沉管法隧道管内施工浅谈

孟民强

摘 要：沉管法隧道管内施工是在管段水下沉放对接成功安装后，管段基础处理灌砂、注浆及管段两侧和顶部回填工程完成，即管段稳定后进行的一项工程，包括：拆除导向装置、垂直千斤顶推杆回收、置换水箱、端封墙拆除等。本文以广州仑头隧道为例论述沉管隧道关键性节点工程--管内施工。

关键词：导向装置；垂直千斤顶；置换水箱；端封墙

Talking about the construction of immersed tunnel tube

Meng Minqiang

（ Department of transportation Guangzhou Salvage Bureau tunnel， Guangzhou 510260 ）

Abstract： immersed tunnel tube in the construction of the pipe section water sink put butt after successful installation， pipe foundation treatment of sand filling grouting pipe section， and the sides and top of the backfill engineering completion， i.e. pipe stability after a project carried out by. Includes： removal of guiding device， vertical jack putter recovery， replacement tank， side sealing wall removal. This paper takes Guangzhou Luntou tunnel as an example of immersed tube tunnel key node project - pipe construction.

Key words： Guiding device； vertical jack； replacement tank； side sealing wall

1 引言

仑头隧道采用沉管法隧道作业施工，管段先在半潜驳上预制成密封的钢筋混凝土隧道沉箱，浮运到选定位置寄放，在寄放区安装管面拉合座、导缆钳、五轮滑车、单轮滑车、双轮滑车及吊点；安装控制塔A、控制塔B；当管段沉放位置的基槽检验完成后，利用工程驳船将管段绞移至沉放区，安装管段的纵横调节系统；随后安装吊驳并与管面吊点连接。

当管段水下沉放对接完成，进行管段基础处理以及管段锁定回填，之后就是管内施工。仑头隧道江中沉管段全长277米，共分四节管段及一段水中接头，管段名称及长度E1=55 m；E2=67 m；E3-1=4 m；E3-2=71.5 m；E4=77m。管段宽23 m、管段高8.7m。管段对接采用水力压接法，从两侧岸上段向中间沉放，最终接头设在水下E3-1与E3-2管段之间，采用水下管内浇注形成，长度为2.5 m。

2 管内施工

当管段水下成功对接结束，对其管段基础底部灌砂及灌浆封孔完成，之后的管内施工中，首先要将管段的重量改由沙基础承托，即在管内将垂直千斤顶推杆回收到管段底部平齐管底；同时将上下鼻托间的临时导向装置拆除，以使管段完全支承在沙基础上；紧跟着对其管段外两侧及顶部抛石回填完成，即管段相对稳定后，可以进行置换水箱和端封墙的拆除。

管段沉放时是依靠管内水箱压载，使管段达到要求的负浮力进行沉放，沉放完成后也是靠在压载水箱内增加水量达到稳定压载。置换水箱就是分段分步的替换压载水箱，最后用压重混凝土来达到管内稳定压载。

管内施工是沉管隧道建设中一项非常重要、非常关键性的环节，直接影响管段沉放后的稳定，施工工艺步骤环环相扣，前后顺序不能有误，严格按照一套完善的技术方案进行，否则将会带来严重的甚至是难以弥补的后果，所以采用严谨的技术方案是保证管内施工顺利的唯一保障。

2.1 管内施工工艺流程（图1）

图1 管内施工工艺流程

2.2 垂直千斤顶推杆回收及同步进行上、下导向装置的拆除

管段沉放对接时，A端用导向装置支承在鼻托上，而另一B端用垂直千斤顶支承在临时垫块上。

垂直千斤顶是沉管沉放过程中管段尾部的高程调节系统即高程定位；垫块承载力按管段在1.05抗浮安全系数下所要求的负浮力进行设计。垂直千斤顶中心轴距管段B端15 m左右，距边墙0.5 m左右。

导向装置是沉管沉放过程中管段头部的定位，即轴线与高程定位；在管段沉放对接时，可通过导向装置把对接管段A端与已安装管段B端对接位置横向误差控制在±10 mm范围内，导向装置由预埋件和主体结构两部份组成，在管段制作时先将预埋件埋入鼻托端面，导向装置主体结构安装时须严格按设计精度进行复测，以满足管段沉放精度要求。

当沉管沉放准确就位并对其底部灌砂、两侧锁定完成后的一个关键动作，就是垂直千斤顶推杆回收及同时进行导向装置的拆除：

（1）垂直千斤顶推杆回收到平齐管底，一定要注意不能有凸点；

（2）导向装置的拆除，必须要在消除导向装置残余应力后进行，见图2。

导向装置拆除前 导向装置拆除后

图2 鼻托上下导向装置拆除构造图

完成上述二个任务后沉管完全坐在砂基础上，然后对沉管两侧进行锁定工作，管面部分回填，沉管处于相对稳定后可以进行下道工序：浇筑压重混凝土，同时置换水箱。

2.3 管内压重混凝土浇筑同时置换压载水箱

沉管安装有一套完整的沉放系统来保证管段沉放安装就位，其中沉放过程中向管内的压载水箱注水可以达到两个目的：一是调节沉管的平衡，确保吊驳的四个吊点受力均衡；二是得到准确的负浮力。当沉管安装完成、底部灌砂和侧面回填完毕即是沉管相对稳定后进行管内压重混凝土的浇筑同时进行压载水箱置换。

必须注意，在管段完成从临时支承转换到永久灌砂基础之前，抗浮安全系数均须严格控制在1.05。压重混凝土浇筑完毕后，管段的结构抗浮安全系数应不小于1.1。

图3为仑头隧道E1管段压重混凝土与压载水箱置换布置图。

图3 E1管段压重混凝土平面分块图

2.3.1 压重混凝土与压载水箱置换

压重混凝土采用分块施工，逐步置换水箱，压重混凝土浇筑必须与管内压载水箱配合进行。施工压重混凝土时，应严格控制路面的标高，满足线路要求精度。

图3 E1管段压重混凝土，必须严格按照如下施工工艺顺序，进行：

（1）浇筑①⑦⑨⑩块 → 排L1、R1压载水 → 拆L1、R1水箱；

（2）浇筑②块 → 排L2、R2压载水 → 拆L2、R2水箱；

（3）浇筑③块 → 排L3、R3压载水 → 拆L3、R3水箱；

（4）浇筑④块 → 排L4、R4压载水 → 拆L4、R4水箱；

（5）浇筑⑤块 → 排L5、R5压载水 → 拆L5、R5水箱；

（6）浇筑⑥块 → 排L6、R6压载水 → 拆L6、R6水箱；

（7）浇筑⑧块。

图3中阴影部分为沉管接头水平剪切键位置，属于接头处理工程。

2.3.2 压载水箱与压重混凝土数量（表1）

表1 沉管压载水箱数量及压重混凝土浇筑量

2.4 端封墙拆除

端封墙分砼端封墙和钢端封墙二种。端封墙就是将预制好的沉管两端封起来的一堵墙，使沉管成为一个密闭体，既是在管段浮运、沉放时密封管段的临时性结构，在进行端封墙的设计中，必须为管段沉放对接作业在封墙面板上留有进气管、进（排）水管、电缆孔管、水密门等。这样就可以将沉管浮在水面上，通过一套完整的沉管沉放系统控制可使沉管处在水中的任何位置，沉管沉放对接成功后，管内施工第三步就是端封墙拆除，端封墙构造图见图4。

图4 端封墙构造图

仑头隧道采用砼端封墙。端封墙的拆除必须是在管段对接完成，沉管底部灌沙、沉管外两侧及顶部抛石回填施工结束，沉管沉降量趋于稳定后，清除接头位置的淤泥、杂物及污水，并对GINA止水带进行临时保护，随后进行的工作是拆除接头位置的两道端封墙。

2.4.1 端封墙拆除工艺顺序

端封墙的拆除工作应严格按照施工工艺顺序进行。以E1、E2两条管段制订如下拆除计划。

E1管段与暗埋段对接安装完成并稳定 → E2管段与E1对接安装完成并稳定 → E1管内置换水箱完成 → 拆除暗埋段与E1沉管接头端封墙 → E2管内置换水箱完成 → 拆除E1与E2沉管接头端封墙。

端封墙拆除施工尽量在暗埋段通路的情况下进行，也可在所有沉管沉放对接安装结束并稳定后进行。

2.4.2 端封墙拆除内容及工艺方法

端封墙包括有砼枕梁、钢牛腿、H型钢、水密门及封墙体。拆除施工先从H型钢开始，包括钢牛腿和砼枕梁，单根H型钢长度约6.5 m左右，重量约2.6 t左右，通过螺栓与预埋件上部牛腿、下部枕梁连接。拆除工艺如下：

（1）首先用风炮拆除底部的砼枕梁，注意保留竖向钢筋；

（2）在H型钢两边近处及H型钢顶部1-1.5 m位置，腹板两面各焊接两只30 kN眼板，左右各通过一只30 kN手拉葫芦连接，并调整使其处于轻载状态，用气割割除H型钢顶部与钢牛腿连接的固定螺栓，缓慢收左侧葫芦同时松右侧葫芦，使H型钢偏离钢牛腿支座，接着在其上部重新锁定一条吊索，交于汽车吊或凿打机，同时松左右两个葫芦，并将重量交给汽车吊，解除两只30 kN手拉葫芦，移离脚手架，将拆除的H型钢翻码装车；

（3）在脚手架上用气割割除钢牛腿固定支座；

（4）封墙体采用破坏性拆除，自上而下分区作业约3 m×2 m，每个孔分三层三列9个区，维修通道端封墙则不作分区，砼封墙体拆除后将与其相接的管段四周残留钢筋头清除，再用不低于管段砼标号的环氧沙浆填平、补平毛面。

最后，制作路面处理施工即防撞侧石、电缆沟、廊道排水沟、廊道中隔板等。

3 结束语

施工步骤环环相扣，施工工艺流程不能颠倒，严格按照一套完善的技术方案进行，否则将会带来严重的甚至是难以弥补的后果。总之，采用严谨的技术方案是保证工程顺利施工的唯一保障。

参考文献

[1] 现行建筑施工规范大全. ISBN： 9787112111947

[2] 机械设计手册（新编软件版）. 2008

[3] 混凝土结构工程施工质量验收规范. GB50204-2002

[4] 普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准. JGJ52-2006

[5] 起重吊装技术手册.