[发明专利]沉管法隧道基础施工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种隧道基础施工工艺，特别是一种沉管法隧道基础施工工艺，属于建筑工程领域。

背景技术

世界上第一条沉管法隧道于1910年在美国的底特律河建成。近一个世纪以来，世界上已建成的沉管法隧道有150多条，尤其在欧洲、美国及日本等地居多。管段基础施工工艺是沉管法隧道，特别是矩形沉管法隧道施工的难题之一。从沉管隧道基础施工技术的发展来看，管段基础施工方法大致可分为先铺法和后铺法。先铺法包括刮铺法和桩基法；后铺法包括喷砂法、压砂法、压浆法、灌砂法和灌囊法等。桩基基础施工方法主要用于软弱地基下卧层、强回淤河流地区等会使管段产生不均匀沉降的场合，或建成的隧道使用后因振动而使砂性基础液化的场合，此时的基础仅作“垫平”处理是不够的。水下桩基施工首先要考虑如何使桩的平面位置、桩顶标高满足设计要求，使桩顶与管段的底部吻合。通常采用较多的有：水下混凝土传力法、砂浆囊袋传力法和可调桩顶法。其中砂浆囊袋传力法就是在管段底部与桩顶之间用大尼龙囊袋灌注水泥砂浆加以垫实，使所有桩基能同时受力。瑞典的廷斯泰德隧道就采用此方法进行基础施工。其施工顺序一般为：先在已浚挖好的基槽内进行水下打入式方桩施工，然后铺设碎石垫层。将根据桩位设计位置预留大型化纤囊袋的管段浮运沉放就位后，向囊袋内压入砂浆填满管段底部与桩顶间的空隙，保证管段和桩顶密实接触，并使所有桩基共同承载。经文献检索：《沉管隧道的目录及档案资料》中提及：瑞典廷斯泰德沉管隧道的施工：“…隧道最大沉陷大多数发生在早期，范围在40mm～50mm之间。边墙和顶部有细小的裂缝发生，阴极保护曾重新修过一次，沉放后直接沉陷约10mm；回填后，沉陷增至20mm(回填的超载约50KN/m²)。沉陷差是由于地层条件的不同和超载深度的不同引起的，未用桩基支承的范围内沉陷超过了0.5m”。收录于《世界沉管技术》(第二期)国际隧协1997年沉管隧道报告(P159页)。经分析，隧道施工后及使用中出现一定的沉陷量可能与该施工方法的以下不足及缺陷有关：①桩基采用木桩基础，桩体压缩量大、耐久性差。②囊袋采用尼龙制作，其延胀率较大，影响囊袋内砂浆的均匀充填。③袋内所压入的砂浆稠度值高，收缩率大。砂浆充满囊袋后，由于固结收缩，很难保证囊袋与管段底部密贴相接。

发明内容

本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种沉管法隧道基础施工工艺，使桩基通过囊袋传力与管段紧密相接，再进行管底充填注浆，固结回淤，确保群桩共同受力和管段底板应力均匀分布，有利于隧道稳定。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明的具体工艺如下：

(1)确定采用钢接桩的方法，调整桩顶标高；

(2)确定高强度、低延胀率和耐磨的复合材料制作砂浆囊袋；

(3)囊袋注浆确定注浆孔与排气孔双管结构，保证注浆效果；

(4)确定低稠度、高强度及固结收缩率低的砂浆罐填材料；

(5)确定管段底部充填注浆，挤出和固结回淤，并与桩基囊袋形成完整的复合基础。

以下对本发明进一步详细描述：

(1)确定采用钢接桩的方法，调整桩顶标高的技术措施具体如下：

水上打入桩施工，很难保证桩顶标高的一致性。采用钢接桩的方法，当桩顶标高高出设计值时，可通过水下切割钢接桩来修正桩顶标高。如：600mm×600mm的预应力方桩(长24～34m)，方桩顶通过法兰连接Φ750mm，长3m的钢接桩，桩顶标高可在3m长的钢接桩上进行调整。

(2)确定高强度、确定高强度、低延胀率和耐磨的复合材料制作砂浆囊袋的方法具体如下：

确定囊袋拉伸强度为＞允许抗拉强度22.5MPa、延胀率为＜最小延胀率0.22mm/KNm²，其耐磨性也有很大的提高。

(3)囊袋注浆确定注浆孔与排气孔双管结构的方法具体如下：

由注浆孔和排气孔组成的双管囊袋结构，砂浆完全注满囊袋，解决了囊袋注浆不能排除袋内多余的水和空气的问题，避免了砂浆灌注后后留下较大的水、气相空隙而不能形成管段与桩基囊袋的密贴。

(4)确定低稠度、高强度及固结时收缩率低的砂浆罐填材料的方法具体如下：

所选定配合比的砂浆材料的配合比，其水灰比为：1∶1.8，砂率为3.3，外惨剂为0.064，经拌和的砂浆材料其稠度值为8cm，抗压强度R₇＝8MPa、R₂₈＝14MPa，收缩率1.5％，能够满足远距离泵送的要求。