專利名稱：帶有限位裝置的沉管隧道模袋混凝土基礎施工工藝的制作方法
技術領域：
本發明有關于一種帶有限位裝置的沉管隧道沉放基礎的施工工藝，尤其有關于一種建筑工程領域中帶有限位裝置的沉管隧道模袋混凝土基礎施工工藝。
背景技術：
沉管隧道管段沉放基礎施工工藝是沉管法隧道、特別是矩形沉管法隧道施工的難題之一。
沉管隧道水下樁基礎施工除了要考慮樁的平面位置外，還要采取措施確保樁頂與管段的底部密貼傳力，通常采用的施工方法有可調樁頂法、樁帽法和壓漿囊袋法。荷蘭的庫赫文隧道和澤柏格隧道以及荷蘭鹿特丹地鐵隧道采用的都是可調樁頂法，該方法是在所有的基樁頂端設一小段預制混凝土活動樁頂，在管段沉放完后，向活動樁頂與樁身之間的空腔中灌注水泥砂漿，將活動樁頂升到與管底密貼接觸為止。上述方法要求潛水員進行活動樁頂與樁身之間空腔注漿施工，而此時管段已沉放就位，因此采用該方法的基樁只能布置在兩邊。對于大斷面、大規模的工程，如采用兩側布樁，不但需選擇大直徑鋼管樁以提高單樁承載力，同時管段橫斷面彎矩將顯著增加，勢必造成投資大幅增加。樁帽法解決了上述方法中僅能在結構外側布樁的嚴重缺陷，采用樁帽法的日本東京港隧道的樁基采用了一種鋼制的活動樁帽，在基礎頂部與活動樁之間，用軟墊層墊實，墊層厚度按預計沉降來決定，在管段沉放完畢后，管段與活動樁頂之間，灌注砂漿加以填實。該方法墊層的厚度須由預計沉降來決定，而此沉降預估值會因工程地質條件、施工工藝等的變化而產生較大的差異，很難確定一個適當的數值。同時在灌注砂漿時，因為無法采取側限措施，容易造成砂漿的大量流失，增加了工程投資，也給工程的質量帶來隱患，比如樁頂未能壓密實而喪失了樁基的支承作用。在我國寧波常洪隧道中采用的壓漿囊袋法克服了前兩種方法的不足，該施工工藝為，在基樁的鋼接樁頂面焊接一塊鋼面板，沉放就位后管段底與基樁的鋼接樁頂面間距是20cm，將囊袋折疊放置于管底，囊袋的預埋位置是在管段底部對應于基樁的位置，管段就位后直接通過壓漿管向壓漿囊袋注漿，以達到管底與樁頂面板的密貼連接。
上述方法中為了實現管底與樁頂密貼傳力，施工分兩步走，首先在管段沉放前進行沉樁施工，由于水下沉樁施工樁頂標高較難嚴格控制，通常要對樁頂進行處理，管段沉放就位后通過調節樁頂或進行壓漿實現管底與樁頂密貼傳力，施工工藝較為復雜，在壓漿施工時，很難準確地控制注漿壓力，使得該壓力既保證空隙被充填密實又不會將管段抬起。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的不足和缺陷，提供一種帶有限位裝置的沉管隧道模袋混凝土基礎的施工工藝，用模袋混凝土限位基礎作為管段沉放的基礎，通過海上升降式平臺和導向架嚴格控制基礎的平面位置與基礎頂板高程，確保管段底部與基礎在豎直方向密貼傳力，無需進行二次處理，減少隧道的后期沉降，并通過基礎頂板上預設的限位裝置實現管段沉放后的橫向鎖定，有利于沉放管段在完成沉放后的穩定性。
本發明是通過以下技術方案實現的，具體工藝至少包括如下步驟(a)確定采用模袋混凝土限位基礎作為管段的沉放基礎；(b)確定采用海上升降式平臺和導向架對基礎進行準確定位；(c)確定模袋混凝土澆注前先澆注一層墊層混凝土；(d)確定采用流動性高、水中分離性小的混凝土充灌模袋，形成沉放管段的基礎；以及，(e)確定在模袋混凝土達到設計的強度后撤除與基礎頂部鋼板相連的導向架。
在步驟(a)中，隧道沉放基槽浚挖完成后，在基槽內施工模袋混凝土限位基礎作為管段的沉放基礎，管段一端支承在已沉放管段的下鼻托端，另一端支承在模袋混凝土限位基礎上。基礎頂面為鋼板，側面與底面為模袋，通過向模袋內充灌混凝土形成基礎。
在步驟(b)中，海上升降式平臺升腿，平臺落至水面后，通過帶纜絞錨對平臺進行移位，平臺移位至平臺中心與要施工的沉放基礎中心大致接近，且平臺的軸線與基礎的軸線基本平行即可，然后落腿平臺升離水面。導向架逐節連接安裝，導向架的末端與基礎頂面鋼板剛性連接，導向架頂端固定在平臺固定座上。通過移動平臺行車以及升降導向架的高度實現對基礎的平面位置與基礎頂面標高準確定位。
在步驟(c)中，對模袋混凝土基礎范圍進行清淤，清淤至開挖面后，澆注一層墊層混凝土。
在步驟(d)中，基礎定位完成后則依托海上升降式平臺通過導管向基礎模袋內充灌混凝土，混凝土要具有較好的流動性，以保證模袋內混凝土充灌密實，同時混凝土要具有抗沖刷特性，以避免在充灌的過程中混凝土發生離析。
在步驟(e)中，混凝土充灌完成并經養護達到設計強度后，潛水員下水將基礎頂面鋼板與導向架連接的螺栓撤除，導向架與基礎分離。
基礎頂面的鋼板保證了頂面的平整度和標高滿足管段沉放要求，側面與底面的軟模袋保證混凝土充灌密實的同時又能與基槽爆破后凹凸不平的開挖面密貼。
圖1為本發明帶有限位裝置的沉管隧道模袋混凝土基礎施工示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖通過工程實例對本發明特征及其它相關特征作進一步詳細說明。
圖1為沉管隧道模袋混凝土限位基礎施工示意圖。如圖1所示，標號1至12分別表示攪拌船(1)、平臺(2)、行走行車(3)、導向架固定底座(4)、樁腿(5)、混凝土導管(6)、導向架(7)、倒風纜(8)、基礎頂面鋼板(9)、模袋混凝土(10)、墊層混凝土(11)、以及模袋(12)。
以某矩形沉管隧道施工為例，該管段寬度為8.1m，高度為4.4m，每節長度為23.4m，每根隧道共6節管段，管段沉放的最大水深26m。
沉管隧道軸線處為巖石基床，無法進行沉樁施工，用樁基作為管段的沉放基礎不可行。工程中采用模袋混凝土限位基礎作為管段沉放的基礎，沉放的管段一端支承在已經就位管段的下鼻托，另一端由模袋混凝土限位基礎支承。
基礎的頂板(9)為厚度為16mm的鋼板，平面尺寸為8.5m×1m，鋼板上開3個孔，分別是位于中部的混凝土澆注孔和兩側各一的檢查孔。在鋼板的底面加焊型鋼以增加鋼板的剛度。為了防止混凝土充填過程中模袋布外翻高于基礎頂面，在鋼板的四周焊0.5m長的角鋼作為模袋防翻裝置。模袋(12)是用350kg/m2的高強土工布縫制而成，模袋高度要適宜，根據基槽開挖的情況不同高度宜為0.8m～1.5m。在鋼板的兩側焊限位裝置。
基槽爆破浚挖完成后，根據設計的枕梁位置進行海上升降式平臺(2)定位，平臺定位要滿足平臺的中心與枕梁的中心大致接近，且平臺的軸線要與基礎的軸線平行。平臺定位后則落放樁腿(5)，平臺升離海面。
導向架(7)的目的是用來固定枕梁頂面的鋼板，并通過測量導向架的位置來確定枕梁頂板的位置，以達到控制沉放基礎平面位置和高程。導向架是用108mm×8mm的無縫鋼管和L100mm×10mm角鋼焊接而成的2m×2m×30m組合框架結構，整個導向架分3節，根據水深不同各節采用不同的長度，各節之間由銷軸連接。導向架的位置確定后將其頂部固定在平臺上的導向架固定底座(4)上，底部用倒風纜(8)拉緊。
在灌澆找平墊層混凝土(11)前要將基槽底部的淤泥清除干凈，確保枕梁模袋混凝土(10)基礎直接坐落在基巖上，清淤工作由潛水員用高壓水槍將已沉積固結的淤泥沖散，并在水下檢查清理位置和清理情況。
模袋混凝土(10)澆注與普通水下混凝土澆注的工藝基本相同。在基礎離陸地較遠的地方由攪拌船(1)供應混凝土以保證澆注過程的連續性，潛水員在水下跟蹤檢查混凝土充灌情況。當混凝土從頂面鋼板的檢查孔向外溢出時，應慢拔導管使混凝土充滿整個模袋。如檢查孔處混凝土高出枕梁頂板，應由潛水員將高出部分混凝土用刮板刮平，并將頂板清理干凈。
根據基礎的強度要求，水下混凝土的標號應為C20。由于水下潮流具有一定的流速，水下混凝土必須具有抗分離特性；為了保證混凝土在模袋內的充填度，水下混凝土又要有較好的流動性。
工程實踐結果表明，枕梁的平面位置與頂面標高完全滿足管段沉放對接的精度要求，管段經枕梁頂板上的限位裝置鎖定后穩定性良好，管段的后期監測結果表明管段無明顯沉降，達到了設計要求。
權利要求
1.沉管隧道模袋混凝土限位基礎施工工藝，其特征在于至少包括如下步驟(a)確定采用模袋混凝土限位基礎作為管段的沉放基礎；(b)確定采用海上升降式平臺和導向架對基礎進行準確定位；(c)確定在模袋混凝土澆注前澆注一層找平混凝土；(d)確定采用大流動性的抗分離混凝土充灌模袋，形成沉放管段的基礎；以及，(e)確定在模袋混凝土經養護達到設計強度后撤除與基礎頂部鋼板相連的導向架。
2.根據權利要求1所述的模袋混凝土限位基礎施工工藝，其特征是用模袋混凝土限位基礎作為管段沉放基礎，基礎的頂板為鋼板，側面與底面均為軟模袋。
3.根據權利要求1所述的模袋混凝土限位基礎施工工藝，其特征是在基礎頂面的鋼板上焊接限位裝置，鎖定裝置預留螺孔，管段就位后從側面用螺桿將管段卡緊，以防止管段發生橫向側移。
4.根據權利要求1所述的模袋混凝土限位基礎施工工藝，其特征是采用海上升降式平臺和導向架通過至少包括如下步驟的方法對基礎進行準確定位(a)通過帶纜對平臺進行移位，平臺移位至平臺中心與基礎中心大致接近，且平臺的軸線與基礎的軸線基本平行即可；(b)對導向架進行定位，導向架的末端與基礎的頂板剛性連接，從而實現對基礎的準確定位(包括平面位置和頂板的高程)。
5.根據權利要求1所述的模袋混凝土限位基礎施工工藝，其特征是模袋混凝土澆注前先澆注一層找平混凝土，以便擴大模袋混凝土基礎與開挖基礎的接觸面積，調節模袋混凝土基礎的高度。
6.根據權利要求1所述的模袋混凝土限位基礎施工工藝，其特征是通過如下技術措施，采用大流動性的抗分離混凝土充灌模袋，形成管段沉放基礎依托海上升降式平臺通過混凝土導管向基礎模袋內充灌混凝土，潛水員在水下進行跟蹤檢查，當混凝土從頂面鋼板的檢查孔向外溢出時，應慢拔導管使混凝土充滿整個模袋，并將溢出頂板的混凝土清除干凈。
7.根據權利要求1所述的模袋混凝土限位基礎施工工藝，其特征是模袋混凝土澆注經養護達到設計強度后撤除與基礎頂部鋼板相連的導向架。
全文摘要
本發明有關于一種帶有限位裝置的沉管隧道模袋混凝土基礎施工工藝。該工藝至少包括如下步驟用模袋混凝土限位基礎作為管段的沉放基礎；在基礎頂面鋼板上焊接限位裝置；采用海上升降式平臺和導向架對基礎進行準確定位；在模袋混凝土澆注前澆注一層找平混凝土；用大流動性的抗分離混凝土充灌模袋，形成沉放管段的基礎；以及，模袋混凝土澆注完成后經養護達到設計強度后撤除與基礎頂部鋼板相連的導向架。基礎頂面的鋼板保證了平整度和標高滿足管段沉放要求，無需進行二次處理，側面與底面的軟模袋保證混凝土充灌密實的同時又能與基槽爆破后凹凸不平的開挖面密貼，減少隧道的后期沉降。本發明簡化了沉放基礎的施工工藝，具有良好的實際效果。
文檔編號E02D29/063GK1804233SQ200510023338
公開日2006年7月19日 申請日期2005年1月14日 優先權日2005年1月14日
發明者祝建偉, 肖曉春, 吳超美, 韓建勇 申請人:上海隧道工程股份有限公司