預(yù)制沉管大型預(yù)埋件精確安裝技術(shù)

李凱凱，李譽(yù)文，馮偉

（中交二航局第二工程有限公司，重慶 401121）

預(yù)制沉管大型預(yù)埋件精確安裝技術(shù)

李凱凱，李譽(yù)文，馮偉

（中交二航局第二工程有限公司，重慶 401121）

港珠澳大橋島隧工程預(yù)制沉管結(jié)構(gòu)尺寸和埋置深度大，為滿足隧道預(yù)制、安裝施工和使用的要求，設(shè)置了數(shù)量眾多的預(yù)埋件，按預(yù)埋件的功能可分為結(jié)構(gòu)受力、止水、安裝輔助。沉管預(yù)制中大部分預(yù)埋件主要作用是防水，為了保證工程質(zhì)量，必須嚴(yán)格控制其精度。文章主要介紹港珠澳大橋沉管預(yù)制中大型預(yù)埋件精確安裝技術(shù)，包括端鋼殼、OMEGA、中埋式止水帶等。經(jīng)工程實(shí)踐，該技術(shù)可靠有效。

沉管；預(yù)埋件；精確安裝；端鋼殼；OMEGA；中埋式止水帶

1 概述

1.1 工程概況

港珠澳大橋島隧工程海底隧道沉管由33個(gè)管節(jié)組成，其中直線段管節(jié)28個(gè)，曲線段管節(jié)5個(gè)，曲率半徑5 500m。管節(jié)采用兩孔一管廊截面形式，寬37.95 m，高11.40 m，底板、側(cè)墻及頂板厚1.50 m，中隔墻厚0.80 m。標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長(zhǎng)180 m，分成8個(gè)節(jié)段，每個(gè)節(jié)段長(zhǎng)22.5 m，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)兩端采用全封閉式端封門，管節(jié)接頭處安裝有大型防水預(yù)埋件端鋼殼。

1.2 工程特點(diǎn)

港珠澳大橋沉管隧道是迄今為止世界上最大規(guī)模的深埋海底沉管隧道，較之其他工程，其預(yù)埋件有以下顯著特點(diǎn)。

1）大部分為大型預(yù)埋件，安裝難度大，精度要求高。

2）由于端鋼殼、OMEGA等預(yù)埋件體量較大，為了確保整體質(zhì)量，只能將其整體拆分，分塊安裝，因此對(duì)安裝技術(shù)要求高。

3）沉管安裝與對(duì)接在水下40多m進(jìn)行，對(duì)預(yù)埋件的安裝質(zhì)量是重大考驗(yàn)，加工與驗(yàn)收極其嚴(yán)格。

2 總體思路

預(yù)埋件種類多，部分預(yù)埋件又體量較大，如何能夠保證預(yù)埋件精確安裝是一個(gè)很大的技術(shù)難題[1-3]。港珠澳大橋沉管預(yù)制利用先進(jìn)的設(shè)備作為前提，通過不斷優(yōu)化、創(chuàng)新施工技術(shù)，保證預(yù)埋件的質(zhì)量與精度，提高工程整體質(zhì)量。

3 預(yù)埋件施工

3.1 預(yù)埋件種類

沉管隧道預(yù)制管節(jié)中預(yù)埋件按照功能主要分為3種：管節(jié)、節(jié)段接頭結(jié)構(gòu)及防水預(yù)埋件、臨時(shí)輔助安裝設(shè)施預(yù)埋件以及交通工程預(yù)留預(yù)埋設(shè)施，大量的預(yù)埋件須在管節(jié)預(yù)制混凝土澆筑前加工、安裝完成，具體如下。

1）管節(jié)、節(jié)段結(jié)構(gòu)及防水預(yù)埋件：端鋼殼、鋼剪力鍵（VSP1、VSP2和豎向剪力鍵VSK1、VSK2）、OMEGA預(yù)埋件、混凝土剪力鍵預(yù)埋件、中埋式可注漿止水帶、波紋管及錨具等。

2）臨時(shí)輔助安裝設(shè)施預(yù)埋件：系纜柱預(yù)埋件、拉合裝置預(yù)埋件、導(dǎo)纜器預(yù)埋件、絞纜盤臺(tái)座預(yù)埋件、羊角單滾輪導(dǎo)纜器預(yù)埋件、導(dǎo)向桿預(yù)埋件、導(dǎo)向托架預(yù)埋件、測(cè)量塔預(yù)埋件、人孔預(yù)埋件、吊點(diǎn)預(yù)埋件、水下電纜固定支座預(yù)埋件、鋼梁牛腿預(yù)埋件、外側(cè)牛腿預(yù)埋件、壓載水箱預(yù)埋件等。

3）交通工程預(yù)留預(yù)埋設(shè)施：安全門、排煙

孔、消防預(yù)留孔等。

3.2 預(yù)埋件加工與檢驗(yàn)

根據(jù)預(yù)埋件的種類，預(yù)埋件集中在專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)加工車間加工，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝。所有預(yù)埋件在進(jìn)場(chǎng)前必須經(jīng)過檢驗(yàn)，合格后方可入庫存放。檢驗(yàn)依照GB 50205—2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

1）所有焊縫質(zhì)量必須滿足焊接等級(jí)和缺陷檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

2）預(yù)埋件或預(yù)留孔尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。

3）預(yù)埋件外露表面必須進(jìn)行防銹防腐處理。

3.3 預(yù)埋件安裝

3.3.1 端鋼殼安裝

端鋼殼作為管節(jié)接頭的關(guān)鍵構(gòu)件設(shè)置在沉管管節(jié)兩端，與管節(jié)混凝土聯(lián)為一體，其上安裝GINA和OMEGA止水帶，是管節(jié)結(jié)構(gòu)重要的永久性預(yù)埋件。

根據(jù)GINA止水帶尺寸以及沉管節(jié)縱、橫斷面布置，端鋼殼斷面尺寸為650 mm×280 mm，主要由端部面板（24mm厚×620mm高）、翼緣板（30mm厚×280mm高）、加勁板（10mm厚×120mm高×170 mm寬）及連接焊釘（φ25）組成。整個(gè)端鋼殼輪廓寬度37.95m，高度11.4m，呈環(huán)形。

1）端鋼殼安裝前，在場(chǎng)外將OMEGA預(yù)埋件焊接成8大塊，分段形式如圖1。

圖1 端鋼殼焊接分塊圖Fig.1 W elded b lock diagram of end steelshell

2）在鋼筋綁扎過程中，根據(jù)鋼筋綁扎區(qū)域位置及進(jìn)度，初步安裝相應(yīng)端鋼殼分塊。即在底板鋼筋綁扎完成頂推至腹板鋼筋綁扎區(qū)之前，安裝底板處端鋼殼分段；在頂板鋼筋綁扎完成頂推之前安裝頂板處端鋼殼分段。側(cè)墻處端鋼殼分段可在鋼筋籠綁扎完成頂推之前安裝。

3）端鋼殼分段安裝后，采取有效的臨時(shí)措施進(jìn)行固定，防止頂推過程中移位、變形。

4）鋼筋籠頂推至澆筑坑，完成體系轉(zhuǎn)換，內(nèi)?；氩⒄归_支護(hù)后，安裝臨時(shí)操作平臺(tái)，整體對(duì)端鋼殼進(jìn)行調(diào)整，焊接成整體，隨后安裝EJ端模，利用端模調(diào)節(jié)螺桿及進(jìn)行平面度精確調(diào)整（圖2），調(diào)整到位后澆筑混凝土。

5）混凝土澆筑過程中，時(shí)刻監(jiān)控端鋼殼位置，隨時(shí)利用調(diào)節(jié)螺桿調(diào)整因混凝土擠壓引起的端鋼殼位置變化。

3.3.2 混凝土剪力鍵安裝

為了保證節(jié)段接頭剪力的有效傳遞，每個(gè)節(jié)段接頭共設(shè)4組水平向和4組豎向鋼筋混凝土剪力鍵預(yù)埋件（圖3），其中，水平向剪力鍵在頂、底板各設(shè)置2組，豎向剪力鍵分別在2個(gè)側(cè)墻、2個(gè)中墻處各設(shè)置1組。每組剪力鍵包括剪力鍵榫和剪力鍵槽，按節(jié)段澆筑順序和所處位置，分別位于先澆端和匹配端。

圖2 端鋼殼與端模安裝連接形式（側(cè)墻處）Fig.2 Installation connection ofend steel shelland endmode(sidewall)

圖3 混凝土剪力鍵預(yù)埋件（豎向剪力鍵）Fig.3 Concrete shear connector embedded parts(verticalshear connector)

在每組混凝土剪力鍵榫槽受力角區(qū)設(shè)置預(yù)埋件，混凝土剪力鍵預(yù)埋件按照安裝方向的不同分為側(cè)面預(yù)埋件和正面預(yù)埋件。側(cè)面預(yù)埋件有A、B兩種型號(hào)，分別安裝在豎墻、頂板和底板混凝土剪力鍵側(cè)面，混凝土剪力鍵側(cè)面預(yù)埋件每種型號(hào)每套為配套兩件預(yù)埋件，分別為滑動(dòng)鏡面預(yù)埋件——安裝在先澆段；滑動(dòng)組件預(yù)埋件——安裝在匹配端。

混凝土剪力鍵正面預(yù)埋件有5種規(guī)格（C、D、E、F、G型），安裝在混凝土剪力鍵受力角正面。在每組剪力鍵榫槽的受力面之間采用聚苯乙烯泡沫板充填。

混凝土剪力鍵側(cè)面預(yù)埋件A、B為組合構(gòu)件，在先澆段和后澆段（匹配段）分別安裝。先澆段安裝時(shí)，直接安裝固定在鋼筋上，并在模板上采取臨時(shí)固定措施。后澆段（匹配端）直接安裝在混凝土剪力鍵預(yù)埋件A、B處（先澆段）。

混凝土剪力鍵正面預(yù)埋件在鋼筋綁扎過程中安裝。施工時(shí)根據(jù)鋼筋綁扎進(jìn)度，提前做好定位臺(tái)架，初步安裝，待鋼筋頂推到位，完成體系轉(zhuǎn)換后精調(diào)固定。

3.3.3 中埋式止水帶安裝

中埋式可注漿止水帶橡膠及注漿管材由國外專業(yè)廠家加工、運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝，接頭亦由廠家派專業(yè)技術(shù)人員施工。

中埋式可注漿止水帶安裝在鋼筋完成就位后進(jìn)行，安裝前底板、頂板端模下半部分可先安裝到位，以便固定止水帶。中埋式可注漿止水帶橡膠安裝過程為：

1）施工準(zhǔn)備，安裝操作平臺(tái)，利用橋吊將止水帶橡膠盤吊起至端面?zhèn)葔斏戏健?/p>

2）下放止水帶橡膠端頭從側(cè)墻頂下移，繞底板沿另一側(cè)側(cè)墻至頂板中線附近，然后轉(zhuǎn)盤橫移至頂板中線附近與止水帶接頭搭接。

3）止水帶調(diào)位并于鋼筋籠固定，完成接頭接駁以及注漿管安裝施工。

4）端模安裝到位后，止水帶外漏部分（匹配段側(cè)）與端模固定。

3.3.4 OMEGA預(yù)埋件安裝

OMEGA主要包含兩種，一種為管節(jié)接頭OS400-100型OMEGA，安裝在端鋼殼25 cm寬構(gòu)件上，另一種為節(jié)段接頭OS240-40型OMEGA，安裝預(yù)埋件見圖4。

圖4節(jié)段接頭OMEGA預(yù)埋件Fig.4 Segment connector embedded par tsOMEGA

1）安裝方法：OMEGA預(yù)埋件在鋼筋綁扎過程中預(yù)先安裝，在鋼筋綁扎完成頂推之前調(diào)整到位，焊接成整體。

2）安裝順序?yàn)椋旱装濉㈨敯澹ㄖ虚g→側(cè)墻倒角）→側(cè)墻（底倒角→頂?shù)菇牵?/p>

3）安裝注意事項(xiàng)：①底板OMEGA預(yù)埋件在底板鋼筋綁扎過程中應(yīng)提前焊接好固定臺(tái)架。②防水密封膠應(yīng)在OMEGA止水帶預(yù)埋件安裝前涂抹，待OMEGA止水帶預(yù)埋件焊接完成后對(duì)焊接部位補(bǔ)涂。③注漿管安裝應(yīng)防止焊接燒傷。

4 安裝精度控制

預(yù)埋件安裝過程中合適的時(shí)機(jī)把握和必要的創(chuàng)新型輔助設(shè)備必不可少，通過控制安裝時(shí)機(jī)，輔以創(chuàng)新型設(shè)備，再利用不斷優(yōu)化的施工技術(shù)，保證其準(zhǔn)確安裝及精度要求。

4.1 安裝時(shí)機(jī)

OMEGA預(yù)埋件安裝時(shí)機(jī)：OMEGA預(yù)埋件在鋼筋綁扎過程中預(yù)先分區(qū)域安裝，從底板開始，按照鋼筋綁扎順序安裝，倒角位置最后進(jìn)行。

端鋼殼安裝時(shí)機(jī)：端鋼殼安裝在鋼筋綁扎過程中分塊初步安裝，鋼筋籠頂推至澆筑坑完成體系轉(zhuǎn)換，內(nèi)?；氩⒄归_支護(hù)后，安裝臨時(shí)操作平臺(tái)，整體調(diào)整到位后焊接成整體，最后安裝端模進(jìn)行平面度校核。

中埋式止水帶安裝時(shí)機(jī)：鋼筋籠頂推至澆筑區(qū)后，先安部分模板，然后從右側(cè)墻開始穿插止水帶，待完成后再安裝剩余模板，達(dá)到固定作用，最后完成接駁作業(yè)。

4.2 創(chuàng)新型反力架

混凝土剪力鍵在安裝過程中由于體量大，加之屬于高空作業(yè)，因此短時(shí)間無法準(zhǔn)確安裝，且安裝后AB板下垂，不能滿足精度要求，創(chuàng)新型反力架（圖5）通過反力作用固定及調(diào)節(jié)預(yù)埋件，其采用屋架式鋼結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)采用等腰三角形構(gòu)架，下部結(jié)構(gòu)則由兩根帶鉤的螺桿組成，螺桿拉鉤彎度180°，中間部位通過豎直矩形鋼管支撐作為主梁，兩側(cè)采用斜拉小型矩形鋼管，底部則設(shè)置橫向卡槽，鋼架整體通過無縫焊接固定，螺桿從兩端預(yù)留孔穿出，通過螺母旋轉(zhuǎn)伸縮螺桿，其中斜拉小型無縫方管主要增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)的抗拉抗壓強(qiáng)度。

采用三點(diǎn)一線卡槽固定，利用杠桿原理起到構(gòu)件調(diào)位的效果，當(dāng)構(gòu)件安裝于鋼筋籠內(nèi)時(shí)，由于自重下垂，無法成功匹配，此裝置則通過主梁底部卡槽將整體構(gòu)架固定在橫向主筋上，一端螺桿的拉鉤固定于大型構(gòu)件上，另一端與主筋相連，大致粗調(diào)后再通過螺母旋轉(zhuǎn)控制構(gòu)件位置精度。

Precision installation technology of large embedded parts in p refabrication of imm ersed tube

LIKai-kai,LIYu-wen,FENGWei
（China Communications2nd Navigational Bureau 2nd Engineering Co.,Ltd.,Chongqing 401121,China）

The prefabricated immersed tube of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge island and tunnel project has large structure size and great embedment depth,a large number of embedded parts are set up tomeet the requirements of prefabrication, installation and use of the tunnel,the embedded parts are classified as force,water stop,auxiliary installation according to their functions.Themajor role ofmost embedded parts in prefabrication of immersed tube is waterproof,their accuracy must be controlled strictly in order to ensure the construction quality.This paper introduced the precision installation technology of large embedded parts in prefabricated immersed tube of the Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge,including the end steel shell, OMEGA,buried water stop,and so on.The engineering practices prove that the technology is reliable and effective.

immersed tube;embedded parts;precise installation;end steel shell;OMEGA;buried water stop

U655.4

B

2095-7874（2015）11-0098-04

10.7640/zggw js201511026

2015-10-12

李凱凱（1991— ），男，甘肅天水人，助理工程師，主要從事公路、橋梁、隧道施工技術(shù)管理工作。E-mail：947212687@qq.com