[发明专利]沉管隧道柔性抗震接头施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种沉管隧道施工方法，特别是一种沉管隧道柔性抗震接头施工方法，属于建筑工程领域。

背景技术

沉管隧道的管段接头是沉管工程的重要环节，它的接头应具有以下的功能和要求：首先是水密性的要求，即要求在施工阶段和日后运营阶段不渗漏；第二是接头具有抵抗各种作用的能力，这些作用包括各种荷载和强迫变形，诸如地震、温度和地基变形等；第三是接头的构造要求受力明确，方便施工和保证施工质量。但是，由于能够满足上述功能和要求的管段接头不具备承担管段接头止水垫张力作用的能力，所以在管段最终接头施工时，必须在最终接头位置处设置临时支撑以防管段回退造成接头渗漏水，而采用了以套筒连接钢拉索为主要特征的管段柔性接头结构形式，不仅能够具有通常管段接头的功能，而且可在最终接头施工中用连接套筒将接头两侧的预埋钢拉索主体旋紧，使接头具有承担止水垫张力作用的功能。经文献检索发现，管敏鑫、高伟豪撰写的《沉埋隧道管段接头的设计与施工》，收录于《隧道及地下工程》1994年3月第15卷第1期第1~8页，该文介绍了自水力压接法问世以来，沉管隧道均采用柔性接头形式，该法利用作用在管段后部的强大水压力，通过水平千斤顶拉合，压接GINA止水带初步止水，然后从接头中抽水直至全部压接完成。之后在内侧安装“Ω”型橡胶止水带作第二道止水防线，满足管段接头的止水要求。如果管段处地震设防区，尚需在接头处制作垂直和水平剪切键，并安装“Ω”型钢板或连接拉缆。所以，一般在地震设防区的沉管隧道接头的构造为：1管段止水橡胶垫，2二次止水橡胶，3垂直剪切键，4水平剪切键，5高强接头连接件。管段止水橡胶垫，如GINA止水橡胶带，材料为天然橡胶或丁苯橡胶，是管段止水的第一道防线，也是限制管段纵向压缩的“弹簧”；二次止水橡胶，如“Ω”型止水带，是管段第二道防水线，并可在管内更换；垂直剪切键和水平剪切键可以是钢制，也可是混凝土结构，作用是限制管段的垂直和水平位移；高强连接件可以是“Ω”型钢板，也可是“M”型钢板，或连接拉缆，具有一定的抗拉功能，是接头纵向变位限制的主要构件，也是管段接头止水和抗震的重要保证。这些接头构造使地震区的柔性接头具有水密、抗拉、抗压、抗剪和抗弯的能力。但由于接头中的“Ω”型钢板和“M”型钢板是钢板屈曲而成，所以设置在接头中并非完全柔性；而接头拉缆虽可克服“Ω”型或“M”型钢板的缺点，但由于其构造设计的特点使得对接头的水力压接精度要求甚高，所以安装不十分方便。同时这两种形式的纵向限位构件均不能承担管段最终接头施工时的管段接头止水垫的张力。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种沉管柔性抗震接头施工方法，以实现施工期可承担接头止水垫张力作用，隧道运营使用时具有柔性防水抗震性能，保证管段最终接头的施工，以及安装方便，对沉放的精度要求又不高的目的。本发明的技术方案是这样实现的：本发明的施工方法具体如下：根据柔性抗震接头的基本形式，以套筒连接的预应力钢拉索纵向限位为主要特征，首先根据管段沉降和纵向变形计算结果确定管段接头形式，并根据管段接头形式进行管段接头抗震分析，进一步确定管段接头结构的形式和确定施工流程。以下对本发明进一步详细描述：

(一)根据管段沉降和纵向变形计算结果确定管段接头形式所采取的技术措施如下：

①根据地基的基床条件计算沉管隧道纵向沉降；

②根据温差变化计算在沉管隧道内引起的纵向温度应力或变形量；

③确定管段接头形式。

(二)根据接头形式进行管段接头抗震分析所采取的技术措施如下：

①根据沉管周围土与管段的相互作用关系，简化动力分析计算模型；

②根据抗震设计标准选择输入的地震作用；

③应用动力分析方法进行管段抗震分析。

(三)确定管段接头结构的形式所采取的技术措施如下：

①依据最高水位和最低水位资料，计算管段因温度变化、混凝土收缩、地基沉降和地震等因素产生的接头伸缩量，再考虑止水垫的松弛量、管段端面平整度误差和水密所需最小压缩量等，选择止水垫的规格和型号，并设计止水垫的合理固定形式；

②根据计算的接头轴向、横向和垂直位移量，依据各接头的水压力，选择二次止水橡胶带，并设计止水带的合理固定形式；

③根据允许剪切位移和材料剪切弹性模量，依据计算外力设计水平和垂直剪切键的结构和组数；

④根据钢拉索的张拉试验结果，在设计荷载下进行钢拉索结构设计，钢拉索由多股钢绞线、固定端锚头、定位套环、连接套筒、P锚挤压头构成。