沉管隧道对接测量中管段姿态的界面化程序实现
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沉管法施工沉管埋管段法隧道,常简称为沉管隧道,该工法是把预制好的管段通过浮运沉放,并在水下对接成一整体隧道的沉管段的工法简称,沉管隧道通常由两岸上段(或人工岛)、沉管段组成,一般用于建造道路、轨道交通水下隧道。
该工法将在预制场(岸上干坞或半潜驳)中预制好的钢筋混凝土结构管段,两端用临时的封板封闭,然后向坞内灌水使管段起浮出坞,或半潜驳下潜管段起浮脱离半潜驳,分节把处于正浮力的管段浮运至隧道水中沉管段沉放位置,然后向管段内灌水至一定的负浮力,借助水面船舶组成的吊挂系统,将管段按定线要求准确沉放于预先挖好并经过处理的水下沟槽内或经过处理的河(海)床面上,管段之间、管段与岸上段之间的接头由特制的GINA橡胶止水带,通过水压接原理形成初始密封,拆除临时封板,进行各接头最终处理,使各管段联成一整体隧道的沉管段。
沉管隧道纵断面根据规划航道通行限定的水深、水道排洪纳潮的要求结合河(海)床标高可按全埋式、半埋式或直接放置经过处理的河(海)床的方式进行设计。
相对其他工法修建的水下隧道,其埋深是最浅的。
一、沉管隧道施工方案沉管隧道的施工方法根据干坞类型的不同、沉管基础形式的不同而不同。
在选择确定沉管施工方法的时候要根据沉管隧道的长度、规模、既有设备、隧址周边环境等综合因素考虑,选择最经济使用的施工方法。
一般说来,距离较长的海底隧道多采用碎石基础+固定干坞;距离较短的过河隧道多采用灌砂基础+移动干坞、灌砂基础+移地干坞或灌砂基础+轴线干坞。
1、碎石基础+固定干坞的施工方法首先根据隧止周边环境,选择一地质条件好、拆迁少、岛四周水深大、离隧道近的地方修建固定干坞,干坞修建的同时开始水下基槽的开挖,水下基槽开挖可根据地址情况及工期要求采用抓斗、耙吸式挖泥船、绞吸式挖泥船开挖,当采用挖泥船挖不动时,可采用水下爆破的方法开挖;干坞修建完成后开始管段制作,一般说来对于这样的长隧道需要多批次制作管段,管段制作完成一批次后,放水将管段浮在水面上,然后打开坞门,将管段浮运至临时存放区(部分管段可直接浮运至隧址沉放),基槽开挖一般是先粗挖再精挖,在管段满足沉放要求的前提下,开挖一段,马上进行碎石铺设,并及时进行管段的沉放对接施工。
浅谈沉管法隧道接头处理作者:孟民强来源:《广东造船》2012年第05期摘要:本文论述的沉管法隧道接头位置有:GINA带、Ω带、PC钢拉索、剪切键、橡胶支座等部件,每套部件都非常关键,各自具有独立的功能,接头处理施工就是把这些部件安装到各自的特定位置。
GINA带、Ω带双保险沉管接头不漏水。
在接头的水平方向、垂直方向和轴线方向都以柔性处理,并承载着水平、垂直和轴线三个方向的力。
关键词:Ω带;PC拉索;剪切键;橡胶支座1 概述接头设计和处理技术是沉管法隧道的关键技术之一。
隧道的管段与管段、管段与暗埋段之间存在接头,接头的设计应能承受温度变化、地震力以及其他作用。
接头形式有刚性和柔性两大类:刚性接头具有与其连接管段相似的断面刚度和强度;柔性接头允许在3个主轴方向上有相对位移,其结构型式有多种,理论上就抗震设计或适应不均匀的沉降的要求而言,采用柔性接头是有利的,柔性连接必须在接头承受拉力和剪力的同时,仍能保证其可靠的水密性。
柔性接头的构造主要有钢索型和钢板型两种,广州珠江隧道采用Ω型钢板作为纵向限位装置,以使柔性接头的轴向位移不超出GINA带和Ω带在保持水密性时的最大允许位移量。
钢索型仅对地震产生的轴向拉力起一个限位作用,其柔性比钢板型好,广州仑头和大学城隧道、上海外环隧道等工程中为保证管段间接头设计的技术可靠、性能优良、经济合理、满足沉管隧道对接头构造的特殊要求都采用了钢拉索构造形式。
2 施工工艺接头处理施工是沉管隧道建设中一个关键性节点工程,采用严谨的技术方案是安全生产和工程质量的唯一保障。
沉管接头各部件位置见图1广州仑头隧道的管段与管段、管段与暗埋段之间采用柔性接头形式,由GINA带和Ω带形成两道止水防线,GINA带同时又是实现管段水力压接的关键部件;采用PC拉索限位装置,其不仅能保证接头的柔性,还能防止接头在地震工况下发生过大的轴向变位;接头盖板上方设置水平剪切键以承受地震所引起的水平剪切力;中隔墙和外侧墙上设置垂直剪切键以承受地震及管段不均匀沉降所引起的垂直剪切力,且在剪切键之间设置了橡胶支座以允许管段发生轻微的转动和位移。
详解沉管隧道施工-将来你肯定一定用到什么是沉管隧道沉管隧道是一种在水下或者地下施工的隧道,也是近年来广泛使用的一种隧道建设方式。
它采用混凝土沉管的方式将预制的隧道段沉入至海床或者地底下,最后在现场将多个沉管段进行连接,形成一个完整的隧道系统的方法。
沉管隧道具有施工周期短、可在水深大于50米的区域内建设、施工环境安全等优势,成为了一个现代化的隧道建设方式。
沉管隧道施工流程沉管隧道施工包括五个主要的阶段:预备工作、沉管制造、运输和定位、沉降平衡和连接。
预备工作在进行沉管隧道施工之前,需要进行各种准备工作。
这些工作包括:•用海底测量设备对海底进行勘探,评估与设计隧道的地质条件;•编制详细设计方案,包括各隧道部位的施工方案、施工条件和施工安全预警方案;•各进入施工现场相关人员的培训和技能考核,保证施工过程人员的安全性和施工质量;•组织完善的供应链,保障工程所需的原材料和设备的供应,以及强有力的后勤保障。
沉管制造隧道沉管是一种巨型预制构件,常用的规格为常用的一般规格为60米长、36米宽、8米高、8500吨重。
一些长海大型沉管,则可达到100米以上。
在制造过程中,需要进行以下工作:•利用CAD进行沉管的详细设计,通过计算机优化工厂生产部件的结构,保证构件的承载能力;•将设计好的零部件组合成构件,进行钢筋的加工和焊接、钢板切割和拼装等加工工序;•进行浮力试验和压力试验,确保沉管能够承受大量的水压和海洋物质的腐蚀,同时避免出现安全隐患。
运输和定位在进行运输之前,需要对隧道沉管进行分段裁剪,每一段可达到60米,通过浮式船队将之运送到施工现场。
一些长海沉管则需要通过拖船进行运输。
运输到达施工现场之后,需要进行沉管的定位。
定位的精度直接决定了沉管的安全性和施工质量。
是通过吊装定位框架把沉管抬起并垂直降落在底部基础上的。
沉降平衡所谓沉降平衡,是通过沉降控制系统,处理沉管下沉的过程。
在沉管下沉的过程中,需要采用万能千斤顶,逐步对隧道沉管施加压力,保证沉降平衡,避免出现冲击和扰动环境。
《地下铁道》8.5 沉管隧道的沉放和连接隧道与地下工程系8.5 沉管隧道的沉放和连接起重船吊沉法(浮吊法)船组杠吊法(方驳船舶)水上作业平台(SEP、骑吊法)沉放方法拉沉法(柱墩地垄)吊沉法浮箱(或浮筒)吊沉法◆采用吊沉法的居多1.沉放方法1.沉放方法(3)自升式平台吊沉法——骑吊法●自升式平台一般由4根柱脚与船体平台两部分组成。
移位时靠船船体浮移,就位后柱脚靠液压千斤顶下压至河床以下,平台沿柱脚升出水面,利用平台上的起吊设备吊起沉放管段。
管段沉放施工完后落下平台到水面,利用平台船体的浮力拔出柱脚,浮运转移使用。
1.沉放方法(4)船组杠吊法●采用两副钢珩架梁或钢板梁形成的“杠棒”担在两组船体上组成的船组,完成管段吊沉作业。
●每组船体可用两组浮箱或两只铁驳船组成,将两组钢梁(杠棒)两头担在两只船体上,构成一个船组,再将先后两个船组用钢珩架连接起来形成一个整体船组。
●在船组杠吊法中,需要四只铁驳或浮箱,其浮力只需用1000~2000kN。
●主要特点:船组整体稳定性好,操作方便,并且可把管段的定位锚索省去,而改用对角方向张拉的斜索系定于整体稳定性好的双驳船组上。
●双驳杠吊法大型驳船等设备费较贵。
1-管段;2-大型铁驳;3-定位索双驳杠吊法1.沉放方法(5)拉沉法●不用浮吊、方驳、浮筒、浮箱等设备,不靠压载水取得下沉力;利用预先设置的水下桩墩,利用卷扬机,通过钢索将管段拉下水,沉设到指定位置。
●此法必须设置水底桩墩,费用较大,因此未得推广。
只在荷兰的埃河隧道(1968年建成)和法国的马赛港隧道(1969年建成)中用过。
1.沉放方法◆以上各种沉放方法中,最常用且最方便的方法是浮箱吊沉法和方驳吊沉法。
◆一般顶宽在20m以上的大、中型管段多用浮箱沉法,而小型管段则以采用方驳扛吊法为最佳。
3.沉放作业(1)沉放前的准备●在沉放开始前的一、二天,应完成沟槽清淤工作,在沉放开始前应事先和港务部门商定航道管理有关事项,并及早通知有关方面。
港珠澳大桥沉管隧道贯通测量方法李平【摘要】为了满足港珠澳大桥沉管隧道贯通测量的精度要求,管节在预制场制造完成后,标定其测量数据及坐标系转换参数,并计算管节沉放后的贯通特征点坐标.洞外定向边按照公路二等GPS观测,洞内导线网采用双车道双导线法,高程采用水准法引测至洞内贯通控制点.在贯通控制点设站,测量已沉管节贯通点GL1、GL8,以及管节首尾端姿态点L1、R1、L2、R2的三维坐标,并与贯通特征点标定成果进行比对.研究表明,估算洞内、洞外控制测量总横向贯通中误差为26.4 mm,实测E24管节首端轴线偏北41.7 mm(满足轴线偏差±100 mm要求),管节轴线、高程、坡度及姿态满足沉管隧道贯通测量精度要求.【期刊名称】《铁道勘察》【年(卷),期】2019(045)002【总页数】5页(P10-14)【关键词】港珠澳大桥;沉管;标定;双导线;贯通【作者】李平【作者单位】中铁武汉大桥工程咨询监理有限公司,湖北武汉430050【正文语种】中文【中图分类】U455.431 概述国内沉管隧道测量技术起步较晚,主要是一些高校及科研机构进行了相关研究。
李全海、丁美等对海底沉管隧道对接测量方法进行了研究,建立了沉管沉放过程中实时显示管段位置的测量方案与计算理论,但是未考虑已沉管节工况及荷载的影响[1-2];雷巨光研究了沉管隧道施工控制测量方法 [3]:采用多台全站仪同步实时测量,实现了对管段的实时监控。
赵坤对港珠澳大桥沉管隧道测控系统进行了研究[4],提出了声呐法与RTK-GPS相结合的大型沉管隧道管节水下定位方法。
以往研究多为对单个沉管位置的观测及监控,而对沉管隧道贯通测量领域的研究较少。
沉管隧道贯通测量工作是整个测控系统中的重要组成部分,也是关系到整个沉管隧道能否顺利贯通的重要环节。
贯通测量的作用主要有两方面:一是精确测量已沉放管节的安装姿态及安装期的横向变形,以此决策管节的下一步施工(精调整、回填、基础加固等);二是根据已安装管节姿态数据,指导下一个对接管节的预制及安装过程的姿态控制,实现整个隧道的顺利贯通。
海底隧道沉管法
海底隧道沉管法是目前国际上建造海底隧道最常用的方法。
以下是其详细的施工步骤:
1.探测与规划:首先,利用探测遥感技术将海底地形进行探测,规
划出一条可用于沉管的路径,然后在此路径上开出凹槽,等待沉管硬件的下沉。
2.管段制作与封装:在陆地上将管道按节修好,每节管道在船台上
或干坞中制作。
为了防止海水渗入,需要将管道两端开口的地方用封墙等技术手段进行密封。
3.运输与定位:将封装好的管道用巨型托运器械移动到隧道设计的
位置,然后开始进行定位工作。
4.下沉与连接:利用水压使相邻的管道互连,就像拼接积木一样,
一节节的管道连通形成一个整体的隧道。
具体来说,就是向管段内加载,使其下沉至预先挖好的水底沟槽内,然后逐节沉放,并用水力压接法将相邻管段连接。
5.拆除封墙与覆土:最后,拆除封墙,使各节管段连通成为整体的
隧道。
同时,在其顶部和外侧用块石覆盖,以确保安全。
沉管法隧道沉放对接施工工艺作者:孟民强来源:《广东造船》2013年第03期摘要:自1993年12月28日我国第一条沉管法隧道“广州珠江隧道”建成通车到现在,已经有6条同类型的隧道投入使用。
该方法能在短短的十几年内有如此迅速如此规模的应用,足见沉管法隧道施工技术具有先进性和可行性,并且会在未来更加广泛地应用于江河隧道工程中。
沉管隧道所采用的一套成熟、完善、科学的施工技术,将会被更多的业内人士所接受。
本文以广州洲头咀隧道为例,介绍沉管隧道沉放对接安装施工的技术工艺过程。
关键词:重力锚块;导向装置;垂直千斤顶;拉合千斤顶;控制塔;吊驳中图分类号:U455.4 文献标识码:A1 概况我国目前建成通车的江河沉管法隧道有:1993年通车的广州珠江隧道;1996年通车的宁波甬江隧道;2002年通车的宁波常洪隧道;2003年通车的上海外环隧道;2010年通车的广州仑头隧道和广州大学城隧道共计6条。
正在建设中的有广州洲头咀隧道、天津海河隧道、佛山东平隧道、浙江舟山隧道及港珠澳隧道。
可以看出未来我国江河隧道将广泛应用沉管法隧道方法施工,沉管法隧道已拥有一套完善、可行的施工技术方法。
洲头咀隧道采用沉管法隧道作业施工,江中沉管段全长340m,共分四节管段及一段水中接头,管段名称及长度:E1=85m;E2=85m;E3=79.5m;E4-1=3.5m;E4-2=85m。
管段名称及宽度:E1=39.36~31.4m(44.445m渐变段);E2=31.4m;E3=31.4m;E4-1=31.4m;E4-2=37.82~31.4m(41.734m渐变段)。
管段高9.68m。
管段对接采用水力压接法,从两侧岸上段向中间沉放,最终接头设在水下E4-1与E4-2管段之间,采用水下管内浇注形成,长度为2m。
管段纵断面见图1。
2 管段沉放对接管段先在干坞内预制成密封的钢筋混凝土隧道沉箱,浮运到选定位置寄放,当管段沉放位置的基槽检验完成后,利用工程驳船将管段绞移至沉放区,在沉管面上吊装控制塔A和控制塔B(尽量选择在寄放区完成);然后安装管段的纵横调节系统,使沉管在沉放区系泊定位;随后安装吊驳1和吊驳2并与管段面上的四个吊点连接,待命沉放对接,见图2。
沉管法隧道短管节陆上拉合两种方法对比浅谈作者:孟民强来源:《珠江水运》2013年第10期摘要:香港西区沉管法隧道和广州仑头沉管法隧道工程短管节陆上拉合采用的是各自不同的施工工艺和施工方法。
本文对两种方法作详细介绍,并对短管节陆上拉合施工工艺及方法进行对比。
关键词:沉管法隧道短管节陆上拉合千斤顶预应力螺杆钢绞线1.前言沉管法隧道最终接头位置的软接头是在陆上进行拉合对接,香港西区沉管法隧道采用预应力高强螺杆(拉杆)方法(以下简称“西隧”)工程和广州仑头沉管法隧道采用钢绞线方法(以下简称“仑隧”)工程的短管节陆上拉合各自采用的是不同施工工艺及施工方法。
下面对两种方法作详细介绍,并对短管节陆上拉合施工工艺及方法进行对比。
2.施工工艺、流程、差异、相似性及特点对比2.1相关资料2.1.1管段尺寸及重量(表1)2.1.2拉合千斤顶及牵引钢线参数(表2)2.2拉合方式及相关设计2.2.1底胎模设计ETU牵移底胎模面板采用δ10mm钢板并平整光滑,其顶面标高与ATU管段底一致。
在底胎模面板上涂抹黄油,减少ETU与底胎模的摩擦力,确保顶推牵移ETU工序的顺利。
2.2.2“西隧”拉合座设计“西隧”拉合座为钢结构,在满足强度和刚度的要求后还必须考虑安装的简易,见图1拉合座结构图。
2.2.3“西隧”拉合施工布置设计ATU与ETU管段分别在单孔顶板6对、底板6对、侧墙6对、中墙6对设置拉合座及φ32预应力拉杆,双孔共计48套。
2套800kN穿心千斤顶,有效行程50mm,重量35kg。
见图2西隧拉合施工布置图2.2.4“仑隧”拉合横梁设计拉合横梁采用钢结构,确保有足够的强度和刚度的情况下还须满足安装的方便性和可操作性,见图3拉合横梁结构图。
2.2.5“仑隧”拉合施工布置设计ATU与ETU管段上、下两对拉合横梁各设置一组千斤顶,每组4只,共计8只千斤顶,每个千斤顶有效张力2000KN,有效行程250mm。
对应于每只千斤顶设一束高强度低松弛12-φJ15.24钢绞线,ETU为滑动段在拉合横梁上设工作锚具,ATU为固定段在拉合横梁上设固定锚具。