沉管法隧道短管陸上拉合的施工工藝

公祥玉

摘要：本文以佛山市汾江路南延線隧道工程短管節(jié)推移拉合為例，介紹沉管法隧道短管節(jié)陸上拉合的施工工藝。

關(guān)鍵詞：沉管法隧道 短管節(jié)陸上拉合

一、前言

計算機控制整體提升技術(shù)經(jīng)過十多年的發(fā)展，在提升油缸、液壓泵站和計算機控制系統(tǒng)方面都有了長足的進(jìn)步，該設(shè)備不僅適用于結(jié)構(gòu)整體的提升和下降，同樣也適用于大型構(gòu)件的水平拉移。佛山市汾江路南延線隧道工程E3管段與E4-1管段的拉合正是采用TX-300-J型300噸拉合油缸進(jìn)行短管節(jié)的陸上拉合，拉合采用12點同步牽引，各牽引點荷載可調(diào)，并可荷載保持和同步卸載。

二、相關(guān)資料

1、沉管管段資料：

E4-1管段主尺度：L×B×H=3.9m×39.9m×9m

E4-1管段重量：1220t

鋼-鋼摩擦系數(shù)：f=0.15

2、200t拉合油缸資料：

3、GINA帶原始尺寸及設(shè)計壓縮資料：

根據(jù)設(shè)計要求，在PC拉索安裝完成，拉合油缸卸載后，GINA帶壓縮量為65mm，即拉合完成后端鋼殼面板間距為195mm。

三、施工工藝流程及相關(guān)設(shè)計

1、施工工藝流程：

1.1、準(zhǔn)備階段：

⑴預(yù)制E3與E4-1管段，精確安裝預(yù)埋端鋼殼、接頭PC拉索、E3-1底鋼板（下涂黃油并鋪設(shè)2mm厚塑料薄膜隔離層）及兩管段連接端面的各種預(yù)埋件。

⑵安裝E3-1管段北端面的GINA止水帶。

⑶安裝E3管段中隔墻上、下部鋼剪切鍵、安裝E3-1管段中隔墻上的中鋼剪切鍵。

⑷在E3管段中隔墻上預(yù)留的拉合工藝孔中安裝拉合橫梁，在E4-1南端面與E3管段拉合橫梁相對應(yīng)水平位置安裝拉合橫梁并保證與E4-1南端面密切接觸。在管段兩側(cè)安裝鋼導(dǎo)向梁（施工中必須采取有效措施保證鋼導(dǎo)向梁水平方向牢固穩(wěn)定）并在鋼導(dǎo)向梁與箱體接觸面放置20mm厚的四氟板以減少摩阻力。完成后在拉合橫梁上分別安裝錨定錨、鋼絞線、工作錨、千斤頂（安裝前應(yīng)完成千斤頂及液壓泵分組標(biāo)定）、工具錨等拉合設(shè)備。

⑸在E3和E4-1管段上對稱布設(shè)監(jiān)測點，頂板4處，每側(cè)側(cè)墻2處，底板4處，布點位置應(yīng)根據(jù)施工實際情況確定，保證明顯，易測，代表性強。

1.2 E4-1管段的頂推牽移階段：

頂推牽移選用3臺2000kN液壓千斤頂，E4-1管段兩側(cè)及中間各布置一臺液壓千斤頂，千斤頂初始推力從200KN起開始，以10KN為一級逐級施加推力直到E3-1管段開始移動，持續(xù)頂推，待頂推距離達(dá)到一次行程后，活塞回收，各測量點報數(shù)，根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)做出判斷，指揮下一步頂推。在整個頂推過程中，各測量點必須隨時報告兩管段距離以供指揮者進(jìn)行決策，管段兩端行進(jìn)速度必須保持同步，避免出現(xiàn)單邊頂推速度過快的情況。該過程將E4-1管段頂推至其端鋼殼面板距E3管段GINA帶尖端100mm距離為止。

1.3 E4-1管段與E3管段的拉合階段：

1.3.1 拉合流程

（1）安裝拉合油缸、鋼絞線、地錨、液壓泵站、油管、編碼器和計算機控制系統(tǒng)。

（2）調(diào)試液壓泵站、拉合油缸和計算機控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致性

（3）檢查拉合結(jié)構(gòu)平臺、地錨；拆除主體結(jié)構(gòu)與胎架及其他無關(guān)結(jié)構(gòu)的連接

（4）觀察無問題后，開始正式拉合，并記錄各點壓力

（5）按20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100%的比例分級加載；直至管段移動

（6）持續(xù)拉合，在GINA帶與面板接觸前每前進(jìn)20mm為一個拉合周期，測量各點拉合距離，保證各點協(xié)調(diào)一致，直至GINA帶尖端與端鋼殼面板接觸

（7）繼續(xù)拉合，拉合至GINA帶壓縮量為60mm時，鎖定拉合油缸，收緊卡位錨，拉合完成

1.3.2 拉合施工關(guān)鍵點：

（1）拉合千斤頂加載必須同步進(jìn)行，即十二臺千斤頂同時加載。分級加載至管段移動，即保持此恒力進(jìn)行拉合。

（2）拉合千斤頂每前進(jìn)20mm即鎖定一次千斤頂，然后用專用測距儀器測量兩端鋼殼距離，確保E4-1管段端鋼殼面板平面同步平移。若出現(xiàn)較大偏差，則通過調(diào)節(jié)單邊千斤頂來進(jìn)行調(diào)整。

2、其它相關(guān)設(shè)計：

2.1 底胎模設(shè)計：

底胎模的設(shè)計原則是在節(jié)省材料的同時盡量保證底面的平整光滑，最大限度的減少E4-1與底板的摩擦力，保證頂推牽移工序的順利進(jìn)行。底胎模面板采用δ10mm鋼板，其頂面高程與E3管節(jié)相同，在E4-1管段底防水鋼板安裝前，須在底胎模面板上涂抹黃油潤滑劑。

2.2 拉合橫梁設(shè)計：

拉合橫梁采用組合鋼結(jié)構(gòu)，梁體由兩條工字鋼和鋼板面板焊接構(gòu)成，在保證足夠的強度和剛度的情況下還必須考慮安裝的簡易和可操作性。

2.3 拉合施工布置：

E3與E4-1管段上、下兩對拉合橫梁各設(shè)置一組千斤頂，共計2組，12只千斤頂，每個千斤頂有效張力不小于3000KN，有效行程應(yīng)不小于300mm。對應(yīng)于每只千斤頂設(shè)一束高強度低松弛鋼絞線，采用12-φJ(rèn)15.24鋼絞線。錨具可采用橋梁工程中的GVM系列預(yù)應(yīng)力錨具，E3-1為滑動段，拉合橫梁上設(shè)12孔的工作錨和工具錨，E3為固定段，拉合橫梁上設(shè)12孔的固定錨（采用P錨）。（詳見圖3）

四、相關(guān)計算

1、GINA帶壓縮70mm所需壓力：

根據(jù)壓縮曲線（圖2）可查得當(dāng)壓縮量為70mm（預(yù)壓縮5mm）時需施加186kN/m的均布力，GINA帶長度為94.942m。故所需壓力為：F=186×94.942+12200×0.15=19489.2kN。

十二臺拉合千斤頂可提供壓力為36000kN，可滿足將GINA帶壓縮70mm的需要。

2、鋼絞線強度計算：

每個千斤頂設(shè)一束共12根高強度低松弛鋼絞線，采用12-φj15.24鋼絞線，12×12=144根Фj15.24鋼絞線：

鋼絞線公稱直徑為15.20mm。查得整根鋼絞線截面積為140 mm?，查得公稱強度1721 N/mm?。

所以單根鋼絞線能夠承受的最大力為：Fb=140×1721=241kN。

單根鋼絞線受力按80%計算：241kN×0.8=192.8kN。

在沉管的上下拉合工藝孔設(shè)置8束預(yù)應(yīng)力鋼絞線，共計144根Фj15.24預(yù)應(yīng)力鋼絞線，F(xiàn)=144×192.8=27763.2kN。

3、計算結(jié)論：

144根鋼絞線能夠承受27763.2kN力大于壓縮GINA帶所需要的力19489.2kN。

五、結(jié)束語

大型構(gòu)件的水平拉移和垂直提升技術(shù)已越來越多的應(yīng)用到工程施工中，類似的拉合施工方法將越來越多的應(yīng)用到隧道工程中去，廣州市侖頭--生物島隧道工程、大學(xué)城隧道工程、洲頭咀隧道工程以及天津-天津海河隧道工程等沉管隧道工程，其采用的設(shè)備及方法都與上述短管節(jié)拉合的設(shè)備及方法相似，該方法可控制誤差在2mm范圍之內(nèi)，可有效控制誤差；同時，隨著沉管法隧道施工技術(shù)發(fā)展，短管節(jié)拉合工藝也將得到更為廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王光輝 宋妍沉管隧道短管節(jié)拉合試驗《隧道建設(shè)》 2010年04期

[2] 孟民強 沉管法隧道短管節(jié)陸上拉合兩種方法對比淺談《珠江水運》2013年15期