港珠澳大桥沉管预制顶推滑移轨道关键技术

陈伟　李智

摘 要：港珠澳大桥沉管隧道预制管节分8小阶段匹配预制，预制期间小阶段间未加设临时预应力，节段间链接脆弱，在顶推过程中若出现顶推轨道平整度超差、顶推轨道摩擦力超标等情况，节段剪力键就会应力不均产生裂缝，对结构安全、管节防水产生很大隐患。针对以上可能出现的问题，本文结合港珠澳大桥沉管预制工程实践，提出满足管节顶推要的几项主要的顶推滑移轨道关键技术，为今后类似工程项目提供工程借鉴。

关键词：沉管预制 顶推 滑移轨道 关键技术

Abstract：Precast pipe sections of immersed tunnel on Hong Kong-Zhuhai Macau Bridge should be divided into 8 stages to match and precast. During the period， there is no temporary prestress between small stages. The link between sections is fragile. In the pushing process， it appears worse fatness of pushing railway and exceeding pushing railway friction， etc.， situations， shear connector of sections will crack because of uneven stress. This has a huge hidden danger to structure safety and waterproof pipe section. Aiming at the above possible problems， this paper combines with immersed tubes precast engineering practice on Hong Kong-Zhuhai-Macau Bridge， proposes several main key technologies of pushing slip railway for satisfying pushing， and provides engineering references for future similar engineering projects.

Keywords： Immersed tubes precast， pushing， slip railway， key technology

1 工程概況及工程特点分析

1.1 工程概况

港珠澳大桥沉管预制采用工厂法全断面浇筑工艺施工，沉管预制共33个管节，混凝土总量约87万m?，每个标准管节分为8个节段预制，每个预制节段混凝土方量约3400 m?。

一个标准节段长22.5m，宽37.95m，近九千吨重，匹配预制水平顶推距离为22.5m，整个管节预制完成需顶推约132m至舾装区，整个顶推滑移轨道长约320m，顶推轨道平整度超标、支撑千斤顶受力不均等问题均会导致管节节段间剪力键受力局部混凝土开裂。

为满足管节顺利平稳顶推，对滑移轨道平整度及基础沉降提出非常高的要求，滑移轨道平整度允许偏差为1mm/1m，两块滑移轨道板错台允许偏差为3mm，相邻基础不均匀沉降为3mm。

2滑移轨道关键技术

2.1基础梁设计

顶推滑移轨道钢筋混凝土基梁共8条（每个管节4条），每条长318.04m，纵向共分为7个结构段，分段长度取基梁上部滑移钢板标准长度的倍数，结构缝位置与上部滑移钢板分缝位置一致，结构缝宽度20mm。首段基梁长49.04m，第2段基梁长48m，第3段基梁长36m，第4～6段基梁长45m，第7段基梁长50m。基梁断面采用倒T形结构，其中首段基梁位于管节浇筑坑的部分长26.63m，上部宽650mm，高1110mm，下部宽1200mm，高890mm；浇筑坑外部分基梁长22.41m，和第2段和第3段基梁同位于顶推作业区，上部宽650mm，高1110mm，下部宽1200mm，高440mm；第4～7段基梁位于浅坞区，上部宽650mm，高1110mm，下部宽2000mm，高440mm，并在基梁两侧设置宽675mm、高1350mm、长1000mm的置换墩，纵向间距3.75m，用于在管节顶推至浅坞区就位后置换梁顶液压千斤顶。其中第3段基梁与浅坞钢闸门轨道相交并应浇筑为一体，保证密封止水效果。为保证顶推作业期间千斤顶竖向荷载传递，在结构缝处基梁底下设置长4000mm、宽2500mm、厚450mm的过渡板。

顶推滑移轨道钢筋混凝土基梁均嵌入岩层深度0.3m，底部碎石应清除并回填C15素混凝土垫层，其中第1～3段基梁底部要求C15素混凝土垫层厚度不小于200mm。滑移轨道梁基础见图 1、2所示。

2.2滑移轨道钢板设计

2.2.1 顶推滑移钢板结构图

顶推滑移钢板设计为工字型，由两部分组成：

（1）水平钢板和不锈钢板：水平钢板，宽740mm，厚35mm；其上布置三条3mm厚的不锈钢平行条，不锈钢板与水平钢板以角焊缝方式连接。

（2）侧向钢板：高185mm、宽45mm，共两块，钢板连续、垂直，并与水平钢板以熔透焊方式连接；侧向钢板上还需进行开槽，用以作为顶推千斤顶的反力点。

（3）每隔750mm设置一道反立槽。其立面图及断面图见3。

2.2.2滑移轨道钢板安装注意事宜

滑移钢轨在加工厂加工完成后，运输至安装现场。按照长度进行划分，滑移钢轨共有7种规格，单条滑移轨道梁上的滑移钢轨数量见表1。

在浇筑坑位置处的滑移钢轨可用桥式起重机进行安装；厂房外的滑移钢轨用350t.m移动式塔吊进行安装。为防止小节段滑移钢轨在吊装过程中产生较大变形，需设计起吊扁担，让滑移钢轨多点受力起吊。

在顶推滑移粱基础内间隔1.5m埋置一根横向的PVC套管，安装顶推滑移轨道前，在PVC管中穿入横向的钢杆，并将PVC的出口处填塞密室，限制钢杆的移动。然后在钢杆上安装滑移轨道安装支架，安装支架上设置有“C型固定架”，通过调节螺栓可将支架与顶推滑移钢轨连接成整体，确保两者的整体移动。钢杆与C型固定夹之间设有调节螺栓进行标高的调节，测量复测滑移钢轨顶面标高达到设计要求后方可固定螺栓。

在滑移粱基礎上方安装滑移钢轨，钢轨定位后，还必须对滑移钢轨侧向钢板与滑移轨道基础间的空隙进行封堵，具体方法如下：测量复测顶推滑移钢轨的平面位置满足设计要求后，在滑移粱基础与滑移钢轨的水平钢板间通长布置橡胶密封条，其外安装胶合板（通长），然后间隔0.5m设置1对木楔子，将胶合板支撑在滑移钢轨的侧墙钢板上，完成侧向缝的封堵工作。将滑移轨道梁基础与钢板间的空隙用高强环氧灰浆灌满，确保滑移轨道的均匀受力及滑移轨道平整度。为抵抗顶推时滑移钢轨与灰浆层、滑移轨道基础的剪力，在滑移钢轨下部每隔1m设置1道加劲肋，加劲肋必须与滑移钢轨焊接牢固，见图4所示。

2.3滑移板材料

2.3.1滑移板选材

采用滑移板顶推施工方式，是面接触的形式，能够保证滑移面和滑道之间的接触压强相对减小，提高了顶推施工的稳定性和安全性。滑移材料的选取是管节顶推的关键之一，摩擦系数太大会导致顶推油缸尺寸过大，轨道固定强度增大，造成生产浪费、空间浪费和能源浪费。

在每个滑移钢板顶部设置3条通长的不锈钢板，其上放置PTFE板（即聚四氟乙烯板），两者的接触面作为管节顶推的滑移面，见图 5所示。

根据国内外顶推施工的工程经验，PTFE板与不锈钢板的摩擦系数为：

（1）最大静摩擦系数：4%～5%；

（2）滑动摩擦系数：1%～3%。

管节的顶推系统提供的顶推力只要大于最大静摩擦力即可。

2.3.2 润滑液选择

滑移面可采用进口非水溶性润滑脂产品，润滑效果较理想，但价格昂贵，可在施工前期通过采用国产润滑脂与润滑油混合，制定不同配比，分区段进行试验比对，最终可确定媲美进口非水溶性润滑脂的润滑液配比。

3结语

⑴ 珠澳大桥沉管隧道预制管节分小阶段匹配预制，预制期间未加设临时预应力，节段间连接较弱，在顶推过程中由于顶推轨道平整度超差、顶推轨道摩擦力超标等情况，节段剪力键部会产生局部应力过大，对结构安全、管节防水产生很大隐患。

⑵ 滑移钢轨在专业厂家制造，制造精度需满足要求，运输安装过程均需采用专用工装防止变形，安装时4条轨道整体调平后采取灌浆施工，确保滑移轨道面平整度满足要求。

⑶ 对PTFE板底部表面纹路进行优化，使其在沉管巨大压力下出现压扁情况时，保证润滑液仍可进入滑移面，不影响润滑效果，滑动摩擦系数不出现异常变化。