一种利用重力式压接的沉管隧道的施工方法和结构与流程

本发明涉及隧道，特别涉及一种利用重力式压接的沉管隧道的施工方法和结构。

背景技术：

1、沉管隧道是将隧道管段分段预制，每段两端设置临时止水头部后，将其浮运至隧道轴线处，沉放在预先挖好的地槽内。对相邻沉管隧道完成水下连接，移去临时止水头部，回填基槽保护沉管，铺设隧道内部设施，从而形成一个完整的水下通道。

2、目前，管段间的水下连接方法有两种：其中一种叫水下混凝土法；另一种叫水力压接法。

3、水下混凝土法是在沉管管段接头处，用水下混凝土加以固结，使接头与外部水隔绝。但其缺点是：潜水工作量大，工艺复杂。而且由于管段接头是刚性的，这就导致了一旦发生某些误差而需要进行修补时，就会变得非常困难。因此，本方法仅在早期的沉管隧道中有所应用。

4、水力压接法是上个世纪50年代末，在加拿大的迪斯岛隧道首创。60年代的荷兰鹿特丹地铁隧道中，创造了gina橡胶密封垫圈，使水力压接法更加完善。在次以后，几乎所有的沉管隧道都采用了这种简单可靠的水下连接方法。

5、水力压接法，是利用在管段上的巨大水压力使安装在管段端部周边上的gina橡胶密封垫圈发生压缩变形，从而形成一个水密性良好的而又可靠的管段接头。

6、但，水力压接法的压力来源于水压力，仅适用于水下施工，且水位不能太浅(水深与压强大小相关)，否则，水压力不足以压缩橡胶密封垫圈而形成水密性接头的问题。

7、因此，提供一种利用重力式压接的沉管隧道的施工方法和结构，用于解决上述技术问题，是非常有必要的。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种沉管隧道的施工方法及结构，能解决相关技术中使用水下混凝土法，潜水工作量大，工艺复杂；使用水力压接水力压接法的压力来源于水压力，仅适用于水下施工，且水位不能太浅(水深与压强大小相关)，否则，水压力不足以压缩橡胶密封垫圈而形成水密性接头的问题。

2、一方面，本发明实施例提供了一种利用重力式压接的沉管隧道的施工方法，

3、包括以下步骤：

4、开挖沉管隧道基槽，并在沉管隧道基槽内安装沉管，并将其标记为已安装沉管；

5、在所述已安装沉管或下一根沉管的端部预先设置密封垫圈；

6、下沉下一根沉管，直至该下一根沉管一端的铰链转动部与所述已安装沉管一端的铰链固定部相连；

7、继续下沉该下一根沉管，以使所述铰链转动部绕铰链固定部旋转，在重力作用下该下一根沉管转动下沉，使得沉管间间隙越来越小，所述密封垫圈产生压缩变形，以挤压所述密封垫圈并进行密封；

8、将该下一根沉管标记为已安装沉管；

9、以此类推，施工下一根沉管，直至完成所有的沉管的施工。

10、进一步地，所述步骤“开挖沉管隧道基槽”，具体包括以下步骤：

11、获取沉管排开水的体积v排水和沉管等效密度ρ等效，求出沉管自重g自重；

12、根据沉管排开水的体积v排水和水的密度ρ水，求出浮力f浮；

13、根据橡胶密封垫圈压缩量△l，求出橡胶密封垫圈受到的压力q；

14、根据沉管自重g自重、浮力f浮，将压力q沿着橡胶密封垫圈弧长积分，获取沉管隧道基槽需要对沉管提供的支撑力n；

15、根据基槽需要对沉管提供的支撑力n，预先设计出对沉管具有承载能力的沉管隧道基槽，并根据设计，开挖沉管隧道基槽。

16、进一步地，所述方法还包括：

17、将该下一根沉管移动到待安装位置的上方；

18、将该下一根沉管转动下沉，该下一根沉管绕铰链转动部转动。

19、进一步地，所述步骤“将该下一根沉管移动到待安装位置的上方”，具体包括以下步骤：

20、驱使浮运船体到达预设装载位置后，将该下一根沉管固定在浮运船体下；

21、驱使浮运船体移动至预设安装位置。

22、进一步地，所述步骤“将该下一根沉管移动到待安装位置的上方”，具体包括以下步骤：

23、驱使运载船到达预设装载位置，将该下一根沉管放置在运载船上；

24、驱使运载船移动到预设安装位置。

25、进一步地，所述步骤“下沉下一根沉管，直至该下一根沉管一端的铰链转动部与所述已安装沉管一端的铰链固定部相连”，具体包括以下步骤：

26、将该下一根沉管靠近已安装沉管的一端向下倾斜设置，并将该下一根沉管的铰链转动部与已安装沉管的铰链固定部连接；

27、该下一根沉管受重力影响绕铰链转动部转动下沉，完成初步连接。

28、进一步地，所述方法还包括：

29、预先在已安装沉管靠近该下一根沉管的一端及该下一根沉管两端设置临时封墙；

30、在该下一根沉管与已安装沉管连接后，拆除已安装沉管与该下一根沉管连接处的临时封墙。

31、进一步地，所述方法还包括：

32、在拆除已安装沉管与该下一根沉管连接处的临时封墙后，施工连通段沉管内的附属设施。

33、进一步地，所述步骤“继续下沉该下一根沉管，以使所述铰链转动部绕铰链固定部旋转，在重力作用下该下一根沉管转动下沉，使得沉管间间隙越来越小，所述密封垫圈产生压缩变形，以挤压所述密封垫圈并进行密封”，还包括以下步骤：

34、将第二连接部预先固定在已安装沉管连接端的下端，将第一连接部预先固定在该下一根沉管连接端的下端；

35、该下一根沉管绕铰链转动部转动，当下一根沉管与已安装沉管到达预设间隙位置时，密封垫圈产生压缩变形，以挤压所述密封垫圈并进行密封，第一连接部锁死在第二连接部上，即，完成锁止。

36、一方面，提供一种利用重力式压接的沉管隧道的结构，包括：

37、已安装沉管；

38、下一根沉管；

39、沉管隧道基槽，其设于所述已安装沉管下方；

40、铰链转动部，其固定在所述下一根沉管上；

41、铰链固定部，其固定在所述已安装沉管上；

42、密封垫圈，其固定在所述已安装沉管的连接端；

43、第一连接部，其固定在所述下一根沉管上；

44、第二连接部，其固定在所述已安装沉管上。

45、本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

46、通过铰链转动端与铰链固定端的配合，使待安装的下一根沉管与已安装沉管完成配合，并通过第一连接部与第二连接部的对待安装的下一节沉管与已安装沉管的连接端进行锁止，同时，利用密封垫圈对待安装的下一根沉管与已安装沉管的连接端进行密封，提供了一种浅水和水压较小区域沉管的连接方法，克服了现有技术中浅水和水压较小区域水压力不足以压缩橡胶密封垫圈而形成水密性接头的问题，同时，在易发生地震和地质沉降的地区，沉管之间采用半刚性连接，可适应地震和地质沉降的不良影响。

技术特征：

1.一种利用重力式压接的沉管隧道的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种利用重力式压接的沉管隧道的施工方法，其特征在于，所述步骤“开挖沉管隧道基槽(3)”，具体包括以下步骤：

3.如权利要求1所述的一种利用重力式压接的沉管隧道的施工方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.如权利要求3所述的一种利用重力式压接的沉管隧道的施工方法，其特征在于，所述步骤“将该下一根沉管(2)移动到待安装位置的上方”，具体包括以下步骤：

5.如权利要求3所述的一种利用重力式压接的沉管隧道的施工方法，其特征在于，所述步骤“将该下一根沉管(2)移动到待安装位置的上方”，具体包括以下步骤：

6.如权利要求1所述的一种利用重力式压接的沉管隧道的施工方法，其特征在于，所述步骤“下沉下一根沉管(2)，直至该下一根沉管(2)一端的铰链转动部(4)与所述已安装沉管(1)一端的铰链固定部(5)相连”，具体包括以下步骤：

7.如权利要求1所述的一种利用重力式压接的沉管隧道的施工方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.如权利要求7所述的一种利用重力式压接的沉管隧道的施工方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.如权利要求1所述的一种利用重力式压接的沉管隧道的施工方法，其特征在于，所述步骤“继续下沉该下一根沉管(2)，以使所述铰链转动部(4)绕铰链固定部(5)旋转，在重力作用下该下一根沉管转动下沉，使得沉管间间隙越来越小，所述密封垫圈(6)产生压缩变形，以挤压所述密封垫圈(6)并进行密封”，还包括以下步骤：

10.一种利用重力式压接的沉管隧道的结构，其特征在于，包括：

技术总结
本发明涉及一种利用重力式压接的沉管隧道的施工方法及结构，包括以下步骤：开挖沉管隧道基槽，在沉管隧道基槽内安装沉管，将其标记为已安装沉管；在已安装沉管或下一根沉管的端部预先设置密封垫圈；下沉下一根沉管，直至该下一根沉管一端的铰链转动部与已安装沉管一端的铰链固定部相连；继续下沉该沉管，使铰链转动部绕铰链固定部旋转，在重力作用下该下一根沉管转动下沉，使得密封垫圈产生压缩变形，进而实现密封；将该下一根沉管标记为已安装沉管；以此类推，施工下一根沉管，直至完工。本发明的有益效果为：能在浅水和水压较小区域水压力不足的情况下实现良好的密封效果。

技术研发人员：郑清刚,肖海珠,郑亚鹏,唐贺强,王腾飞,刘华,王东晖,李学涛,黄细军,陈晓书
受保护的技术使用者：中铁大桥勘测设计院集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/18