沉管法隧道最终接头施工浅谈

摘 要：沉管法隧道的管段安装中为使最后一节管段的沉放顺利必须留有长于该管段的距离空间即为最终接头，最终接头工程是沉管法隧道施工工艺中的关键节点工程，也是施工工艺技术中的难点，本文以洲头咀沉管法隧道为例，对最终接头施工工艺进行介绍。

关键词：沉管法隧道 最终接头 钢封板 支撑梁

1.前言

广州市洲头咀沉管法隧道工程江中沉管段长340m，共分四节管段，管段安装采用水力压接法，管段最终接头采用水下最终接头，设在E3&E4-1与E4-2管段之间，管段间采用柔性接头，接头间采用钢索连接。是广州市第四条采用沉管法施工的隧道。其中广州市仑头沉管法隧道和广州市大学城沉管法隧道都是采用的水中最终接头的方式施工。

沉管法隧道施工就是把在半潜驳或者干坞内预制好的隧道沉箱分别浮运到预定位置沉放对接，为使最后一节管段的沉放顺利必须留有长于该管段的距离空间，这段余下的距离空间为最终接头——洲头咀沉管隧道确定为2m（见图1）。

2.施工工艺及流程

2.1钢封板止水式最终接头

管段制作分两次在芳村的轴线干坞内施工，第一次制作E1、E2管段，制作完成后浮运到海珠侧按照顺序先沉放E1管段与海珠暗埋段对接，当E1稳定后再沉放E2管段与E1对接。芳村的轴线干坞内第二次继续制作E3&E4-1和E4-2管段，制作完成后浮运到寄放区，等待芳村暗埋段制作完成后按照顺序先沉放E4-2管段与芳村暗埋段对接，再沉放E3&E4-1管段与E2管段对接。在E3&E4-1管段与E4-2管段之间有一个2m距离空间为最终接头。由于E3&E4-1与E4-2管段的砂基础会有不同的差异沉降，所以最终接头应具有一定的柔性，把E4管段分成三部分E4-2管段（85m），E4-1管段（3.5m），最终接头（2m）。E4-1短管与E3管段对接口为柔性接头，将E4-1短管与E3管段在陆上拉合并钢性稳固后再一起寄放，之后沉放与E2对接。E4-2沉放与芳村暗埋段对接。在E4-1与E4-2之间的空隙即最终接头四周安装钢封板，管内排最终接头水后靠水压力将安装在钢封板上的GINA橡胶带压缩止水，管内浇筑结构混凝土，最终接头区域基础处理，完成最终接头施工，见图1。

2.2E3与E4-1陆上拉合及接头临时限位

（1）E3和E4-1制作完成后，安装GINA橡胶止水带、安装拉合座及36根φ38预应力拉杆，用穿心千斤顶对预应力拉杆进行对称循环张拉拉合E3与 E4-1管段，使GINA橡胶止水带压缩约55mm后（设计值74.3mm），螺母锁定预应力拉杆。

（2）在中墙砼垂直剪切键之间安装4对临时钢垫块。侧墙钢垂直剪切键安装后，并在钢剪切键之间安装另4对临时钢垫块。以限制E3&E4-1管段之间在竖向发生相对位移（垂直限位）。在设备孔底部浇筑钢筋混凝土梁即安装水平限位梁，以限制E3&E4-1管段之间在横向发生相对位移（水平限位）。安装钢封门等配套设施。

（3）E3&E4-1管段在芳村干坞内起浮，出坞至坞口，然后拖运到寄放区进行寄放。

2.3 安装止水钢封板及支撑梁

（1）E3&E4-1管段沉放对接和底封板安装。在E3&E4-1管段浮运沉放对接之前，先对最终接头区域进行清淤、抛碎石整平、然后安放最终接头底封板。E3&E4-1管段沉放前其之间的GINA橡胶止水带依靠接头预应力拉杆的拉力压缩，随着沉放的进行，水压对GINA橡胶止水带进一步压缩，接头拉杆的应力逐步释放到拉杆应力完全解除。

E3&E4-1管段沉放对接结束基础灌砂完成（注意留下尾部二排砂孔不灌砂）后。安装底封板，潜水员水下通过吊梁对称逐步收紧螺杆，使底封板与E4-1、E4-2底板之间紧贴，此时底封板上的GINA橡胶止水带已有预压（见图2）。

（2）支撑梁安装。支撑梁安装在最终接头两侧，即事先预埋在E4-1和E4-2端部上、下支撑座上，共计16根纵向钢支撑梁，分别为上部8根，下部8根。为了保证16根钢支撑梁受力均匀，在每根钢支撑梁的两端与支撑座之间的空隙填入高强材料。确保最终接头排水后，钢支撑梁起到临时限位的关键性作用，防止管段回弹而引起接头止水失效（见图2）。

（3）侧封板和顶封板安装。支撑梁安装后，进行两侧封板和顶封板的安装。先安装有角度的侧封板，注意两侧封板位置不要调换搞错，之后再安装顶封板。潜水员水下对称收紧螺柱，使侧封板与E4-1、E4-2侧板之间紧贴，顶封板与E4-1、E4-2顶板之间紧贴，此时侧、顶封板上的GINA橡胶止水带已有预压（见图2）。

钢封板的安装顺序为：底封板支撑梁两侧封板顶封板。

2.4最终接头排水、结构混凝土及临时限位措施拆除

（1）最终接头排水。支撑梁两端的高强材料具有足够强度后，利用E4-2或E4-1管段内的抽排水系统将最终接头位置的水抽出，底、侧、顶钢封板为四个方向的止水墙，可以抵抗外部的水压。排水完成，装在钢封板上的GINA橡胶止水带被外面的水压压缩，最终接头位置形成了一个止水空间。打开E4-1西侧和E4-2东侧的水密门，此刻整个隧道结构贯通。

（2）最终接头结构混凝土浇筑。最终接头位置结构混凝土制作顺序：底板二堵中隔墙二堵外侧墙顶板。施工中可保留E4-1西侧和E4-2东侧的钢封门。端面板的割除剥离、混凝土表面凿毛、预埋钢筋接驳器的外露钢筋绑扎、混凝土浇筑需通过水密门进入。顶板结构施工采用无振捣无收缩砼，最顶层空隙通过预先预埋的注浆管采用注浆方法充填。此刻水中段结构混凝土施工完成。

（3）E3与E4-1接头临时限位措施拆除。最终接头结构混凝土达到强度要求后，并对最终接头区域底部进行灌砂。之后拆除E3与E4-1软接头位置的临时竖向钢性限位和临时横向砼限位加固措施，最后两道E4-1西侧和E4-2东侧钢封门拆除后水中段全线贯通。

3.施工过程中可能遇到的问题及其预防处理

（1）回淤的影响。由于底封板须提前在E3&E4-1管段沉放安装前放在最终接头位置底部，待管段沉放后才能安装底封板。期间约一个月的时间会有大量回淤。需提前准备气升式清淤设备。

回淤是最终接头施工中碰到的难题之一，不仅影响了工期，而且会影响到施工质量。设计在选择最终接头位置时应充分考虑回淤影响。对高回淤区最终接头就不适合选在江中。

（2）管段的制作误差、沉放对接误差、GINA带的压缩量的影响。最终接头设计宽度为2.0m，封板宽度2.5m。如果管段的制作误差、沉放对接误差及GINA带的压缩量都在设计规定范围内时按照2.5m宽度制作的封板可满足安装要求。反之，封板不能满足水密要求时就必须对封板进行修改，必要时通过实测数据定做钢封板。

4.结束语

最终接头封板尺寸的确定要充分考虑管段预制、管段沉放对接后的施工误差影响。封板安装之前需根据实测情况对封板进行校核。最终接头施工是沉管隧道施工中的重要环节，通过前几条隧道实践研究攻关，最终接头施工逐步走向成熟。

参考文献：

[1]现行建筑施工规范大全.

[2]机械设计手册（新编软件版）.2008.

[3]钢结构工程施工质量验收规范 GB 50205—2001.

[4]起重吊装技术手册.