浅析过江隧道防水钢板安装施工

摘要：本隧道为过江段，主要采用隧道外包钢板进行防水。基坑为明挖施工，施工过程中如何稳定钢板的架立成了急需解决的问题。本文通过对图纸的深化设计、防水钢板的安装工艺、焊接的质量控制等进行叙述。

关键词：过江隧道 防水钢板 安装 焊接

1.工程概况

防水钢板主要安装在隧道底板及两边侧墙。防水钢板采用8mm厚Q345C型钢板,并在防水钢板内侧焊接锚筋，防水钢板施工总长约96.226m，标准段宽18.15米，侧墙防水钢板高6.8m。底板与侧板内侧均焊12@400,L=300双向锚筋。

隧道结构预埋防水钢板图

预埋防水钢板锚筋布置图

2.施工准备

2.1图纸深化设计

原设计图并未对钢板的刚度进行加强，架立进行固定等细化。根据现场实现情况，基于过江隧道纵、横向标准断面，隧道变形缝位置和防水钢板安装工艺要求，遵循安装快捷、拼装焊缝少、加工制作工艺简单、运输吊装方便等原则，对隧道底板及侧墙钢板进行子单元划分，并根据钢板子单元尺寸进行工厂内深化设计与加工制作；再由子单元钢板施工现场拼装成标准断面单元钢板，实现钢板单元化快速施工。

2.2测量放线

组织测量队按设计院提供的测量控制点、线和标高，进行闭合复测。在设计点复核无误后建立工程测量控制网，对工程进行点面相结合的测量控制。施工时根据施工图纸和实地控制点进行施工，每次进行闭合复测，确保准确无误，保证测量质量。

2.3场地要求

施工前必须清理垫层上杂物，严格控制垫层平整度，尽量达到钢结构施工的最低要求。考虑到垫层施工过程中平整度精度难以达到其要求，底板与钢板间必然存在空隙，为能填充相应的空隙，在底板钢板安装前在垫层上预埋注浆管，待钢板施工完毕后，进行补偿注浆以保证防水钢板与垫层紧密连接，不出现空隙。

2.4现场主要施工机械设备

气割设备：火焰切割机；焊接设备：CO2半自动焊机、埋弧自动焊机、交流电焊机；起重设备：16吨汽车吊

3.防水钢板制作工艺

3.1防水钢板制作

根据隧道纵横标准断面大小、隧道单元段设置位置、防水钢板安装的质量控制要求及钢板的运输方便，对底板、侧墙防水钢板进行分块及组合深化设计加工制作，并确定施工控制的关键部位，同时考虑原材料对接和接头在构件中位置，以便于工地现场的拼装。在厂内加工成①号钢板9500×1500×8mm、②号钢板8700×1500×8mm、③号钢板6800×1500×8mm（③为侧墙）三种定型组合钢板。再运输到施工现场进行拼装。

3.2防水钢板的组合

3.2.1底板防水钢板组合

组合隧道底钢板：先用1号钢板与2号钢板拼装，拼装完毕无误再用气体保护焊机对1号钢板与2号钢板连接处进行焊接处理。（图4.2-1）

3.2.2侧墙防水钢板组合

钢侧板在现场组装加焊，把四块侧墙防水钢板拼装，并加满焊接成6800mm×6000mm，焊接工艺同组合钢底板一样。

3.3侧墙防水钢板加劲肋、支撑系统优化设计

由于侧墙防水钢板薄、高而柔等特点，为了控制侧墙防水钢板安装中的变形、稳定性，必须加强防水钢板刚度并设计临时支撑系统；本施工运用专业的软件进行了侧墙防水钢板及其临时支撑系统的优化设计。

1）加劲肋设计

根据侧墙防水钢板设计尺寸，结合防水钢板单元块、节段变形缝位置，进行防水钢板加劲肋的优化设计，提高其变形能力与稳定性。防水钢板单元块竖向加劲肋采用厚度12mm的钢板，宽度120mm，间距2m；横向加劲肋采用80×6mm等边角钢，间距1m，如图3.3-1所示。拼缝处两单元间侧墙防水钢板连接通过横向加劲肋局部加强，采用80×6mm等边角钢，间距0.5m，以提高防水钢板焊接时的变形能力与稳定性，保证变形缝处理防水效果如图3.3-2所示。

2）支撑系统设计

防水钢板临时支撑系统是质量控制的关键点之一，采用Sap2000结构设计软件，控制防水钢板风荷载作用下的变形与稳室性，结合加劲肋的配置，实现支撑系统的优化设计。本支撑系统由“双向槽钢斜撑+稳定拉索+抗拔锚筋”组成，其间距均为2m，如图3.3-3所示。

图3.3-1 侧墙防水钢板加劲肋优化布置 图3.3-2 侧墙防水钢板加劲肋优化布置

图3.3-3侧墙防水钢板临时支撑系统

4.防水钢板的安装工艺

防水钢板分三次安装，第一次先安装底钢板，第二次安装左侧钢板，第三次安装右侧钢板。

4.2底板钢板安装

现场安装隧道底板防水钢板：将18200×3000×8mm组合防水钢板吊入基坑底，利用基坑底的16t汽车吊将防水钢板移至指定位置，确定位置无误后，用气体保护焊机将钢板交接位置进行焊接处理。同时，在变形缝处焊上钢板止水带。底板防水钢板拼装焊接时，为防止钢板在焊接的时候变形在钢板底垫一小块3mm的钢板，然后再加焊，这样就防止了钢底板在焊接的时候产生变形。

4.2-1底板防水钢板安装图 4.2-2变形缝外贴式止水带安装图

4.3侧墙防水钢板安装

1）底板防水钢板焊接完成后，开始安装隧道两侧墙防水钢板，侧墙防水钢板在现场组合成6800mmX6000mm的尺寸（即按6m一段进行安装）。按加劲肋深化设计在侧墙防水钢板背面，竖向间距2m，把宽120mm，厚12mm钢板与侧墙防水钢板相焊接，再把水平角钢分段切割，然后把角钢横向间距1m一道焊接到两块厚12mm竖向肋中间。利用基底下放置的16t吊车将侧墙防水钢板吊立，单元段侧墙防水钢板与底板防水钢板相接处采用加筋焊接定位，控制防水钢板的变形。

2）单元段侧墙防水钢板与底板防水钢板焊接固定完成后，按设计安装侧墙防水钢板临时支撑系统。防水钢板支撑系统如图3.3-3：双向[14a槽钢斜撑水平方向间距2m一处道，竖向装顶在高度4.4m处；带调节控制器稳定钢拉索装顶于防水钢板顶部横向加劲肋处，间距2m，通过钢绳调节器对防水钢板进行精确定位，支撑系统对应范围的基坑底需做硬化处理，以满足受力要求。

3）两单元段钢板间用L80X6的角钢（水平加劲肋）相连接，间距0.5m，然后再加焊，防止立焊时的钢板变形，如图3.3-2，立焊为内外双面焊接，焊接立焊时，搭设临时支架。

4）安装完一个节段的防水钢板后，进行侧墙防水钢板变形缝外贴式止水带焊接，见图4.2-2 ；止水带的位置必须定位准确，同时采取有效措施，保证在施工振捣混凝土时不会损坏止水带；浇灌下一段混凝土前，先清除施工缝面层浮碴、凿毛、钢板止水带贴合面四边满焊相连。

5）重复以上顺序施工到所有钢板件安装完毕为止。

6）待节段侧墙防水钢板安装好后，按设计要求焊接节段底板防水钢板内侧锚筋，防水钢板与锚筋采用T型焊，钢板不能焊透，间距为400mm×400mm。

7）防水钢板安装完毕后，利用防水钢板作为侧墙外模板。

5 工程实例

广州市珠江新城海心沙岛上，过江隧道北边设计界限位于通往广东省博物管地下车库通道的珠江新城负一层位置和临江大道负一层隧道相交处；南边设计止于海心沙岛，界限为与海心沙岛负二层车库相接，主要施工里程为BK0+255.95～BK0+352.176段，总长96.23米

6 结束语

经实践证明，此钢板单元化拼装方便，实现了钢板拼装快速施工，且安装质量高，提高了防水效果。防水钢板的应用在隧道施工中处于至关重要的地位，它是确保隧道工程质量、从根本上消除隧道病害和增加隧道寿命的重要环节。因此，对防水钢板在隧道施工中的应用为日后同类型工程的更深入研究提供了借鉴和参考。

参考文献：

[1] 上官子昌 钢结构工程识图与施工精解[M] 化学工业出版社 2010

[2] 王震征 气体保护焊工艺和设备[M] 西北工业大学出版社 1991

[3] 罗顶瑞、朱兆华 各种吊装工程全套资料汇编[M] 化学工业出版社，2010

[4] 中国机械机械工程学会焊接学会编 焊接手册第一卷焊接方法与设备（第2版）[M] 机械工业出版社 2001

[5] 上海大型市政工程设计与施工丛书 外环沉管隧道工程 [M ].上海:上海科学技术出版社 , 2005.

[6] 陈韶章.沉管隧道设计与施工[M ]. 北京:科学出版社, 2002

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。