沉管隧道水下连接与管节接 头施工工艺(隧道工艺标准系列 之二十九)

29 水下连接与管节接头施工工艺

29.1 总则

29.1.1 适用范围

本标准适用于沉管隧道。

29.1.2 编制参考标准及规范

29.1.2.1 公路工程技术标准(JTJ001－97)。

29.1.2.2 公路隧道勘测规程(JTJ063－85)。

29.1.2.3 公路工程质量检验评定标准(第一册 土建工程)(JTGF80/1-2004)。

29.1.2.4 沉管隧道设计与施工.陈韶章主编.科学出版社.2002年29.1.2.5 世界沉管隧道技术.铁道部西南科研所.1997年

29.2 术语

29.2.1 拉合千斤顶

用于将两段管节精确拉合。

29.2.2 定位塔

用于管节沉放与对接的测量作业。

29.2.3 水力压接法

利用水底的巨大水压力使后一管节与前一管节紧密结合。

29.3 施工准备

29.3.1技术准备

沉管水下连接涉及到水的流速、潮汐等水文信息，应做好相应的准备。同时还要保证在工作水域内管节浮运船舶的正常工作，对航道交通做好管制准备。

29.3.2 材料准备

准备好管节对接所需的工作材料，如临时支承梁、支承端头、支承杆等。

29.3.3 主要机具

29.3.3.1 定位塔

定位塔为钢结构，一般是每节管节配备一套，设在管节顶面上。如

定位塔兼作管节对中微调铰车的安装平台时，则需每管节配置两套（每端一套）。

29.3.3.2 管节微调对中系统

微调对中系统有两种型式：一种是将微调铰车安装在定位塔顶部平台上；另一种是将微调铰车及其缆绳系统安装在管节顶面上。

29.3.3.3 千斤顶

(1)拉合千斤顶。对接时需要在管节端的顶部配置拉合千斤顶。

(2)支承千斤顶。为了管节的精确定位，在管节内设置大量供微调用的支承千斤顶。

29.3.3.4 管内其他设备

(1)施工临时通风系统。风管通过人孔管井直通水面。

(2)动力照明配电系统。由工程船舶提供动力照明电源，供电电缆通过人孔管井接入，管内设置配电屏对动力、照明进行配电。

29.3.4 作业条件

管节接头作业主要在水底进行，应保证有足够的水底作业空间。

29.4 工艺设计和控制要求

29.4.1 技术要求

29.4.1.1 管节对接作业要求

(1)对接拉合的速度应不大于70mm/min，当两端面相距210mm时，对管节进行精细微调，直至满足设计的安装精度要求。

(2)水压压接时的压接速度不小于20mm/min。

(3)管节下方应留足基础处理所需的预留空隙量，由设在管节下部的支承千斤顶进行调节。

29.4.1.2 管节对接精度要求

管节对接精度要求为：管节前端，水平方向±20mm ，垂直方向±10mm；管节后端，水平方向±50mm，垂直方向±10mm。

29.4.1.3 定位塔要求

定位塔应能抵御台风的吹袭。定位塔内应能根据需要设置人孔井，供施工人员由水面进入管节内。

29.4.2 材料质量要求

所需材料应符合设计要求。

29.4.3 职业健康安全要求

现场施工安全条件应符合相关劳动卫生部门的安全要求。对于特殊

工种，如潜水员，其健康安全条件应满足相关要求。

29.4.4 环境要求

虽然水底对接作业一般不会对环境造成不良影响，但也应注意作业规范，如避免千斤顶漏油等现象发生。

29.5 施工工艺

29.5.1 工艺流程

水力压接法工艺流程见图29.5.1。

图29.5.1 水力压接法工艺流程图

29.5.2 操作工艺

1－鼻式托座；2－接头胶垫；3－拉合千斤顶；4－排水筏；5－水压力

图29.5.2.1 水压压接法示意图

29.5.2.1 水下连接工艺

(1) 水下混凝土连接法

先在接头两侧管节的端部与管节同时制作安设平堰板，待管节沉放完毕后，在前后两块平堰板左右两侧水中，安设一个圆形的钢围堰板，同时在衬砌的外边，用钢檐板把隧道内外隔开，再往围堰内灌筑水下混凝土，形成管节水下的连接。混凝土连接法一般只在管节的最终接头时采用。

(2) 水力压接法

见图29.5.2.1，这是目前沉管隧道普遍采用的管节对接工艺。步骤为：

①拉合

利用安装在管段竖壁上带有锤形拉钩的拉合千斤顶，将对好位的管段拉向前节既设管段，使胶垫的尖肋部产生初压变形和初步止水作用。

拉合作业程序为：先推出拉杆，将锤形拉钩插入刚沉放管段中的临时支架的连接部分，再旋转90°即可固定，然后收缩拉杆，即完成拉合作业。拉合作业也可以用定位卷扬机完成。拉合作业完成后，应再次测量与调整。

②压接

拉合完成之后，可即打开已设管段后端封墙下部的排水阀，排出前后二节沉管封墙之间被包围封闭的水。排水阀用管道与既设管段水箱连接。排水开始后不久，需立即开启安设在既设管段后端顶部的进气阀，以防端封墙受到反向的真空压力，因为一般端封墙设计时，只考虑单向的水压力。当封端墙间水位降低到接近水箱水位时，应开动排水泵助排，否则水位不能继续下降。

排水之后，作用在新设管节的前封端墙上的水压力消失，于是作用在该管节后封端墙上的巨大水压力就将管节推向前方，接头胶垫(GINA 橡胶止水带)被挤压，前后管节实现紧密对接，这样对接的管节接头具有非常可靠的水密性。

29.5.2.2 管节接头工艺

图29.5.2.2柔性接头

利用水力压接时所用的GINA橡胶止水带，吸收变温伸缩位移与地基不均匀沉降所致角位移，以消除或减少管段所受变温或沉降应力。为加强防水效果，往往还在管节接头缝外以OMEGA橡胶止水带再形成一道防水带，这就是管节柔性接头，见图29.5.2.2。

29.5.2.3 千斤顶的设置

(1)安装在管节内的支承千斤顶，其活塞杆通过密封装置伸出管节底部，液压站设在管节内。

(2)安装在管节外壁的支承千斤顶，千斤顶在水中工作，液压站设置在水面的工程船舶上，油管在水中与千斤顶连接。

(3)拉合千斤顶安装在管段前端左右的边墙上，拉力一般为150kN，顶程为1m。

29.6 质量标准

基槽开挖的标准是基槽的宽度、深度、纵坡均达到设计要求。

29.7 成品保护

在管节沉放之前，应注意保持基槽不受破坏，水面船只的抛锚，普通挖沙船采砂等均可能造成对基槽的破坏，以加强监督管理为主。