浅谈沉管法隧道接头处理

孟民强

摘要：本文论述的沉管法隧道接头位置有：GINA带、Ω带、PC钢拉索、剪切键、橡胶支座等部件，每套部件都非常关键，各自具有独立的功能，接头处理施工就是把这些部件安装到各自的特定位置。GINA带、Ω带双保险沉管接头不漏水。在接头的水平方向、垂直方向和轴线方向都以柔性处理，并承载着水平、垂直和轴线三个方向的力。

关键词：Ω带；PC拉索；剪切键；橡胶支座

1概述

接头设计和处理技术是沉管法隧道的关键技术之一。隧道的管段与管段、管段与暗埋段之间存在接头，接头的设计应能承受温度变化、地震力以及其他作用。接头形式有刚性和柔性两大类：刚性接头具有与其连接管段相似的断面刚度和强度；柔性接头允许在3个主轴方向上有相对位移，其结构型式有多种，理论上就抗震设计或适应不均匀的沉降的要求而言，采用柔性接头是有利的，柔性连接必须在接头承受拉力和剪力的同时，仍能保证其可靠的水密性。

柔性接头的构造主要有钢索型和钢板型两种，广州珠江隧道采用Ω型钢板作为纵向限位装置，以使柔性接头的轴向位移不超出GINA带和Ω带在保持水密性时的最大允许位移量。钢索型仅对地震产生的轴向拉力起一个限位作用，其柔性比钢板型好，广州仑头和大学城隧道、上海外环隧道等工程中为保证管段间接头设计的技术可靠、性能优良、经济合理、满足沉管隧道对接头构造的特殊要求都采用了钢拉索构造形式。

2施工工艺

接头处理施工是沉管隧道建设中一个关键性节点工程，采用严谨的技术方案是安全生产和工程质量的唯一保障。沉管接头各部件位置见图1

广州仑头隧道的管段与管段、管段与暗埋段之间采用柔性接头形式，由GINA带和Ω带形成两道止水防线，GINA带同时又是实现管段水力压接的关键部件；采用PC拉索限位装置，其不仅能保证接头的柔性，还能防止接头在地震工况下发生过大的轴向变位；接头盖板上方设置水平剪切键以承受地震所引起的水平剪切力；中隔墙和外侧墙上设置垂直剪切键以承受地震及管段不均匀沉降所引起的垂直剪切力，且在剪切键之间设置了橡胶支座以允许管段发生轻微的转动和位移。

2.1Ω橡胶止水带安装和试漏

Ω带安装前，沉管接头止水靠GINA带来完成，GINA带是在沉管沉放对接前就安装在管段钢端壳上面，钢端壳采用400 mm×500 mm的H型钢与钢面板焊接而成，作为安装GINA带和Ω带的基础。安装前必须保证管段端钢壳的面板不平整度<3 mm，每延米内不平整度<1 mm，垂直和水平误差不允许超过3 mm。管段对接进行水压接时靠GINA带达到接头止水。接头处理施工首先安装Ω带，见图2。

2.1.1Ω带安装

首先测定接头两侧端部钢面板间距离D值，为管段对接后里程偏差；测定接头两侧H型钢错位差，是管段对接后高程偏差和轴线偏差。将Ω带运到现场取出平放展开，让其自由恢复消除运输、储存造成的变形和内应力。

根据Ω带上的位置标记，作出对应于管段上的记号，各中点及转角位置标记为安装控制点。工艺流程：顶中点 → 顶角位 → 侧墙上角 → 侧墙中点 → 侧墙下角 → 底部角位 → 底中部 → Ω带热接 → 控制点间区域安装。

2.1.2Ω带试漏

试漏以水为介质，试压过程中专人观察压力表、操作高压水泵、控制进排水截止阀；试验压力为设计工作压力的1.5倍，稳压24小时且压力降不大于0.02 MPa并无渗漏即可，反之找出原因处理后重新试漏。

2.2PC钢拉索连接安装及防腐蚀处理

整根钢拉索几乎没有抗弯刚度，如此便实现了钢拉索只提供单一的受拉约束条件而不对管段接头造成其它附加约束的功能要求，见图3。

PC拉索负责接头两管段的轴向限位，防止地震灾害带来的破坏使管段在接头位置脱开，主要由一对索和连接套筒组成，索的主体由12根φ15.24、抗拉强度fptk=1860MPa的高强度低松弛钢绞线构成，索体的两端为固定端锚环和P锚挤压头，两侧索体通过中间的一对定位套环（分左右旋）实现和连接套筒的连接。

2.2.1PC拉索连接安装

拆除接头拉索组对应封板后整体拉出PC拉索，安装连接套筒至转动阻力有明显增大时停止，确保定位套环两端露出长度基本相等，安装张拉千斤顶并开启，钢绞线调直后收紧连接套筒，张力50KN满足设计要求。

2.2.2PC拉索防腐蚀处理

外层保护套安装后，在拉索空腔内注满防锈油脂。

2.3剪切键的制作及安装

管段接头剪切键按类型分水平剪切键和垂直剪切键。水平剪切键主要承受地震所引起的水平剪切力，横跨两条管段；垂直剪切键主要承受管段不均匀沉降及地震所产生的垂直剪切力，有钢垂直剪切键和砼垂直剪切键之分，在接头中隔墙设置砼剪切键，在接头外侧边墙设置钢剪切键。剪切键之间设置橡胶支座以允许管段发生轻微的转动和位移，橡胶支座应尽可能的在管段沉降趋于稳定后再安装，以使剪切键中的初始锁定载荷最小。各种剪切键位置分布见图1。

2.3.1砼水平剪切键制作

该键为钢筋混凝土结构，设置在管段接头盖板上方，覆盖宽度为5 100 mm，厚度为500 mm，以相邻两节管段接口为中心，两侧均匀分布。见图1的A—A剖面可清楚看到水平剪切键俯视结构形状成锯齿形错位。在宽度100 mm的间隙缝填充高密度低发泡聚乙烯板，安装板式橡胶支座，其承载力不小于500 kN，规格为300 mm×200 mm×100 mm，一个接头8个。

2.3.2砼下垂直剪切键浇筑及连接件、橡胶支座安装

管段中隔墙的砼上、中垂直剪切键作为管段临时支承系统之一的鼻托，其在管段预制时一同浇注，即A端制作上剪切键并预埋下剪切键的接驳器，B端制作中剪切键。砼下剪切键在接头处理时制作，见下剪切键浇筑完成，进行钢连接件安装，考虑到沉放误差及相邻管段基础沉降不同等因素，连接件的制作应等待管段完全稳定，实测上、中剪切键间距，扣除橡胶支座厚度后确定其高度再进行加工安装。四氟板式（A1型）橡胶支座安装，平面尺寸310 mm×650mm×100mm，橡胶支座承载力不应小于3500KN。

2.3.3外侧墙钢垂直剪切键及橡胶支座安装

钢垂直剪切键安装在管段的外侧边墙，管段预制时在边墙上制作剪切键预埋件，管段A端制作上、下剪切键预埋件，管段B端制作中剪切键预埋件。接头处理时再将剪切键构件配对安装上去。

安装布置见图1B—B剖面：在剪切键安装位置上方设置吊装工具，单件重约963.12 kg，一侧的3只钢剪切键按自下而上顺序吊装，用扭力扳手将每个螺栓的预拉力加至45 kN，采用扭角法。安装后焊钢板。管段沉降稳定安装四氟板式（A2型）橡胶支座，尺寸220 mm×600 mm，橡胶支座承载力不应小于28 00 kN。

3 结束语

管段接头是沉管隧道的心脏，各部件的施工须按照设计要求做到完美，并以稳妥可靠的技术方案和高效率的设备来保证。在接头处理施工中，针对各部件的性能不同、特性不同、作用不同，采用合理施工技术，抓住技术关键，精心管理，精心施工，使工程以高标准、低成本的一流施工水平取得成功。

参考文献

[1] 起重吊装技术手册

[2] 机械设计手册（软件版）R2.0

[3] 钢结构工程施工质量验收规范 GB 50205—2001

[4] 钢筋焊接及验收规程JGJ18-2003

[5] 混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002