沉管隧道管段制作施工工藝#隧道工藝標(biāo)準(zhǔn)

1、26 管段制作工藝26.1 總則26.1.1 適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)適用于采用鋼筋混凝土管節(jié)的沉管隧道。26.1.2 編制參考標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范26.1.2.1 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(jtj00197)。26.1.2.2 公路隧道勘測規(guī)程(jtj06385)。26.1.2.3 公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)(第一冊 土建工程)(jtgf80/1-2004)。26.1.2.4 沉管隧道設(shè)計與施工.陳韶章主編.科學(xué)出版社.2002年26.1.2.5 世界沉管隧道技術(shù).鐵道部西南科研所.1997年26.2 術(shù)語26.2.1 端封門端封門屬于施工過程的臨時設(shè)施，其功能是使管節(jié)成為密封的箱體，從而能浮在水中，或灌水后沉放至基槽內(nèi)

2、。26.2.2 壓載水箱 壓載水箱是安裝在管節(jié)內(nèi)的施工用臨時設(shè)施。管節(jié)預(yù)制好后，根據(jù)計算往壓載水箱內(nèi)注入適度水量，使管節(jié)起浮時保持縱向、橫向平衡，并調(diào)節(jié)干舷高度。管節(jié)浮運至沉放位置，注入足夠水量，使管節(jié)順利沉放、定位、對接。對接完成后，再注入適度水量，使管節(jié)保持有一定的抗浮力，以確保施工過程的安全。26.3 施工準(zhǔn)備26.3.1 技術(shù)準(zhǔn)備26.3.1.1 混凝土生產(chǎn)線布置。混凝土生產(chǎn)線包括：水泥和粉煤灰儲罐、粗細骨料堆棧和水洗篩分樓、混凝土拌和樓以及混凝土輸送泵等。根據(jù)施工組織要求確定混凝土生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力和主要材料的儲備量，包括砂、石、水泥、粉煤灰等。26.3.1.2 鋼筋制作生產(chǎn)線布置鋼筋

3、加工能力應(yīng)滿足管節(jié)制作的需要。鋼筋原材料、制作區(qū)、半成品及成品堆放區(qū)的相互關(guān)系要合理，形成流水線，避免重復(fù)搬運。26.3.1.3 模板制作生產(chǎn)線的布置管節(jié)預(yù)制的模板系統(tǒng)應(yīng)以鋼模臺車為主，鋼模臺車在場外制作、現(xiàn)場安裝。如需模板，則要設(shè)置木工車間。木工車間應(yīng)包含原材料倉庫及半成品堆放場的用地面積。26.3.1.4 金工車間布置管節(jié)預(yù)制時所要的金屬結(jié)構(gòu)較多，可能包括端鋼殼、鋼底板、壓載水箱、端封門、拉合裝置、定位裝置、系泊設(shè)施及各類預(yù)埋件等。應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)要求，確定金工車間的加工能力，金工車間應(yīng)包括原材料、半成品及邊角料堆放場的用地面積。26.3.1.5 水電管線布置根據(jù)施工動力設(shè)備用電要求及供電范圍，

4、確定用電負荷，并進行施工水電管線布置。施工用電供水干線劃分如下：（1）木工車間、鋼筋加工車間、金工車間及管理生活設(shè)施為一用電干線。（2）拌和樓及砂石料用的皮帶機、混凝土輸送系統(tǒng)等為一用電干線。（3）干塢內(nèi)一切施工動力為一用電干線，設(shè)置于干塢一側(cè)中線上。（4）供水系統(tǒng)包括供水總管、支管和閥門等，供水量根據(jù)施工組織設(shè)計擬定的施工人數(shù)、生產(chǎn)強度（m3臺班），混凝土需要的用水量及消防用水等確定。供水總管與市供水管（或自備水源）接通。（5）供水干線的管徑應(yīng)根據(jù)拌和樓、各車間生產(chǎn)和消防用水量以及飯?zhí)蔑嬍澈蜕钣盟看_定。另一供水干線輸送到干塢底部，供給混凝土養(yǎng)護用水。26.3.2 材料準(zhǔn)備按照施工組織計劃

5、，做好材料準(zhǔn)備。各種材料必須備料充足，不得因材料不足而影響施工進度。26.3.3 主要機具門式起重機、汽車起重機、模板臺車、混凝土吊桶、電動卷揚機、移動式空壓機、自動焊接機、水泵、壓漿機、皮帶輸送機、筒式提升器、混凝土輸送泵、混凝土自拌卡車、鋼筋切斷機、混凝土養(yǎng)護水泵等。26.3.4 作業(yè)條件干塢按設(shè)計要求準(zhǔn)備，為管節(jié)的制作提供所需的作業(yè)條件。26.3.5 勞動力組織根據(jù)施工進度安排和管節(jié)數(shù)量，按勞動定額和工班組織安排勞動組織計劃。26.4 工藝設(shè)計和控制要求26.4.1 技術(shù)要求26.4.1.1 混凝土要求(1) 配合比：為滿足管節(jié)預(yù)制的特殊要求，應(yīng)由試驗室專門設(shè)計混凝土配合比并經(jīng)試塊驗證，

6、其中除常規(guī)試驗項目外，還要專門進行水泥水化熱、水泥干縮、混凝土收縮、混凝土溫升等一系列項目的試驗論證，從而得到符合強度、抗?jié)B、耐久性要求的最優(yōu)配合比。(2)混凝土等級：c28(3)混凝土抗?jié)B標(biāo)號：s8(4)抗裂：不允許出現(xiàn)貫穿裂縫，盡量避免表面裂縫，如有表面裂縫，其寬度應(yīng)0.2mm。(5)重度:混凝土的重度對管節(jié)浮運、沉放關(guān)系重大，在管節(jié)預(yù)制時應(yīng)根據(jù)設(shè)計的混凝土重度標(biāo)準(zhǔn)值進行控制。26.4.1.2 幾何尺寸要求(1)內(nèi)空凈寬：=+010mm(2)內(nèi)空凈高：=+010mm(3)管節(jié)寬度：=+5-20mm(4)管節(jié)高度：=+5-20mm(5)管節(jié)長度：=-30+30mm(6)壁厚： =+0-10m

7、m26.4.1.3 管節(jié)端頭要求(1)平整度：面不平整度小于3mm (2)橫向垂直度（左右兩點之差）：3mm(3)豎向傾斜度（上下兩點之差）：3mm26.4.1.4 管節(jié)防水技術(shù)要求(1)結(jié)構(gòu)自身防水：鋼筋混凝土管節(jié)以自身混凝土防水為主，必須達到抗?jié)B設(shè)計要求。(2)止水帶防水：管節(jié)的所有施工縫均應(yīng)設(shè)置止水帶，止水帶應(yīng)能滿足抗?jié)B指標(biāo)。26.4.1.5 模板控制要求模板必須有足夠的剛度才能保證管節(jié)尺寸的精度，一般要求鋼模臺車在實際應(yīng)用中的變形量6mm。26.4.2 材料質(zhì)量要求管節(jié)預(yù)制施工作業(yè)參數(shù) 表26.5.1.1鋼筋、砂、石、水泥以及止水帶等材料均應(yīng)符合設(shè)計要求。26.4.3 職業(yè)健康安全要求

8、現(xiàn)場施工作業(yè)條件應(yīng)符合相關(guān)勞動衛(wèi)生部門的安全要求。26.4.4 環(huán)境要求管節(jié)制作場地面積較大，對周圍環(huán)境會有一定的影響，應(yīng)采取措施將影響降低到最低限度，并在作業(yè)完成之后，盡量恢復(fù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境。26.5 施工工藝26.5.1 工藝流程26.5.1.1 管節(jié)制作工藝流程圖26.5.1.1-1 管節(jié)不同作業(yè)段數(shù)的混凝土澆注順序a)5個作業(yè)段；b)6個作業(yè)段；c)7個作業(yè)段。沉管隧道的管節(jié)長度從幾十米到上百米不等，制作時需按照管節(jié)的長度分成數(shù)次澆注混凝土。以我國廣州的黃沙至芳村珠江水下隧道為例，表26.5.1.1給出了管節(jié)澆注施工相關(guān)參數(shù)。圖26.5.1.1-1表示出了5個作業(yè)段、6個作業(yè)段、7個作業(yè)段的

9、澆注混凝土順序。圖26.5.1.1-2管節(jié)作業(yè)段工藝流程圖 在管節(jié)的同一作業(yè)段內(nèi)，按底板、墻身、頂板三個施工作業(yè)塊，進行混凝土流水澆筑作業(yè)。模板根據(jù)施工需要而定，如5個作業(yè)段時采用二套模板，6、7個作業(yè)段時采用三套模板等。單個管節(jié)同一作業(yè)段的制作工藝流程見圖26.5.1.1-2。26.5.1.2 混凝土生產(chǎn)工藝流程管節(jié)制作對混凝土的質(zhì)量要求很高，其生產(chǎn)工藝流程見圖26.5.1.2。26.5.2 操作工藝26.5.2.1 混凝土的運輸(1)在小型干塢中預(yù)制時，可采用座式混凝土泵輸送混凝土，座式混凝土泵直接安在拌和樓出料層底部，混凝土從拌和樓倒入混凝土存放斗，通過控制閥均勻而適量地流入混凝土泵，再

10、由輸送管送至澆注倉面。(2)在大型干塢中預(yù)制時，可采用混凝土攪拌車，直接將混凝土運至各工點，輸入吊罐，由吊罐送至澆注倉面。圖26.5.1.2 混凝土生產(chǎn)工藝流程圖 26.5.2.2 混凝土的澆注(1)底板、頂板：混凝土由泵送至澆注倉面，由人工平倉。為保證混凝土在初凝前澆注完畢，可采用三臺階方式澆注，分層高度500mm，澆注方向從一端往另一端，每層方向相同，不允許逆向。(2)墻體：墻體需分層澆注，每層厚500mm以內(nèi)，由于墻體高，而每層混凝土用量又不大，如不控制上升速度，可能會使混凝土對模板的側(cè)壓力過大。除放慢澆注速度外，在側(cè)墻混凝土澆注時應(yīng)盡量拉開上下層鋪設(shè)的時間距離，但必須在下層混凝土初凝前

11、鋪設(shè)上層混凝土，建議施工中控制的上升速度為v= 500mm/h 。(3)混凝土振搗：混凝土輸送進倉后由人工平倉，用插入式振動器振搗，振動時間約40s,振動點按梅花形布設(shè)，間距為300mm。(4)混凝土表面處理及養(yǎng)護：混凝土振搗密實后，上表面均應(yīng)進行刮平抹壓處理。如需繼續(xù)澆注混凝土的表面，則在48h后進行人工鑿毛處理?；炷两?jīng)過刮平抹壓后即覆蓋尼龍薄膜及麻袋，12h后灑水養(yǎng)護，若采用高性能混凝土則需即時灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于28天。26.5.2.3 止水帶及施工縫處理管節(jié)施工縫的止水帶設(shè)置，一般縱向水平縫設(shè)置一道止水帶，橫向縫設(shè)置二道止水帶，并應(yīng)根據(jù)設(shè)計選用的止水帶形式、材料性質(zhì)、技術(shù)要求來確

12、定設(shè)置安裝方法。采用橡膠止水帶時要采用合適的措施以防止?jié)沧⒒炷習(xí)r產(chǎn)生卷邊現(xiàn)象。施工縫的端面應(yīng)作鑿毛處理，混凝土澆注前要進行沖洗。26.5.2.4 混凝土重度控制具體措施為：一是計量衡器器械的檢驗認可，各種材料均需過秤，稱量的衡器有電子秤、杠桿秤、電子流量計、量桶等，這些衡器均應(yīng)由計量部門在現(xiàn)場抽樣核定、檢驗認可；二是在施工計量實施中由試驗人員每天不定時地進行核對修正，使配合比中各種材料的誤差控制在規(guī)范允許以內(nèi)，從而保證實際的重度控制在標(biāo)準(zhǔn)值允許誤差范圍之內(nèi)。26.5.2.5 管節(jié)體型尺寸控制管節(jié)體型的控制靠精心施工及有足夠剛度的模板系統(tǒng)來實現(xiàn)，對所有幾何尺寸隨著施工的進展均必須進行放樣、校對

13、、檢查、復(fù)查、驗收等多次反復(fù)，從而保證設(shè)模位置準(zhǔn)確。26.5.2.6 裂縫控制(1)混凝土級配水泥。首先必須選擇合適的水泥品種，水泥的化學(xué)成分對水化熱有較大的影響，應(yīng)盡量減小水化熱。含潛伏水硬性膠結(jié)劑的水泥，例如含火山灰、粉煤灰、磨細的火山石粉或礦渣粉的水泥可產(chǎn)生較小的水化熱。其次是通過控制水泥用量來減少水化熱。但需考慮滿足混凝土強度和抗?jié)B性要求來確定最小極限的水泥用量。大多數(shù)情況下，每立方米混凝土的水泥用量為250300kg。粗骨料。使用顆粒級配合適的粗骨料，可以減少水泥用量。為了使鋼筋周圍混凝土的密實度符合要求，需要限制骨料的大小。水灰比。減少水灰比可降低單位時間產(chǎn)生的水化熱量，但也會降低

14、混凝土的工作性能，可采用添加劑如磨細粉煤灰或高效減水劑等來改善工作性能。(2)控制混凝土的澆注溫度。措施有：骨料實行高堆內(nèi)取，骨料的堆放高度不低于6m，可通過料堆底部地隴取料。骨料入料倉，停放48h后才能使用，使骨料趨向于月平均溫度。在料堆倉及皮帶運輸機上方設(shè)置防雨遮陽棚，防止太陽輻射和雨淋，有利于控制混凝土的澆注溫度。選擇澆注混凝土的時間，避開當(dāng)天高溫時段，選擇在溫度較低的夜間?？蓳奖韬匣炷??？s短施工作業(yè)段內(nèi)的側(cè)墻與頂板混凝土的澆注間隔時間，以減少相鄰混凝土塊的溫差。調(diào)整施工作業(yè)段長度，設(shè)置后澆帶，在每一施工作業(yè)段間設(shè)置1.4m寬的后澆帶，待混凝土澆注30-42天后才澆注后澆帶的混凝土

15、。調(diào)整管節(jié)矩形箱體結(jié)構(gòu)的縱向配筋率（即按橫向受力配筋量的百分數(shù)計，一般可提高縱向配筋率5%），以增強混凝土的抗裂能力。可在管節(jié)個別部位（如側(cè)墻）預(yù)埋循環(huán)冷卻水管進行降溫，以控制裂縫產(chǎn)生。(3)提高混凝土的抗拉和抗裂能力。可對管節(jié)施加縱向預(yù)應(yīng)力以提高其縱向的抗拉能力；還可往混凝土中添加鋼纖維或化學(xué)纖維。26.5.2.7 裂縫處理(1)未貫穿的裂縫：進行表面封堵處理。處理工藝為：清除表面浮渣清洗表面吹干表面涂抹封堵材料養(yǎng)護。(2)貫穿裂縫：采用縫內(nèi)灌漿處理。處理工藝為：鑿槽（寬20- 30mm、深20mm）沖洗埋設(shè)灌漿管清除槽內(nèi)粉塵雜物封槽壓力灌注改性環(huán)氧樹脂。 裂縫經(jīng)過處理后，還要經(jīng)過浮運、沉放

16、、運行及氣候冷熱周期性變化的考驗，隧道投入運營后，還要繼續(xù)觀察，如再發(fā)生裂縫，在運營期間利用維護保養(yǎng)時間，進行裂縫處理。26.5.2.8 防水底鋼板的制作及安裝如管節(jié)設(shè)置防水底鋼板，則要考慮防水底鋼板的制作及安裝，防水底鋼板一般為6mm厚的a3鋼板。管節(jié)設(shè)置防水底鋼板一般都相應(yīng)設(shè)置了兩端的端鋼殼。（1）配料。應(yīng)充分利用鋼板規(guī)格，減少鋼板切割，提高鋼板利用率。（2）焊縫。端鋼殼與防水底鋼板連接處按鋼板規(guī)格整塊布置且以長邊連接，并在拼裝時先焊此縫。防水底鋼板采用工形對接焊縫。如在防水底鋼板下鋪設(shè)了碎石墊層及鋼軌，則需在焊縫底部設(shè)置墊塊，防止鋼板與鋼軌在焊接時粘連。（3)焊接步驟。先在焊接處以每隔2

17、00mm焊20mm，然后跳格施焊，焊縫分二次填滿，即焊完一次后打渣，然后填滿，焊接從中間開始向四周施焊。為防止防水底鋼板焊接時變形，可在其外側(cè)貼焊角鋼以增加剛度，（內(nèi)側(cè)）每隔一定距離設(shè)角鋼斜撐以保證其垂直度。底板焊接每隔一定距離設(shè)自制夾鉗用以固定鋼板，施焊前用工字鋼在焊縫兩側(cè)壓緊，并采用跳焊、間斷焊等方法予以配合。（4） 鋼板焊接產(chǎn)生變形的矯正方法 手工矯正：主要是采用錘擊法，從凸起中點開始錘擊，然后向四周擴展。 火焰矯正：根據(jù)凸起的大小采用不同的加熱位置和加熱形狀（點或條形等）及加熱量，一般采用點狀加熱，點間距為150mm，呈梅花形布設(shè)，少數(shù)采用條形加熱，加熱溫度為600800。26.5.2

18、.9 鋼殼的制作和安裝 （1）配料。配料時應(yīng)考慮加工誤差、裝配需要的公差及間隙，同時還要考慮焊接、火焰矯正等的收縮量，經(jīng)過具體計算得出下料尺寸后進行放樣。放樣后須進行校對，確認無誤后，用手工乙炔、氧氣進行切割，亦可用數(shù)控自動切割機切割。（2）坡口加工。這是金屬結(jié)構(gòu)制造中的重要工序，它直接關(guān)系到焊接的質(zhì)量和強度，端鋼殼制作中的坡口加工主要靠手工氣割和半自動氣割機來完成，坡口加工應(yīng)正確掌握好坡口的大小和合適的角度。（3）組裝焊接。端鋼殼體積大，但本身剛度不大，如在工廠組裝焊接好后再運到工地，則極易出現(xiàn)變形，且安裝就位困難。故一般不在工廠組裝焊接為成品，而是將端鋼殼分段焊接，制成半成品后再到現(xiàn)場進行

19、組裝焊接。（4）安裝。在安裝端鋼殼前，須先設(shè)立安裝支架，用以支承端鋼殼并作為操作平臺，支架還能夾緊端鋼殼的半成品部件，將其固定在正確位置及抵抗?jié)沧⒒炷恋膫?cè)向推力。先在半成品中標(biāo)出基線、中線及其他控制線，在安裝支架上也標(biāo)出相應(yīng)的控制線。安裝時以這些控制線找準(zhǔn)各半成品的空間位置，當(dāng)半成品工件按各自位置對號入座后需設(shè)置必要的臨時支承，固定在支架上。同時在支架上設(shè)置楔塊及調(diào)整螺栓來進行安裝前的微調(diào)。然后復(fù)查中心線、對角線及端斜面等各個控制參數(shù)，當(dāng)其誤差符合有關(guān)規(guī)范或設(shè)計要求時，用設(shè)置在安裝支架上的對頂螺栓夾緊，最后施焊連接，焊接以間斷焊為主。拆除安裝支架前，還應(yīng)對端鋼殼再作一次全面的測量，測定各向尺

20、寸及控制線的所有數(shù)據(jù)，以供管節(jié)安裝時參考。26.5.2.10 端封門的制作與安裝 端封門有鋼端封門和鋼筋混凝土端封門兩種形式。 （1）鋼端封門。為確保管節(jié)的水密性要求，鋼端封門與管節(jié)端部焊接為一體。鋼端封門面積大，整塊制作安裝有許多困難，因此先制成片塊然后現(xiàn)場組裝。片塊劃分原則：片塊相接處不太復(fù)雜，便于安裝時操作，便于各項尺寸校對，不改變或不削弱結(jié)構(gòu)的強度、剛度及受力狀態(tài)，安裝后所有技術(shù)參數(shù)能滿足設(shè)計要求。 （2)鋼筋混凝土端封門。在管節(jié)端部立?，F(xiàn)澆制作即可。26.5.2.11 壓載水箱的設(shè)置圖26.5.2.11壓載水箱的縱向布置 壓載水箱面積大，整塊制作安裝有困難，因此先制成片塊然后再現(xiàn)場組

21、裝。但管節(jié)內(nèi)空間狹窄，要注意現(xiàn)場焊接組裝時的施工質(zhì)量和安全。安裝完畢后要進行試漏，試漏應(yīng)包括壓載水箱本體、閥門及管道系統(tǒng)。壓載水箱的縱向布置見圖26.5.2.11。壓載水箱的進、排水系統(tǒng)一般均和管節(jié)間隔艙的排水泵結(jié)合。河水或海水的密度是確定壓載水箱容量的主要因素。壓載水箱容量應(yīng)包括：保持100mm干舷高度所需水量；保持足夠下沉力時所需的水量；施工期間保證抗浮力達到1.05安全系數(shù)時所需水量。沉管隧道主體工程完工后，逐步拆除壓載水箱，并用底部混凝土壓重層代替，最后在混凝土壓重層上進行路面工程作業(yè)。26.5.2.12 預(yù)埋件的設(shè)置（1）預(yù)埋件的種類 1)灌砂管或灌砂底閥（在底板預(yù)埋），用于基礎(chǔ)處理

22、方法之一。 2)灌漿管及灌漿底閥（在底板預(yù)埋），用于基礎(chǔ)處理方法之二。 3)支承千斤頂導(dǎo)套及支承桿（在底板預(yù)埋），支承千斤頂?shù)闹С凶ㄔ趥?cè)墻內(nèi)預(yù)埋）。 4)人孔圓筒安裝座（在頂板面預(yù)埋）。 5)測量定位塔固定預(yù)埋螺栓（在頂板面預(yù)埋）。 6)鋼端封門（或鋼筋混凝土端封門）的焊接預(yù)埋件（或預(yù)留連接鋼筋）（在管節(jié)兩端面止口上）。 7)管節(jié)沉放吊點（在頂板面預(yù)埋）。 8)鼻式托座安裝預(yù)埋件（在管節(jié)兩端中隔墻端部預(yù)埋），管節(jié)沉放對接定位（垂直及水平）的方法之一。 9)定位梁及定位梁座安裝預(yù)埋件（在頂板面上預(yù)埋），管節(jié)沉放對接定位（垂直及水平）的方法之二。 10)預(yù)應(yīng)力拉索預(yù)埋件或omega鋼板（或w鋼板）焊接預(yù)埋件（在管節(jié)兩端面周邊預(yù)埋）。 11)垂直、水平剪切鍵焊接預(yù)埋件（在管節(jié)兩端側(cè)、中隔墻端及管節(jié)兩端頭水平止口上預(yù)埋）。 12)拉合千斤頂?shù)睦献鶓?yīng)安裝預(yù)埋螺栓（在頂板面上預(yù)埋）。 13)系纜柱安裝預(yù)埋螺栓（在頂板面上預(yù)埋）。 14) gina,omega橡膠止水帶安裝固定預(yù)埋件（在管節(jié)兩端面預(yù)埋）。 15)壓載水箱安裝預(yù)埋件（在管節(jié)內(nèi)腔底板及側(cè)墻面上預(yù)埋)。 16)水電管線、