。当封门之间的水位降低时, 打开上部的空气阀, 继续进行排水作业。

在整个放水压接过程中, 潜水员在水下不断测量两条管段之间的距离, 随着放水的进行, 距离越来越小, 当所测距离与设计大致符合时, 放水压接完成。

2.7.6 检测验收

管段沉放对接完成后, 先将管段封门上的水密门打开, 从已装管段内引线到沉放管段, 利用测量仪器进行准确测量, 主要是检测沉放管段的轴线偏差及调整管段尾部标高。

2.7.7 管段稳定压载

管段沉放对接经测量验收复核无误后, 在管内操作压载系统往压载水箱增加压载水, 进行管段稳定压载。按设计要求, 压载量至管节的抗浮力系数为1.05。

2.7.8 管面设施拆除

管段沉放对接完成后, 要进行管面设施的拆除工作, 在拆除人孔前, 要先进行人孔盖板的焊接工作, 并在人孔盖板上灌注无收缩浆料。

2.8 管段基础处理

管段基础处理主要包括管段基础灌砂及灌浆封孔。其施工工艺主要是利用一艘专用灌砂工作船, 通过管段布设的灌砂预留孔, 采用专用隧道灌砂泵, 由管外往预留孔进行压力灌砂。

2.9 管内作业

管内作业主要包括垂直千斤顶推杆回收、上下鼻托间支垫拆除。

2.9.1 垂直千斤顶推杆回收

在管段基础灌砂及灌浆封孔完成后, 可将管段的重量改由砂基础承托, 此时, 在管内将垂直千斤顶推杆回收到推杆底部平齐管底, 并将推杆进行固位焊接。

2.9.2 上下鼻托间钢结构拆除

当基础灌砂完成后, 要将上下鼻托间的临时钢结构拆除, 以使管段完全支承在砂基础上。

2.9.3 端封门拆除

端封门拆除采取传统施工工艺进行施工, 即采用人工凿除钢筋砼端封门。凿除过程中应避免过大振动对管段稳定的影响。

2.9.4 压舱砼置换

压舱砼采用C30素砼, 比重为2.38t/m3。施工前先做配合比试验, 确定满足设计要求。

压舱砼置换施工时严格按照设计要求的步骤进行, 通过测量放线控制纵坡。由于管内空间限制, 砼浇筑施工采用地泵输送砼到管内, 然后按照传统的施工工艺进行砼的施工作业。

3 施工安全措施

⑴起重作业严格按《起重安全操作规程》进行;

⑵潜水作业严格按《潜水安全规则》进行;

⑶严格遵守《施工机械保修制度》;

⑷施工前, 由项目经理或工程师向施工人员进行技术交底;

⑸作业现场要统一指挥, 各相关人员要注意指挥人员的指令, 确保施工安全;

⑹管段浮运、沉放必须报海事部门, 实行封航;

大型沉管隧道论文 第8篇

关键词：止水带,预成型,生产线

0 引言

Omega止水带用在沉管海底隧道中管节内每个节段之间的接头处,满足水密性要求,并抵抗各种作用力。而作为管节的水密性和耐久性的控制产品———止水带是国际上的技术研究发展方向之一[1]。国内其他企业目前还没有用于沉管海底隧道管节水密性的omega止水带产品,也无生产omega止水带产品的设备。国外生产的止水带较成熟,据了解其生产方式采用导向装置将多层橡胶、帘布等原料导入模具,在模具内预成型后,再硫化成型[2]。由于一条Omega止水带成品有90多米长,在模具内分段预成型中很难保证硬质胶条完全按产品要求包在帘布中心。胶料多少难以准确控制,在预成型中从模具内挤出,对产品外观造成影响。因此,我们将工艺路线确定为先将产品预成型完,最后硫化成型工艺方法。本文介绍了一条Omega止水带包边的生产线的设计。

1 生产线整体设计

1.1 主要结构和功能

Omega止水带预成型生产线主要由材料导开机构(橡胶,帘布,硬质胶条)、纠偏机构、传送机构、包边机构、卷取机构等部分组成,结构图如图1所示,各部分主要功能如下。

1.1.1 材料导开机构

橡胶、帘布材料的导开机构主要由料卷轴,可调节的电磁张力控制器,气动马达行星减速机组成。张力检测器测量到卷料的张力与设定的目标张力相比较后,经单片机运算自动调整输出,改变磁粉离合,伺服电机的转矩来实现卷料的恒张力,保证料卷张力精密测控。气动马达行星减速机对橡胶料卷、帘布料卷的隔离衬布进行收卷。

硬质胶条的导开机构由电磁张力控制器、电机、储料浮动辊、导向V形辊组成,电磁张力控制器控制导开力的大小,胶条进料用V形辊导向。电机主动导出,用接近开关配合控制导开,控制导开速度,使胶条在导开过程中不拉伸变形。

1.1.2 纠偏机构

橡胶、帘布材料的机械对中机构放置在料卷机架的前方,主要设计成宽度有限位的辊筒限制左右方向的偏差,来调整已成卷的橡胶、帘布原材料原生产卷曲中的距离偏差。光电纠偏机构保证原材料在传送过程中水平方向位置偏移进行控制,自动检测、跟踪、调整,保证产品在贴合过程中进行精确对位。

1.1.3 传送机构

传动机构有机架,变频电机,传送带,气动压紧机构组成,是橡胶、帘布贴合的工作台和传动机构。

1.1.4 包边机构

包边机构在硬质胶条导开机构的后方,是止水带预生产线的核心部分,主要由支撑机架,传动辊筒,包边辊轮,压紧滚轮等组成。用于橡胶、帘布、硬质胶条的包边成型。

1.1.5 卷取机构

该机构为预成型后的产品收取装置,由计长装置、自动裁断装置、变频电机、张力控制器组成。包边定型完后的Omega止水带,通过卷取长度计量装置,自动裁断装置后截取需要的产品长度,卷料主轴使用变频电机驱动,可自动调整卷取的速度。预成型后产品中间隔离布轴用张力控制器控制。

1.2 Omega止水带预成型方案

沉管隧道Omega止水带预成型生产线就是通过由材料导开机构(橡胶,帘布,硬质胶条)、对材料进行导开,并分层压合,通过包边机构,预成型出产品预成型形状。预成型后产品质量和精度取决于产品工艺和各机构控制方案和精度。产品预成型工艺流程如图2所示。

预成型生产线的核心是工艺分析和产品包边精度及质量控制。工艺分析就是根据预成型产品结构确定胶条尺寸、帘布尺寸等,工艺分析预成型产品截面图如图3所示。

1.2.1 工艺设计

根据产品结构需求,Omega止水带预成型工艺总共三层橡胶,两层帘布需要导开,硬质胶条需定位,然后按上述工艺顺序进行贴合。其中第一层橡胶、第一层帘布、第二层橡胶、第二层帘布宽度为420±5mm,第三层橡胶宽度为300±5mm。工艺设计的任务是根据预成型后形状,确定预成型生产线各机构尺寸,生产线各机构的布置及控制精度。

1.2.2 产品包边精度及质量控制

产品包边精度控制,硬质胶条的位置精度由包边的压辊控制,压辊与硬质胶条压合部分设计成与之相符的弧形,硬质胶条从导开机构导入包边机构过程中,依靠弧形沟槽进行准确定位,同时保证产品在压力作用下不变形。实际使用中侧面包边先采用一排绕辊包边之90度,然后通过弧形辊包边到165度,压合辊最后压合,压合辊采用花纹辊,在压合过程中消除胶料表面微小气泡。示意图如图4所示。

2 生产线参数设计

2.1 动力及控制

在满足工艺要求的基础上,考虑各种规格产品速度及尺寸差异化,实现较高程度自动化,选用PLC控制,触摸屏采用12吋,采用国际知名品牌,保证其控制的可靠性。电机采用3kw带减速机的变频电机,可根据不同产品和不同工艺提供实现高精度速度控制。选用工作稳定,纠偏精确,反应灵敏,持久耐用及安装调试简单的进口纠偏装置。

2.2 传动方式

橡胶、帘布在水平向前移动时要求平稳,且传动时不能产生相对位移,因此采用同步输送带,传动动力设计在前段,依靠牵引力,防止传送带在传输过程中起皱。在传送过程中需要对橡胶、帘布层与层之间压紧,压紧工位处在同步带上设计气动控制压紧辊,下设计对应的固定支撑辊,满足橡胶、帘布连续贴合要求。

2.3 生产线速度

沉管隧道Omega止水带预成型生产线速度,主要取决于产品包边机构速度。

V=Wr

W=nx2π/60 V=nx2πr/60 V=πDn/1000

V=πDn/1000=3.14X158X60/1000=29.7672米/分钟

V:线速度米/分钟

π:圆周率

D:设备滚筒外圆直径毫米

设备选取为158mm

n:转速转/分钟取60转/分钟

根据计算,产品预成型速度可以最快达到30米/分钟。

3 结语

根据沉管隧道止水带预成型工艺特性,设计止水带预成型生产线,该机有以下特点:(1)采用可调节的电磁张力控制器控制材料导开,光电纠偏机构,保证产品在导开过程中导开力精准控制,保证位置精度,满足生产线对灵敏度的要求;(2)选择变频电机,可根据不同产品和不同工艺提供实现高精度速度控制,满足生产中平稳性、精确度的要求;(3)根据产品工艺传输过程中工艺需求,采用同步输送带,保证产品在传输中不产生相对滑移;(4)设计适合符合以橡胶、帘布的贴合这种软内衬的产品包边机构,并保证包边时硬质胶条的位置准确。(5)止水带预成型生产线采用PLC控制,自动化程度较高,整机操作人员较少,大大节省人力资源,保证高质量、高效率生产。

参考文献

[1]王艳宁,熊刚.沉管隧道技术的应用与现状分析[J].现代隧道技术,2007,44(04).

[2]李国豹.《结构所“港珠澳大桥”专题取得重大突破》.http://etr.gzpcc.com/JieGou/chinese/content.asp?ModuleType,2010年4月30日.