常洪沉管隧道关键施工技术概述

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1、常洪沉管隧道关键施工技术概述  【提要】:干坞、管段制作、管段沉放、管段基础和管段连接是沉管隧道建设的关键。由于工程建设条件的不同,沉管隧道建设的方法也各具特点。本文根据沉管隧道工程建设的关键技术和宁波常洪隧道工程土软、水浅、淤重等客观地质地理环境条件,介绍了沉管隧道工程的施工技术特点,如干坞边坡稳定和管底基础变形的控制技术、本体防水混凝土管段制作的裂缝和干舷控制技术、管段江中桩基基础的施工和其与管底连接的技术工艺、管段基槽清淤和沉放定位施工技术,以及管段接头连接(包括与岸边段的连接和最终接头)的施工技术等。   在我国,采用沉管法修建大型水底交通隧道的历史

2、不长,工程也较少。宁波常洪隧道是我国大陆第三条沉管隧道,也是国内第一条采用桩基础的沉管隧道。该隧道于1999年6月8日奠基动工,2002年3月正式建成通车。工程建设中涉及的干坞施工、管段制作、基槽浚挖、桩基工程、管段接头和管段拖运沉放等一系列关键技术,直接关系到整个工程的成败。   1 工程规模及水文地质概貌   宁波常洪隧道工程北起江北的宁镇公路与329国道交叉口,南至通途路,全长3540.092m,其中隧道段长1053.5m。隧道过江段采用沉管法施工,长395m,由四节管段组成,其中一节长95m,三节各长100m。隧道纵剖面和管段横断面见图1和图2。  

3、 甬江属感潮河流,潮型呈不规则半日潮。根据近隧址处宁波水文站的统计,该处河段的平均高潮位为1.28m,平均低潮位为-0.48m,历年最高潮位3.31m,历年最低潮位-1.72m,最大涨潮流速为1.3m/s,最大落潮流速为1.2m/s。   工程江北段主要穿越灰色填土(Ⅰ3)、褐黄色至灰黄色粘土(Ⅱ)和灰色淤泥质粘土(Ⅲ1)等;江中段隧道将穿越灰色淤泥(Ⅰ1)、灰色淤泥质粘土(Ⅲ1,Ⅳ1),部分遇到灰色粉质粘土(Ⅳ1′);江南段隧道则将穿越灰色填土(Ⅰ3)、褐黄色至灰黄色粘土(Ⅱ)、灰色淤泥质粘土(Ⅲ1)和灰色粘质粉土(Ⅲ2)。场地浅部地下水属潜水类型,-42

4、.13m以上无承压含水层。20   2 干坞施工   用于管段制作的干坞选址在甬江南岸的隧址处,坞口轴线与隧道轴线重合。干坞的规模为一次可制作全部(四节)管段,总占地面积约4.3万m2,坞底面积1.9万m2(图3)。   干坞的坞底标高为-7.50m,可满足在一定潮位条件下管段3小时移位至坞口深槽位置的要求。为了保证管段起浮、移位后在坞内舾装、系泊过程中遇低水位不搁底,坞口处设坑底标高为-9.67m的舾装深槽。干坞施工的总土方开挖量33万m3。干坞施工的关键是边坡的稳定和基底沉降的控制。.1 干坞基坑的边坡稳定   根据计算和基坑试挖的结果,干坞分三级放坡,

5、综合坡度为1:3.5,中设两级1.5m宽平台。边坡采用干砌块石水泥砂浆勾缝的护坡方式,并在块石护坡体中设置纵横向钢筋混凝土梗格。   干坞土方施工时的临时边坡控制在1:3左右,中设两级宽度为10m左右的施工平台,分别供2台1.0m3挖掘机将土方向上翻挖;地面再配1台挖机将接力开挖的土方装运。   边坡土体的排水采用石屑倒滤层,并以梗格底角处放置的1m长毛竹排水管作为泄水孔。边坡坡面每级平台上设横向截水沟,与顺坡向排水沟构成坡面排水系统,可及时将坡面汇集的和泄水孔流出的水引排到坞底排水系统中,确保边坡的安全。   为提高干坞边坡的稳定性,减少地下水的渗入,沿干

6、坞周边,在干坞第一级平台位置(-1.10m)处设置一排φ700mm深层搅拌桩,穿过Ⅲ2灰色粘质粉土透水层作为隔水帷幕。为了保证临江侧干坞边坡和大堤的稳定,临江侧岸壁保护结构采用宽8m的格构型搅拌桩重力式结构。   坞墩结构为满堂搅拌桩,结构周边及中间纵横插入“H”型钢,顶部面层以30cm厚的钢筋混凝土板联系。为加强坞墩和大堤保护结构的连接,避免接缝渗漏,施工时两者之间接缝以锯齿型搭接。   为避免坡脚处开挖过深,将坞底周边的排水管设于距坡脚3.0m处。施工时分段从坡脚处按1:2的坡度放坡开挖并埋设φ600管道。   干坞施工过程中加强对干坞地表和各平台处的沉

7、降和位移的监测,并应用角点效应的概念,采用角点效应比分析干坞边坡变形和变形速率,以判断基坑的稳定性。当实测的变形量或变形速率比计算值大10%~20%时,即报警并采取稳定边坡措施。   2.2 干坞坞底处理   为了避免管段制作因干坞地基变形产生裂缝,干坞施工时对干坞的坞底基础作了换填处理,换填厚度为1.5m。由于坞底基础不但要满足承载变形要求,而且要能消除管段起浮时的吸附力,因此管段下换填基础的上层为50cm的碎石起浮层。管底和道路20下的换填基础设计如图4所示。   根据现场试验所得参数进行的三维有限元分析,采用换填基础可满足管段制作时差异沉降不大于20m

8、m的要求。   3 管段制作   3.1 本体防水的

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